中職校園網(wǎng)解決方案設計

顧振團（白銀市職業(yè)中等專業(yè)學校 甘肅 白銀730900）

中職校園網(wǎng)解決方案設計

顧振團
（白銀市職業(yè)中等專業(yè)學校 甘肅 白銀730900）

以白銀職專校園網(wǎng)解決方案設計為應用實例，以信息系統(tǒng)集成論的“系統(tǒng)化、模塊化、層次化”為指導思想，具體探討了在搭建中職校園網(wǎng)絡平臺過程中的用戶需求分析、網(wǎng)絡拓撲設計、設備選型、綜合布線和虛擬局域網(wǎng)劃分等關鍵步驟的設計。

中職校園網(wǎng)；解決方案；規(guī)劃設計；虛擬局域網(wǎng)

隨著計算機和網(wǎng)絡的迅速發(fā)展和普及，國內(nèi)計算機及網(wǎng)絡的應用水平日新月異，已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，中職教育行業(yè)也不例外。中國教育科研計算機網(wǎng)起初只與國內(nèi)大學相連，發(fā)展到今天，除為高校提供接入外，還對有條件的中職學校提供接入服務。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，教育網(wǎng)已經(jīng)形成了相當大的規(guī)模，網(wǎng)絡基本覆蓋全國，以高校為主要用戶實體，已經(jīng)建成了系統(tǒng)的數(shù)字圖書館、文獻庫和電子書等資源。在大學逐漸完成校園網(wǎng)絡建設的同時，中職校園網(wǎng)建設已悄然開始。國內(nèi)已經(jīng)有許多中職學校建成了示范性網(wǎng)絡中心，但是在“軟資源”建設方面仍不具規(guī)模，亟待發(fā)展。校園網(wǎng)建設的目標，簡而言之，是建設一個以辦公自動化、計算機輔助教學、現(xiàn)代計算機校園文化為核心，以現(xiàn)代網(wǎng)絡技術為依托，技術先進、擴展性強、能覆蓋全校主要樓宇的校園主干網(wǎng)絡。這樣的網(wǎng)絡平臺，可以將學校的各種PC機、工作站、終端設備連接起來，形成校園網(wǎng)，并與廣域網(wǎng)相連，在網(wǎng)上宣傳自己和獲取Internet網(wǎng)上的教育資源。

中職校園網(wǎng)系統(tǒng)是以信息化和數(shù)字化為基礎的，它的建成對學校發(fā)展具有以下重大意義。

輔助教學 多媒體計算機進入中職課堂標志著一場中職教育媒體革命已經(jīng)到來。局域網(wǎng)技術與多媒體計算機的有機結(jié)合以其無法比擬的優(yōu)勢很快占據(jù)了教學媒體的主導地位。這不僅是一場視聽媒體的“戰(zhàn)爭”,更是一場教學方式、教學手段的革命。遠程教學、多媒體網(wǎng)絡教室、虛擬現(xiàn)實和視頻點播等多種技術使得學生建構(gòu)經(jīng)驗變得更加容易。簡言之，校園網(wǎng)絡系統(tǒng)是計算機輔助教學的延伸。

實現(xiàn)辦公管理自動化 學校傳統(tǒng)管理和辦公模式的主要特點是各種各樣大小會議的舉行和各種紙質(zhì)文件的流動，消息流通的延遲性很大。在網(wǎng)絡環(huán)境下可采用WEB、BBS、E-mail、OA辦公系統(tǒng)等應用系統(tǒng)和軟件實現(xiàn)高效率的辦公和自動化管理。同時，通過采取一定的措施能保證各種機密文件的安全。

提升學生信息素質(zhì) 信息社會最顯著的特征是一切符號化，對網(wǎng)絡符號的掌握能力是適應現(xiàn)代社會的基本素質(zhì)。盡管現(xiàn)代社會是一個專家型社會，但其對綜合型人才的需求日漸凸現(xiàn)，協(xié)作學習、數(shù)字化學習、終生學習已不是新概念，學生在中職學習階段能養(yǎng)成良好的信息素質(zhì)，能為其后續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎。

提升學?？蒲兴?中職的科研主要集中在教學科研上，關系著學校的教學水平，是后續(xù)教育的基礎。網(wǎng)絡化校園能為科研提供一個創(chuàng)新與聯(lián)動平臺，教師可以通過論壇、視頻會議、遠程講座等與來自全國各地的同行交流經(jīng)驗,同時可以充分利用網(wǎng)上資源進行教學研究和創(chuàng)新。

中職校園網(wǎng)絡化是我國職業(yè)教育現(xiàn)代化的重要組成部分，也是職業(yè)教育現(xiàn)代化的必經(jīng)之路。

網(wǎng)絡系統(tǒng)需求分析

學校概述 我校有設施一流的綜合教學大樓、實驗樓、圖書綜合大樓、學生公寓大樓、實訓操作中心和教師家屬樓。學?，F(xiàn)有教學班35個，在校學生2000余人，教職工100余人，專任教師90余人。建校以來，學校實施科學管理和人性化管理相結(jié)合的管理機制，教育教學質(zhì)量不斷提高。學?，F(xiàn)有一個多媒體備課室、五個教學微機室和一些網(wǎng)絡辦公系統(tǒng)。隨著學校規(guī)模不斷發(fā)展，學校校園網(wǎng)已不能適應新的教學要求，為此學校打算對現(xiàn)有校園網(wǎng)絡系統(tǒng)進行整體規(guī)劃和重新組建。

學?，F(xiàn)有設備和節(jié)點數(shù) 多媒體備課室有40臺高性能計算機，且配有10/100M自適應網(wǎng)絡接口卡；每個微機室各有60臺配有10/100M自適應網(wǎng)絡接口卡的計算機；在各處室和校領導辦公室均配有計算機。學校共有500節(jié)點，其中教學樓有60個、實驗樓有70個、圖書綜合樓有120個、教師家屬樓有90個、學生微機室及各操作室共有120個、備課室有40個。數(shù)據(jù)流向大致為：各節(jié)點之間的網(wǎng)狀訪問，中心節(jié)點與各分支節(jié)點之間的放射狀星型訪問，在訪問Internet時數(shù)據(jù)流匯聚到核心交換機接入。

學校校園網(wǎng)的業(yè)務需求 經(jīng)詳細調(diào)研后將我校對校園網(wǎng)的業(yè)務需求歸納為信息交流、教學服務、學習系統(tǒng)和學校管理四個方面，如圖1所示。

建設目標 利用網(wǎng)絡設備服務器和相應軟件，搭建一個先進、高效、統(tǒng)一聯(lián)動且便于升級和管理的網(wǎng)絡平臺。它的建成應能實現(xiàn)學校辦公和教學業(yè)務的規(guī)范化、程序化以及管理的自動化。它應成為學校內(nèi)公文運轉(zhuǎn)、輔助決策的工具，成為師生與外界溝通以及教師家屬網(wǎng)上沖浪的橋梁。

建設原則 網(wǎng)絡系統(tǒng)設計必須滿足設計目標的要求，遵循系統(tǒng)整體性、先進性和可擴展性原則，建成一個經(jīng)濟合理、資源優(yōu)化的系統(tǒng)。在設計中應遵循以下原則：

1.先進性。全方位考慮學校需求，利用當前國內(nèi)外最先進和成熟的組網(wǎng)技術使新建的校園網(wǎng)能最大限度地適應今后10年以內(nèi)學校的發(fā)展變化需求。主要體現(xiàn)在：采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應該是先進、開放的體系結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡設備和計算機硬軟件技術應當是先進的，如支持視頻質(zhì)量服務、數(shù)據(jù)、語音等多媒體應用和RAID磁盤冗余技術等。

2.兼容與可擴充性。一個好的設計應該是兼容現(xiàn)有設備的，若不兼容則無異于做一個全新的設計，會造成很大的浪費。在設計的時候一定要未雨綢繆，為學校后續(xù)發(fā)展帶來的網(wǎng)絡系統(tǒng)升級和擴容需求留有余地。

3.開放性。整個校園局域網(wǎng)的設計采用的協(xié)議、標準、設備都應該是開放的，主要涉及OSI的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層。開放性的設計是與現(xiàn)有設備兼容和后續(xù)擴容的基礎。

4.可靠和安全性。須選用高可靠性的產(chǎn)品和技術，充分考慮系統(tǒng)在運行時的應變能力和容錯能力，確保整個系統(tǒng)的安全與可靠。校園網(wǎng)作為一個支持眾多用戶且和Internet連接的網(wǎng)絡，網(wǎng)絡安全性是個很重要的問題，應采用一定手段控制網(wǎng)絡的安全性，以保證網(wǎng)絡正常運行。網(wǎng)絡中應采取多種技術從內(nèi)部和外部同時控制用戶對網(wǎng)絡資源的訪問。網(wǎng)絡系統(tǒng)還應具備高度的數(shù)據(jù)安全性和保密性，能夠防止非法侵入和信息泄漏。

5.可維護性。根據(jù)軟件工程理論，系統(tǒng)維護在整個軟件的生命周期中所占比重是最大的，因此提高系統(tǒng)的可維護性對后續(xù)的網(wǎng)絡系統(tǒng)維護是至關重要的。因此，在設計系統(tǒng)時，應盡可能地在可移植性、端口參數(shù)配置、數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)等方面考慮后期的可維護性。

網(wǎng)絡系統(tǒng)的方案規(guī)劃與設計

（一）網(wǎng)絡系統(tǒng)的整體規(guī)劃

在設計新系統(tǒng)時應充分考慮對學?，F(xiàn)有設備的兼容和學校今后可能的應用需求以及學校未來幾年發(fā)展規(guī)模變化。在系統(tǒng)集成時應采用分層模塊化的設計方案以方便為適應需求不斷增長而進行的擴充與升級。結(jié)合學校投資和當今校園網(wǎng)組網(wǎng)成熟技術，我們決定采用高帶寬、高速度且簡單成熟的主干1000M位、10/100M自適應到桌面的星型拓撲結(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)技術，選用擁有足夠?qū)嵙褪袌龇蓊~的公司的主流產(chǎn)品以保證新建系統(tǒng)的穩(wěn)定性和良好的售后服務。

（二）網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)設計

為了提高系統(tǒng)后期的可維護性和擴展性，在設計時分核心層、匯聚層和接入層三層進行。核心層將匯聚層的數(shù)據(jù)交換處理到不同端口且實現(xiàn)負載均衡，上連路由接入到ISP，下行接口通過多模光纖接入到各樓宇的匯聚層。匯聚層上接核心交換機下連二層交換機，一般是樓宇的匯聚。接入層為用戶提供桌面接入服務以及虛擬局域網(wǎng)等功能。本方案采用的是處于業(yè)界領先地位、具有最高性能的思科公司（Cisco）的產(chǎn)品。思科的路由器及高端主干第三層交換機無論在性能上還是在市場占有率上都是業(yè)界第一的，并具有完善的售后服務。在充分考慮兼容現(xiàn)有網(wǎng)絡設備的同時，我們在核心交換機上進行了一主一備的雙歸屬設計，這樣在一個核心交換機發(fā)生故障的時候，自動熱切到另一臺核心交換機上，不會影響網(wǎng)絡系統(tǒng)的正常使用。思科交換機所支持的幾種容錯技術快速上聯(lián)恢復和快速端口恢復技術能夠充分確保網(wǎng)絡的可靠性。依據(jù)白銀職專校園園區(qū)建筑結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡系統(tǒng)需求，設計出其網(wǎng)絡拓撲如圖2所示。

（三）網(wǎng)絡設備選型

核心交換機采用Catalyst（2臺），支持SupervisorI交換引擎，最大支持2個電源，包轉(zhuǎn)發(fā)率18Mpps，背板帶寬24Gbps。它具備三個接口插槽，這里共配備了8個千兆端口和32個百兆端口，兩臺主干間可設置為千兆GEC通道，接成高達4G的主干帶寬；千兆以太網(wǎng)通道化技術與快速以太網(wǎng)通道化技術類似，它可將2～4組千兆端口之間的連接帶寬聚合在一起，在全雙工工作模式下達到4～8G的帶寬，這樣多條鏈路被用作單條高速數(shù)據(jù)通道，在提高傳輸效率的同時避免了回路的形成，通道中部分線路的故障不影響其他線路的帶寬聚合，從而也提高了網(wǎng)絡的可靠性。同時Catalyst支持虛擬局域網(wǎng)劃分、QoS/CoS和網(wǎng)管等功能。

匯聚及接入層交換機采用Catalyst2950（12臺，教學樓1臺、實驗樓2臺、家屬樓3臺、實訓中心3臺、綜合大樓3臺）進行堆疊級聯(lián)。Catalyst 2950系列智能以太網(wǎng)交換機是一個固定配置、可堆疊的獨立設備系列，提供了線速快速以太網(wǎng)和千兆位以太網(wǎng)連接，能為中型網(wǎng)絡和城域接入應用提供智能服務。

路由器Cisco（1臺）是一個真正的多功能應用支持平臺，在單獨一個服務器上廣泛支持分支機構(gòu)撥號訪問應用、LAN到LAN或者路由選擇應用以及多服務應用。它提供前所未有的模塊化選項，還具有強大的靈活性，可針對客戶的不同應用環(huán)境，提供各種配置選項。而且最重要的是，它具有支持所有這些應用的優(yōu)質(zhì)運行性能且具有較高的性能價格比，而且一機多用，避免了設備的重復投資。同時，出于安全性考慮，防火墻系統(tǒng)的設置應該比較謹慎，首先，所有數(shù)據(jù)流第一次進防火墻都必須經(jīng)過服務器的認證。其次，應實現(xiàn)地址過濾、服務過濾及有關的過濾控制方面的能力。在此方案中，防火墻是Cisco公司內(nèi)置于IOS（Cisco路由器的操作系統(tǒng)）中的軟防火墻。

（四）綜合布線系統(tǒng)設計

結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)主要針對電話、傳真、計算機網(wǎng)絡、電視會議、圖文傳真、語音郵件、衛(wèi)星通信等，即語音、數(shù)據(jù)應用、視頻，未來的發(fā)展還將包括較新的通信技術。從功能上看，綜合布線系統(tǒng)包括工作區(qū)子系統(tǒng)、水平子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)、垂直干線子系統(tǒng)、設備間子系統(tǒng)、建筑群子系統(tǒng)。在布線系統(tǒng)設計時，我們對教學樓、實驗樓、圖書綜合大樓、實訓中心、教師家屬樓采用一步到位的方案。在綜合考慮兩種建筑內(nèi)布線標準的易用性上，決定按EIA/TIA568B標準進行布線，在工程階段嚴格按照相關標準施工。在中職學校所有布線建筑都不高的情況下，可將管理子系統(tǒng)和設備間子系統(tǒng)設計到一起，采用CNA（將管理間子系統(tǒng)和設備間子系統(tǒng)整合為集中式布線系統(tǒng)）布線方式以減少因布線系統(tǒng)造成學校空間資源浪費。我校的網(wǎng)絡中心設計在實驗樓三樓，教學樓（四層）的設備間系統(tǒng)布置在二樓，實訓中心（四層）布置在四樓，圖書綜合樓（五層）布置在三樓、家屬樓（六層）設計在三樓。由于是在建筑后進行布線工程，整個布線系統(tǒng)采用明裝布線。傳輸介質(zhì)方面樓宇內(nèi)部用超五類雙絞線，在建筑物之間用1000M多模光纖，考慮到線路冗余，采用六芯光纖就足夠了。綜合布線工程中最重要的一項工作是對節(jié)點標識和線路編號，主要指電纜標識、跳線面板/模塊標識、插座/面板標識、路徑標識和空間標識。在采用CNA布線時，整棟大樓的雙絞線都要匯聚接入到設備間子系統(tǒng)，用到的機柜、配線架、槽、橋、信息模塊等器件必須嚴格按照工程要求進行施工并在工程期一定要做好節(jié)點、電纜、模塊和插座的標號記錄形成技術文檔，以便系統(tǒng)在后期的維護中有章可循。

（五）虛擬局域網(wǎng)劃分設計

虛擬局域網(wǎng)是對連接到第二層交互機端口的網(wǎng)絡用戶的邏輯分段，不受網(wǎng)絡用戶的物理位置的限制，而是根據(jù)用戶需求進行網(wǎng)絡分段。在同一個LAN中所有的用戶都可以相互通信即所有用戶處在同一廣播域中，而以太網(wǎng)的機制決定了LAN的性能很大程度上取決于廣播包的多少，當一個平面LAN的廣播包數(shù)量達到總體的25%時，網(wǎng)絡的性能將會下降很多。虛擬局域網(wǎng)技術很好地縮小了廣播范圍，減少了廣播包的數(shù)量，提高了整個LAN的帶寬利用率和網(wǎng)絡整體性能。同時虛擬局域網(wǎng)技術能在一定程度上保證不同LAN的安全性。中職校園網(wǎng)系統(tǒng)虛擬局域網(wǎng)劃分的原則是：基于學校不同職能部門劃分和基于應用劃分，具體可以劃分為學校網(wǎng)絡中心的服務器群、校長、學校辦公室、各處教室、各科教研組及相應實訓中心、教學微機室、教師家屬樓等七個虛擬局域網(wǎng)。

（六）系統(tǒng)及應用服務器的分析

服務器群是網(wǎng)絡系統(tǒng)的重要組成部分，是數(shù)字化校園建設的土壤。在中職網(wǎng)絡系統(tǒng)服務器的設計中，應采用分期建設逐步完善的方案，在前期應用中首先建成Web、FTP、File、DNS和郵件服務器，在后續(xù)的系統(tǒng)建設中建成VOD和圖書室數(shù)據(jù)庫檢索服務器。綜合考慮了主流服務器操作系統(tǒng)Windows NT和Windows Server2003后，我們選用了Windows Server2003，它是繼Windows NT后微軟公司發(fā)行的服務器操作系統(tǒng)，可在其上實現(xiàn)工作組、域、安全策略和組策略等，在日常使用和維護中更加容易。

由于學?，F(xiàn)有網(wǎng)站只有簡單的校內(nèi)新聞通知功能，所占資源不大，故Web服務器和FTP服務器共用一臺服務器，通過安裝微軟提供的Web服務軟件IIS進行架設。文件服務器為學校各部門提高一個網(wǎng)絡存儲的平臺，在選擇產(chǎn)品時，要選擇大磁盤容量的，并在施工建設時采用磁盤配額對用戶在文件數(shù)量和存儲容量上進行控制。為了便于學校網(wǎng)站地址的記憶，用DNS服務器來解析。由于IP地址不夠用，在運營商給定一個固定的IP地址后，我們在校園內(nèi)部主機上配置內(nèi)網(wǎng)地址，使用代理服務器，不僅在用戶訪問Internet時，將內(nèi)部地址轉(zhuǎn)換成公網(wǎng)IP地址，還可以對用戶訪問的網(wǎng)站和流入數(shù)據(jù)進行過濾。

結(jié)束語

中職校園網(wǎng)絡建設是一個龐大的系統(tǒng)集成工程。學校需求調(diào)研和對現(xiàn)有網(wǎng)絡設備的分析在很大程度上決定著整個設計的成敗。在做需求分析的時候，要深入到學校管理工作中，詳細了解學校業(yè)務需求等內(nèi)容。在做用戶訪談時一定要將用戶模糊的、有歧義的和不一致的概念整理轉(zhuǎn)化成可描述的、全面的和準確的專業(yè)描述。網(wǎng)絡系統(tǒng)方案設計是依據(jù)用戶需求，結(jié)合當前先進成熟的組網(wǎng)技術，設計出的適合中職校園未來幾年業(yè)務需求和規(guī)模發(fā)展的應用系統(tǒng)。設計的時候要盡可能考慮系統(tǒng)的性價比，如綜合布線采用的是一步到位的方案。由于中職網(wǎng)絡系統(tǒng)應用的特殊性，在設計時每個環(huán)節(jié)都應該緊密圍繞學校需求進行。除了通過選用支持多目廣播的以太網(wǎng)交換機來加強多媒體網(wǎng)絡的性能，對端到端的服務質(zhì)量特性也要予以特別重視?？v觀中職校園網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，網(wǎng)絡平臺的建設是一方面，怎么用好系統(tǒng)及后期系統(tǒng)維護是十分重要的另一方面?？梢灶A見，在未來幾年，國內(nèi)中職學校必然掀起一場組建校園網(wǎng)的熱潮，這是我國中職教育進一步信息化的重要體現(xiàn)，是中職教育現(xiàn)代化的重要標志。

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G717

A

1672-5727（2011）03-0046-03

顧振團（1973—），男，甘肅白銀人，白銀市職業(yè)中等專業(yè)學校講師，研究方向為計算機科學與網(wǎng)絡。

*本文系浙江省社會科學界聯(lián)合會2005年度課題《中學師生沖突的歸因分析及干預研究》（課題編號：05N114）的部分研究成果