職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究與應(yīng)用
——以珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院IPv6改造項目為例

蕭緯豪

(珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 珠海 519000)

0 引言

隨著校園網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的急劇增長以及擴容新建工程的持續(xù)開展，職業(yè)院校的校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴大。但是，由于頻率資源受限，在當(dāng)前較大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下，職業(yè)院校的網(wǎng)絡(luò)干擾問題日益嚴重，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)面臨網(wǎng)絡(luò)干擾失控、網(wǎng)絡(luò)擴展性差、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)效益逐步下降的發(fā)展瓶頸，現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)難以滿足院校師生的正常需求。在當(dāng)前職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)發(fā)展環(huán)境下，為突破網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展和持續(xù)穩(wěn)定之間及網(wǎng)絡(luò)容量、覆蓋和質(zhì)量之間的矛盾，必須對職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，在無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)重整的基礎(chǔ)上開展專項優(yōu)化工作，解決頻率復(fù)用瓶頸。文章以規(guī)范網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為基點，提高網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化成效，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量逐漸恢復(fù)和穩(wěn)定提升[1]。

1 職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究與應(yīng)用的現(xiàn)狀分析

1.1 職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)安全存在的問題

目前職業(yè)院校的網(wǎng)絡(luò)為學(xué)生和教師的辦公生活學(xué)習(xí)提供了巨大的便利，但同時校園網(wǎng)的安全問題也受到了嚴重威脅，所以職業(yè)院校的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)安全必須予以重視。職業(yè)院校的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)安全優(yōu)化即是從多個方面來對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行必要的保護，以此來保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常工作，避免其被外界其他因素所影響與破壞，在網(wǎng)絡(luò)暢通的情況下，實現(xiàn)持續(xù)運行，服務(wù)于人們的工作與生活。網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)與發(fā)展給人們的生活與工作都帶來了較大的便利，而職業(yè)院校在我國的現(xiàn)代化建設(shè)中有著特殊的地位，因而職業(yè)院校的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更是重中之重，針對職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)進行必要的安全管理與系統(tǒng)優(yōu)化也就成了其中的重要課題。

1.2 職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)不夠完善

就珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院的網(wǎng)絡(luò)管理體系來看，管理系統(tǒng)不夠完善，管理人員工作也沒有逐一落實到位，從而造成院校網(wǎng)絡(luò)管理困難的狀況。特別是傳統(tǒng)的院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用的是3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次多，職業(yè)院校設(shè)置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)管理層次多，間接復(fù)雜了職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的管理，從而影響了職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的正常管理，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能低下[2]。

2 職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究與應(yīng)用的必要性分析

2.1 職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化是時代發(fā)展的趨勢

隨著社會的發(fā)展和進步，人們的生活觀念和精神追求發(fā)生了質(zhì)的變化，不管是物質(zhì)所需還是精神所向，人們都傾向于高質(zhì)量、高效率，并且可以說“快捷”已經(jīng)成為當(dāng)代的代名詞，那么對于職業(yè)院校這一小知識分子群體，在生活質(zhì)量與學(xué)習(xí)質(zhì)量的要求和追求更是不言而喻。校園網(wǎng)絡(luò)作為職業(yè)院校師生辦公學(xué)習(xí)與生活的重要承載體，具有十分重要的地位和作用，因此職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化是必然的。首先，職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化符合消費者的使用需求。就目前的職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r來說，難以滿足消費者的使用需求。因為受到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)平臺等原因的影響，職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)不夠流暢和高效，特別是在使用人員過多的情況下，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常出現(xiàn)崩潰的現(xiàn)象。例如，在院校選課時，職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)因為使用人員過多，而出現(xiàn)選課頁面卡頓或者直接進不去的現(xiàn)象，極大地浪費了學(xué)生的時間，這樣不管是對院校的利益還是使用者自身來說都是十分令人不滿的。其次，國家科技與經(jīng)濟的快速發(fā)展極大地刺激和推動了職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化?，F(xiàn)在的經(jīng)濟狀況與科技水平足以支持職業(yè)院校研發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)平臺，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2.2 國家推動了職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2017年11月26日，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《推進互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版(IPv6)規(guī)模部署行動計劃》，2018年8月教育部辦公廳印發(fā)了關(guān)于貫徹落實《推進互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版(IPv6)規(guī)模部署行動計劃》的通知，2019年8月30日廣東省教育廳印發(fā)了《全省教育系統(tǒng)加快推薦IPv6規(guī)模部署實施意見》的通知(以下簡稱“通知”)，明確要求進行教育局城域網(wǎng)、各高等院校校園網(wǎng)的IPv6升級改造，全面支持IPv6業(yè)務(wù)承載，加快網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施升級步伐，促進下一代互聯(lián)網(wǎng)與社會經(jīng)濟各領(lǐng)域的融合創(chuàng)新[3]。在國家戰(zhàn)略的推動下，加快推進校園網(wǎng)絡(luò)IPv6基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模部署和應(yīng)用系統(tǒng)升級，促進下一代互聯(lián)網(wǎng)與職業(yè)教育的融合創(chuàng)新是高職院校網(wǎng)絡(luò)發(fā)展亟須解決的問題。截至2019年12月14日，全省列入統(tǒng)計的149所高等院校中，僅16所完成IPv6改造，另外133所高校處于改造中，其中53所高校因改造效果存在問題受到省教育廳全省通報，改造任務(wù)艱巨且緊迫。

2.3 職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問題逐漸暴露，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化刻不容緩

傳統(tǒng)的職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用的是3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即核心層、匯聚層、接入層，其在使用過程中的問題已逐漸暴露出來。首先，囿于建設(shè)經(jīng)費不足。受經(jīng)費等因素的影響，大部分職業(yè)院校的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)只能分期進行，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃管理，難以整體優(yōu)化；其次，職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)管理體系不夠完善。就目前大部分職業(yè)院校來說，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次和網(wǎng)絡(luò)管理層增多，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能低下；最后，傳統(tǒng)的職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)擴容配置煩瑣，操作難度大。因此在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下進行的校園網(wǎng)絡(luò)IPv6升級也面臨許多實際問題，很多研究學(xué)者在部署升級方案時沒有針對職業(yè)院校的校園網(wǎng)絡(luò)特點，均未就IPv6升級與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)系和方法做進一步研究分析，大部分高等院校在IPv6升級改造時，也只單純進行了IPv6的升級，沒有針對校園網(wǎng)絡(luò)的特點進行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，依然沿用傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，造成升級費用龐大、效率低、升級效果不佳等問題。

3 職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究與應(yīng)用的途徑分析

3.1 職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的思路分析

由于IPv6最大的問題在于無法向前兼容IPv4協(xié)議，并且隨著校園網(wǎng)絡(luò)的不斷升級，校園網(wǎng)經(jīng)過多次的設(shè)備增加和網(wǎng)絡(luò)擴展，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，管理運維的工作難度不斷加大，智慧校園、智能教學(xué)建設(shè)工作面臨著越來越多的挑戰(zhàn)，我們考慮結(jié)合現(xiàn)行IPv4地址分配方案，實現(xiàn)IPv6地址規(guī)劃與分配方案平滑過渡，即考慮現(xiàn)有IPv4地址分配方案的地理位置、組織結(jié)構(gòu)、接入方式區(qū)別，分配不同的IP地址段。在深入了解國內(nèi)外IPv6網(wǎng)絡(luò)部署情況，參考國內(nèi)高校、企業(yè)IPv6網(wǎng)絡(luò)實施情況的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院校園網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及特點、需求分析，確定IPv6網(wǎng)絡(luò)改造實施方案，通過細致的分步實施規(guī)劃，實現(xiàn)大二層網(wǎng)絡(luò)扁平化結(jié)構(gòu)調(diào)整，做到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更合理可靠、安全性更強、管理更智能化，為全體師生提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，也為廣大社會人員訪問學(xué)校資源提供有力保障。即在原有的IPv4線路上，融入IPv6，從而建立雙棧網(wǎng)絡(luò)，促進職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

3.2 引用大二層扁平式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)IPv6改造

依據(jù)教育部辦公廳《推進互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版(IPv6)規(guī)模部署行動計劃》，本項目總體框架圍繞校園網(wǎng)絡(luò)中IPv6的升級改造，將IPv6升級與大二層扁平式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化相結(jié)合，實現(xiàn)IPv4網(wǎng)絡(luò)向IPv6網(wǎng)絡(luò)安全平穩(wěn)地過渡，探索系統(tǒng)科學(xué)的建設(shè)方案，項目研究涉及IPv6升級方面是3大改造，分別是基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)改造、網(wǎng)站群改造、內(nèi)部辦公終端IPv6接入改造。涉及結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要是進行大二層網(wǎng)絡(luò)扁平化結(jié)構(gòu)調(diào)整。大二層扁平式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是將網(wǎng)絡(luò)劃分為業(yè)務(wù)控制層和用戶接入層兩大層次。其結(jié)構(gòu)特點和優(yōu)勢是：第一，扁平化架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，實施難度降低，便于業(yè)務(wù)開展；第二，使用單獨出口，帶寬資源充足；第三，有效控制服務(wù)質(zhì)量，多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增加了全網(wǎng)Qos實施的難度；第四，提高用戶訪問水平，提高網(wǎng)絡(luò)效率。在IPv4過渡至IPv6的升級改造過程中，與大二層網(wǎng)絡(luò)扁平化結(jié)構(gòu)調(diào)整相結(jié)合，可以提供平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換過程，將對校園網(wǎng)用戶的影響減到最小。

3.3 IPv6改造項目的優(yōu)點與價值分析

隨著時代的不斷進步，職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化十分迫切。珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院IPv6改造項目在原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，進行了一定的改造和創(chuàng)新，對職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化具有巨大的意義。首先，珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院IPv6改造項目中，用大二層網(wǎng)絡(luò)扁平化結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了校園網(wǎng)高性能、精細化和易管理的建設(shè)預(yù)期。并且結(jié)合現(xiàn)行IPv4地址分配方案，實現(xiàn)了IPv6地址規(guī)劃與分配方案平滑過渡，更新現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)管理工具，實現(xiàn)IPv6網(wǎng)絡(luò)自動化管理，解放人手、降低人為錯漏。不管是從結(jié)構(gòu)還是特性上來說，IPv6改造項目極大地加強了院校網(wǎng)絡(luò)的安全性。其次，珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院IPv6改造項目產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟效益和社會效益。一方面，IPv6的升級部署和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化將更好地保障學(xué)校網(wǎng)絡(luò)安全和各應(yīng)用系統(tǒng)的高效運行，提高各單位部門的工作效率，具有明顯的經(jīng)濟效益。另一方面，IPv4平穩(wěn)過渡至IPv6的升級方案，給相關(guān)高職院校優(yōu)化校園網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供了思路。

4 結(jié)語

珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院IPv6改造項目在院校原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上對其加以改造，通過本項目研究分析成果適用于高職院校IPv4平穩(wěn)過渡至IPv6的升級方案，給相關(guān)高職院校優(yōu)化校園網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供思路，提升校園網(wǎng)絡(luò)安全，為全體師生提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，也為廣大社會人員訪問學(xué)校資源提供有力保障。