計算機實驗室的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與維護技術(shù)

李?。ń鹂下殬I(yè)技術(shù)學(xué)院，南京　210000）

計算機實驗室的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與維護技術(shù)

李俊
（金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京210000）

以Z高校計算機實驗室為實例，列舉了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的要點，分析了目前高校計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)存在的問題，結(jié)合具體實際案例與已有資料進行進一步研究，并提出了計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化維護的相應(yīng)技術(shù)，確保了高校計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)的暢快應(yīng)用。

高校；計算機實驗室；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；維護；對策

0　引言

在計算機與網(wǎng)絡(luò)日益普及的今天，各大高校紛紛將計算機作為一門不可忽視的重要課程，為社會培養(yǎng)大批優(yōu)秀的能使適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展要求的人才。因此，各大高校不僅開設(shè)了計算機相關(guān)課程，還建立了計算機實驗室，為廣大學(xué)生提供良好的實驗操作教學(xué)環(huán)境，包括計算機專業(yè)實驗教學(xué)和公共實驗教學(xué)兩大部分。而如何確保高校計算機實驗室的有效運轉(zhuǎn)，加強網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，采用行之有效的維護技術(shù)措施相當(dāng)關(guān)鍵。

1　高校計算機實驗室概述

隨著計算機信息技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機大范圍普及，被運用到各大領(lǐng)域并取得不俗成績。高校作為為社會培養(yǎng)全面綜合應(yīng)用型人才的基地，也加強了對計算機應(yīng)用人才的培養(yǎng)，在計算機設(shè)備上投入巨大，并建立了供教師開展實驗教學(xué)任務(wù)以及學(xué)生自由上機操作實驗的計算機實驗室。

根據(jù)當(dāng)前高校計算機實驗室的模式來看，主要分為分散型與集中型兩大類。其中所謂的分散型計算機實驗室模式，更多的是為不同院系學(xué)科教學(xué)實驗服務(wù)的，該類型的計算機實驗室主要滿足各大院系的專業(yè)教學(xué)，規(guī)模相對偏小，功能相對較為單一，且與其他院校的計算機實驗室不能共享資源。而集中型計算機實驗室模式，主要立足高校整體教學(xué)，將各大院系的教學(xué)資源進行了整合，計算機實驗室規(guī)模較大，能夠滿足全校不同專業(yè)的計算機實驗教學(xué)，實現(xiàn)了統(tǒng)一管理、資源共享的目的。

本文所介紹的環(huán)境實驗室網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及維護，是由院校統(tǒng)一管理，整合各院系教學(xué)資源的集中型計算機實驗室模式。目前，高校計算機實驗室集中型模式，不僅承載著學(xué)生進行計算機上機操作的重任，還承擔(dān)著計算機專業(yè)課，以及一些其他公共課的實驗教學(xué)任務(wù)。因此，加強對高校計算機實驗室的管理，不僅能有效的維護計算機實驗室的正常高校運轉(zhuǎn)，還能加大對教學(xué)資源的利用。

計算機實驗室在為廣大教師學(xué)生提供便利的同時，也存在一定的隱患，尤其是計算機實驗室使用中不能缺少的網(wǎng)絡(luò)。由于會受到各種各樣的因素的影響，高校計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)問題已成為各大高校關(guān)注的重中之重，如何采取措施進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化維護成為當(dāng)前的熱門新課題。

2　影響高校計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化維護的因素

通過對各大高校計算機實驗室的研究分析發(fā)現(xiàn)，影響計算機實驗室正常運轉(zhuǎn)，給網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化維護提出難題的因素較多，例如：計算機硬件損壞，軟件損壞、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不良、面對群體差異大、系統(tǒng)全面開放等。在分析實際高校計算機實驗室問題上應(yīng)該各個有針對性的單獨分析。其中最主要的因素表現(xiàn)為以下幾方面。

2.1計算機硬盤損壞嚴(yán)重

高校計算機實驗室由于是面向全校各大專業(yè)開放的，實驗教學(xué)任務(wù)的繁多，無形中加大了計算機實驗室運轉(zhuǎn)負(fù)荷。加之，計算機使用頻繁，在長時間的高負(fù)荷運轉(zhuǎn)后，對計算機硬盤帶來極大損害，加快了硬盤老化問題，從而衍伸出死機、藍(lán)屏等故障，對計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定影響，造成計算機設(shè)備使用率低下。除了計算機本身內(nèi)部的高負(fù)荷因素外，還有眾多外來因素也加快了計算機硬盤的損壞，給計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化維護帶來難題。

2.2峰值響應(yīng)問題顯著

隨著高校計算機實驗室的投入使用，許多教師就將教學(xué)課堂由原本的教室搬到了計算機實驗室，成為多媒體等教學(xué)工具的完美替代。這一做法從某種程度上能有效地確保教學(xué)任務(wù)的完成，大大提高了實驗教學(xué)的組織計劃性，也成為實驗考試的最佳場所。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，近80%的高校實驗任務(wù)都需要在規(guī)定時間內(nèi)統(tǒng)一完成，這無疑給高校計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)流量，以及下載、上傳的服務(wù)申請峰值產(chǎn)生較大影響，容易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)緩慢、擁堵，甚至計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)癱瘓的狀況。這也是制約高校計算機實驗室正常運轉(zhuǎn)使用的一大難題。

2.3網(wǎng)絡(luò)環(huán)境存在風(fēng)險

在高校計算機實驗室使用過程中，由于計算機數(shù)量較多，且使用頻繁，加之外來移動硬盤、U盤的使用，或是學(xué)生瀏覽含

2.4網(wǎng)絡(luò)性能安全方面欠缺

當(dāng)前各大高校對計算機實驗室的重視都有所提高，不僅從經(jīng)費上，也從技術(shù)上給予了大力支持，以保障計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)的暢通，并達到資源功效，最大化發(fā)揮計算機實驗室功能的目的。但從現(xiàn)實來看，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在性能、安全、穩(wěn)定上還存在一些不足，極大地阻礙了高校計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)的正常運轉(zhuǎn)使用，也是高校急需解決的一個問題。

3　高校計算機實驗室實例及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化維護措施分析

為了進一步了解高校計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的相應(yīng)措施，現(xiàn)將Z高校計算機實驗室作為研究對象進行專門分析，力求進一步保障高校計算機實驗室功效的正常運轉(zhuǎn)。

3.1高校計算機實驗室概述

Z高校的現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用中心，現(xiàn)有計算機1 300臺左右，還有360臺建設(shè)中的云機房，這些計算機分別安置于1-5樓，其中1樓、2樓各有360臺計算機，3樓320臺，4樓200臺，以及5樓還有400臺。如此數(shù)量的計算機，在一定程度上能很好地滿足Z校師生對計算機實驗室的使用需求，不僅能有效地保證不同專業(yè)教師實驗教學(xué)任務(wù)的完成，也能為廣大學(xué)生進行計算機上機操作提供一定的可能，因此在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與維護技術(shù)上Z高校也加大了投入，力求建設(shè)改造出少瑕疵甚至零瑕疵的高校計算機實驗室，為其他高校提供一定的借鑒。

而通過前面的相關(guān)分析可以了解到，造成高校計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)故障的因素各不相同，為了達到良好的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化維護目的，有針對性的各個提出解決之道，能為高校計算機實驗室的正常使用提供技術(shù)保障。

3.2計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化維護對策

3.2.1計算機實驗室硬盤損壞問題的優(yōu)化維護

目前各大高校計算機實驗室，硬盤損壞嚴(yán)重已成為一大問題，迅速的引起了各大高校的關(guān)注。Z高校針對這一問題，利用已有資料與技術(shù)提出了解決之道。

首先，通過硬盤保護卡的大量使用，最大化的減小硬盤的損壞。硬盤保護卡的關(guān)鍵核心技術(shù)就是恢復(fù)備份程序的芯片，通過將其安裝在計算機主板上，利用“假寫”的原理來對計算機硬盤上的數(shù)據(jù)進行保護。當(dāng)安裝硬盤保護卡的計算機出現(xiàn)故障時，通過簡單的重啟計算機步驟就能將系統(tǒng)功能還原，同時硬件保護卡還能為計算機實驗室的計算機提供分區(qū)管理、克隆網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等附加功能，這是當(dāng)前高校計算機實驗室進行系統(tǒng)維護采用的主要措施。但不可否認(rèn)的是也存在一些問題，還需要進一步不斷的完善克服，才能更好的保證高校計算機實驗室的正常運轉(zhuǎn)。

其次，無需安裝硬盤，通過服務(wù)器實現(xiàn)的計算機系統(tǒng)數(shù)據(jù)操作利用的無盤網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。該技術(shù)分為靜態(tài)路由RPL和動態(tài)路由PXE兩大類，這里主要介紹的是支持PXL動態(tài)路由運行的簡單便捷的硬盤網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化維護措施。Z高校在進行計算機實驗室建設(shè)改造時，進行了無盤網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)和銳起服務(wù)端的配置與構(gòu)架，以及無盤工作站的配置構(gòu)架。

通過對無盤網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)的配置構(gòu)架，了解到Z高校計算機實驗室的服務(wù)器系統(tǒng)為Windows Server 2008，且每臺計算機服務(wù)器同時連接數(shù)值為9 999，而計算機管理員也由原來的Administrator更改為了lsuboy，而Administrator成為新的計算機用戶。這時就會發(fā)現(xiàn)高校計算機實驗室的計算機用戶僅剩下三大類，分別為：lsuboy、Administrator和Guests，且Guests的用戶還是禁用的。一般來說計算機系統(tǒng)配置上均有危險服務(wù)，而在無盤網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)設(shè)置中要停止“禁用”，所配置的 TCL/IP地址是10.1.37.250和10.1.37.251。

銳起服務(wù)端程序也是無盤網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中不能或缺的重要組成部分，在程序安裝結(jié)束后，要停止銳起無盤XP輔助服務(wù)和XP數(shù)據(jù)服務(wù)，進行服務(wù)端破解后，再重新啟動停止的銳起服務(wù)，會出現(xiàn)設(shè)置默認(rèn)目錄，如圖1所示。

圖1　銳起服務(wù)端默認(rèn)目錄

通過系列相關(guān)設(shè)置后，就能打開銳起無盤管理器主界面，再進行銳起服務(wù)端相關(guān)配置操作，這樣才能確保無盤網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器承載過大的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。而無盤工作站的配置與架構(gòu)也是按照相關(guān)步驟操作就能實現(xiàn)。

Z高校計算機實驗室依靠無盤網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行建設(shè)改造后，加快了計算機開機速度，確保了系統(tǒng)運行的流暢性，減少了計算機硬件故障的發(fā)生率，確保了計算機資源的充分利用，也減輕了高校計算機實驗室管理難度，節(jié)省了實驗室改造成本，也有效的提高了計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與維護的便捷性，值得在廣大高校計算機實驗室中推廣應(yīng)用。

3.2.2負(fù)載均衡技術(shù)的大范圍應(yīng)用

Z高校的計算機實驗室也將會面臨網(wǎng)絡(luò)上傳下載的高峰期，也會對網(wǎng)絡(luò)造成不良影響。為了有效地應(yīng)對該問題，Z高校廣泛使用了負(fù)載均衡技術(shù)，以達到對計算機實驗室峰值響應(yīng)問題的優(yōu)化與維護。

負(fù)載均衡技術(shù)在優(yōu)化提高計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能上具有重要意義，利用分流技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)負(fù)載進行轉(zhuǎn)化分流，以減小網(wǎng)絡(luò)的高負(fù)荷。目前負(fù)載均衡技術(shù)采用的方式主要有兩種：一是負(fù)載平衡集群技術(shù)，二是NAT功能設(shè)備使用。

在Z高校使用的Windows 2008系統(tǒng)服務(wù)器中，提供了集群與網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡等功能，能支持32臺計算機構(gòu)建服務(wù)集群，它們的IP使用情況如下圖2所示。

圖2　負(fù)載均衡集群結(jié)構(gòu)示意圖［6］

通過管理工具中的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡管理配置就能對集群IP、域名等進行合理配置，以實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)峰值響應(yīng)問題的解決。如果出現(xiàn)計算機實驗室無法提供DNS服務(wù)時，只需要在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡服務(wù)器的 hosts目錄下進行%systemroot%″system32″driers″ect編輯，添加解析信息172.21.51.1 cluster.zqu.edu.cn就能解決上述問題。

這里所提到的NAT功能設(shè)備主要包括路由器、多層交換機等，在計算機實驗室中可以設(shè)置提供相同服務(wù)的多個不同服務(wù)器，并設(shè)置與之相匹配的IP地址。而NAT運用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖3所示。

圖3　NAT負(fù)載均衡實驗網(wǎng)絡(luò)機構(gòu)圖

通過對上圖中的E0、E1、E2、E3、S0等端口的定義設(shè)置，就能充分的保證Z高校計算機實驗室負(fù)載平衡，確保學(xué)生同一時間統(tǒng)一的上傳、下載網(wǎng)絡(luò)流暢，數(shù)據(jù)信息傳輸快的優(yōu)勢。

3.2.3計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)安全優(yōu)化維護

（1）加大私有IP及VLAN的使用力度。隨著Z高校計算機實驗室的不斷建設(shè)與改造，計算機數(shù)量急速增加，傳統(tǒng)的IP地址已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足計算機實驗室的計算機的使用需求，為了保證計算機實驗室計算機的大規(guī)模使用，加大私有IP地址的使用很有必要。首先，私有IP可以通過校園網(wǎng)防火墻進行轉(zhuǎn)換，使其成為合法的IP地址，解決了IP地址不足的問題。其次，還能有效的減少網(wǎng)絡(luò)外部對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件的攻擊，為Z高校計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)環(huán)境安全提供了一定的保障。

同時，在Z高校計算機實驗室中還加強了對VLAN端口的劃分利用，通過三層交換機來實現(xiàn)對VLAN的劃分，有效的隔離了不同計算機實驗室，且使用的IP地址網(wǎng)段也各不相同，能很好的降低出現(xiàn)廣播風(fēng)暴的可能。具體如表1所示。

（2）加強計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)病毒預(yù)防。一般而言，造成計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)病毒的主要原因在于外來移動設(shè)備帶來的病毒，或是通過瀏覽一些網(wǎng)站文件感染的病毒。為了有效防止這些問題出現(xiàn)，Z高校加大了計算機實驗室電腦病毒防火墻以及殺毒軟件的投入，利用相關(guān)軟件第一時間對學(xué)生自帶的移動設(shè)備進行病毒檢查，做到真正的防患于未然。計算機防火墻可以從這些方面進行系統(tǒng)防護，首先在計算機訪問控制上，防火墻能保證計算機內(nèi)部系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的安全，防止被非常授權(quán)使用。其次，防火墻還具備包過濾、代理服務(wù)等關(guān)鍵性技術(shù)，對于高校計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)安全維護都具有積極效果。

而為了防止學(xué)生在課堂時間通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽網(wǎng)頁、文件等，感染病毒影響計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)的正常使用。

Z高?；赥elnet協(xié)議加強了對網(wǎng)絡(luò)連接、斷開的管控，達到對學(xué)生網(wǎng)絡(luò)使用的實時控制。根據(jù)已有資料可以看到，Telnet協(xié)議對于提高實驗教學(xué)質(zhì)量，減少網(wǎng)絡(luò)病毒感染侵襲具有重要意義，是進行計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與維護的有效途徑之一。

（3）加強網(wǎng)絡(luò)信息加密技術(shù)的運用。計算機網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)在一定程度上也能很好地預(yù)防病毒對計算機局域網(wǎng)等內(nèi)部的侵襲，確保計算機的運行正常。常見的加密技術(shù)主要包括節(jié)點加密、端點加密以及鏈路加密等。通過對高校計算機實驗室里的計算機進行加密處理，學(xué)生在使用電腦時需要通過一定的密碼信息進行驗證，不僅減少了外來陌生人對計算機的使用，也有效地防止了病毒感染擴散的可能。

表1　Z高校計算機實驗室1樓的IP地址及VLAN劃分情況

3.2.4加大計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計重視度

首先，目前局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)是使用較為廣泛的兩大網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，都對提高計算機系統(tǒng)性能，確保計算機網(wǎng)絡(luò)速度流暢，數(shù)據(jù)信息傳輸穩(wěn)定、安全方面提供了可靠保障。而Z高校計算機實驗室在建設(shè)改造時，重點考慮如何將局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)二者的優(yōu)勢進行結(jié)合，形成一種新型高效的計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)，確保計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)安全。

在局域網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計上需要把握一定的原則，包括先進行、實用性、開放性、靈活性、可擴充性、安全性、可靠性等。為了滿足這些設(shè)計原則，在局域網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計中，可以以IEEE 802、EIA/ TIA58等工業(yè)建筑網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為參考，同時還需要確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持單網(wǎng)關(guān)協(xié)議，即SNMP，便于在高校計算機實驗室使用過程中，維護人員及時了解網(wǎng)絡(luò)運行狀況，發(fā)現(xiàn)問題并進行解決。而Z高校想要接入局域網(wǎng)，計算機實驗室需要達到幾個條件要求，包括其使用的主干網(wǎng)絡(luò)是速度要在100兆的以太網(wǎng)，同時計算機服務(wù)器和工作站也需要在網(wǎng)速下鏈接主干網(wǎng)。當(dāng)然為了確保高校計算機實驗室的使用，還需要具備多協(xié)議、多介質(zhì)交換的功能，能滿足網(wǎng)絡(luò)的擴充審計，且還能實現(xiàn)端口交換，以及支持虛擬網(wǎng)的使用。為此應(yīng)當(dāng)選用SuperStackⅢ3300系列中的3C16980A作為高校計算機實驗室的局域網(wǎng)中心交換機，路由器為Cisco 2600。

在接入廣域網(wǎng)時可以使用校園網(wǎng)接入Internet，或是利用ADSL、DDN技術(shù)從中國公用信息網(wǎng)接入。只有完全按照廣域網(wǎng)要求進行計算機實驗室配置安裝，才能從結(jié)構(gòu)、布線、電源、消防報警、病毒防護等方面給高校計算機實驗室提供相應(yīng)保障，有效的解決網(wǎng)絡(luò)安全問題。

其次，在有效的提高計算機實驗室系統(tǒng)性能上，也可以通過優(yōu)化注冊表來實現(xiàn)。為了確保高校計算機實驗室的網(wǎng)絡(luò)運行，可以點擊開始/運行，在出現(xiàn)的對話框中輸入regedit來進行注冊表的相關(guān)設(shè)置操作。眾所周知，計算機在開啟過程中需要一段時間，就是所謂的系統(tǒng)啟動時間，通過對注冊表的優(yōu)化，可以有效的減少計算機啟動時間，也可以通過一定的注冊表設(shè)置優(yōu)化，減少關(guān)閉無響應(yīng)程度的等待時間，或者加速系統(tǒng)關(guān)機進程等，都會給高校計算機實驗室性能提升提供幫助。

除了上述的幾大高校計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化維護的方式方法外，還可以通過云計算的構(gòu)建，虛擬網(wǎng)絡(luò)的投入使用，網(wǎng)絡(luò)流量的有效管控，培養(yǎng)專業(yè)性較強的計算機維護人員、加大對計算機實驗室管理等多種措施來達到優(yōu)化維護高校計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)的目的。限于篇幅，不贅述。

4　結(jié)語

綜上所述，高校計算機實驗室占有重要地位，也引起了校方的極大關(guān)注，投入了大量的資金和技術(shù)，不斷的優(yōu)化計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)。而在計算機信息技術(shù)不斷發(fā)展進步的大環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)完全意識也得到迅速的推廣普及，作為為廣大教師學(xué)生實驗教學(xué)提高便利的高校計算機實驗室，更應(yīng)當(dāng)提高網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化維護意識。

從當(dāng)前高校計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)狀況分析發(fā)現(xiàn)，很多因素都不同程度的影響了計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)的通暢性，對實驗教學(xué)任務(wù)的順利完成產(chǎn)生了巨大影響。本文結(jié)合Z高校的計算機實驗室建設(shè)改造過程中，對網(wǎng)絡(luò)的不斷優(yōu)化維護，能有效地對計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)的正常使用提供保障，具有一定的推廣實踐應(yīng)用價值。

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G482

A

1673-0194（2016）17-0165-04

2016-07-19有病毒的文件或網(wǎng)頁，都會給計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)帶來極大影響，甚至可能造成系統(tǒng)崩潰。而大量外來因素使得高校計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)存在極大風(fēng)險，為了確保計算機實驗室的正常使用，滿足學(xué)生及教學(xué)的實驗教學(xué)需求，加大對計算機實驗室網(wǎng)絡(luò)安全的優(yōu)化維護勢在必行。