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淺析某中學校園網建設方案
論文關鍵詞:校園網 服務類型 拓撲結構 網絡應用 網絡維護
論文摘要:中學作為實施基拙重點單位，校園網的建設不可或缺。本文從實踐的角度對校園網的建設實施給出了一系列的建議和措施。
一、學校概況及建設規(guī)模
1.學校概況
筆者的母校是一所縣級重點中學，有教學樓、學生宿舍樓各三棟，學生餐廳、辦公樓、體育館各一座，實驗樓兩棟。學�，F(xiàn)有52個教學班，13個現(xiàn)代化的實驗室，3個多功能教室，每個多功能計算機教室內配備了80臺電腦。
2.建設規(guī)模
校園網建設是一項復雜的系統(tǒng)工程，要逐步細化，分步實施。鑒于目前學習、教學和的需要和建設經費及利用率的考慮，并非學校的全部樓宇設施都必須架設網絡。本次規(guī)劃校園網的出口干線使用千兆連接分別連接至CERNET和Internet，目前IP地址按照上網計算機所在位置采取靜態(tài)分配。校區(qū)內部采用100Mbps/1000Mbps光纖交換網絡實現(xiàn)高速互聯(lián)，光纜連接全校大部分主干信息點，初步規(guī)劃是在行政樓(單人辦公室每間一個信息點，集體辦公室至少四個，視具體情況而定)，教學樓(每間教室兩個信息點)，實驗樓(每間實驗室兩個信息點)架設網絡，但要為日后宿舍樓，餐廳和體育館的網絡鋪設留有接口。目前餐廳和體育館可以先只提供閉路，待日后完善的架設。
二、建設的意義和必要性
面對信息化浪潮，教育部已在2000年10月明確要求，從2001年起，用5-10年時間在全國中小學基本普及信息技術教育，全面實施“校校通”工程，以教育信息化帶動教育的現(xiàn)代化，努力實現(xiàn)的跨越式發(fā)展。隨著信息化程度逐步提高，新的不斷涌現(xiàn)和完善，社會對學校的要求也不再是原有的“教師教，學生聽”的傳統(tǒng)教學模式，而是轉變?yōu)椤耙詫W生的學為主，以教師的教為輔”的新型教學模式，這就要求學校能利用校園網為全校師生提供更多的、可共享的、方便存取的信息資源。因此，校園網的建設既是反映國家教育文件精神的一項舉措，又是全校師生發(fā)展提高的一個平臺，而且一個學校的發(fā)展和進步在某種程度上可以反映并帶動當?shù)氐陌l(fā)展。
目前全校師生正致力于把學校發(fā)展成為省級的示范性高中，學生成績作為一項評估因素已不是障礙，硬件建設也基本滿足要求。而要實現(xiàn)學校升級，不僅要發(fā)揮學校特色，還要積極學習其他高級中學的先進經驗并且要擴大自己的影響，校園網是實現(xiàn)這一目標的一個有力的平臺。在全國教育信息化的大趨勢里，校園網的建設也是學校生存和發(fā)展不可或缺的因素。當前計算機和網絡技術發(fā)展迅速并日趨成熟，為校園網建設提供了必要的物質和技術基礎，因此我們更應該一鼓作氣，加大力度進行校園網的建設。
三、總體設計規(guī)劃
總體設計是校園網建設的總體思路和工程藍圖，是搞好校園網建設的核心任務。需要從對象需求分析人手進行一系列的建設計劃并最終付諸實踐。
1.功能需求分析
由于學校本身是一所普通高級中學，根據學校管理和教學的要求以及要晉升為省級示范性高中這一目標，結合當前教育信息化趨勢下，國家對中小學應提供服務方面的一些要求和學校的長遠發(fā)展需求，確定校園網應提供以下基本服務:
(1)實現(xiàn)信息資源共享，不僅是學校自身資源，還可以是外界的教育信息資源和其他一些相關資源。
(2)實現(xiàn)圖書文獻資料檢索、借閱自動化�？朔酝饔冒l(fā)揮不到位的情況。
(3)實現(xiàn)學校管理系統(tǒng)的信息化、自動化、透明化和快捷化。
(4)能夠建立基于計算機網絡輔助教學系統(tǒng)。
(5)可以依托校園網、廣域網進行網絡課程的學習
(6)能夠創(chuàng)建學校網站，使之成為對外宣傳的重要窗口。)
(7)要為廣大師生提供寬松、開放、易用的網絡，比如進行輔導、考試心得交流等。
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2.網絡的服務類型
根據以上功能需求分析，可以初步確定:網絡除具有WWW、遠程登錄(Telnet )、文件傳輸(FTP)、郵件(E -mail)、News , BBS等基本功能外，還要具備視頻點播(VOD)、辦公自動化、網上多媒體輔助教學的功能和遠程教學功能。
3.網絡拓撲結構
網絡拓撲結構是根據應用需求、建設目標和學校主要分布特點進行系統(tǒng)分析和設計的。網絡拓撲結構如圖1 .
4.校園網建設技術設計原則
校園網建設技術設計的原則包含了整體的設計原則和分別在技術選型、布線設計、一設備選擇及軟件配置等方面的標準和要求。一個完整的校園網建設在實施過程中可以分成兩個環(huán)節(jié):網絡集成方案設計和信息系統(tǒng)集成。其中信息系統(tǒng)集成是目的，網絡集成是手段。網絡集成方案主要包括兩個方面:結構化布線與設備選擇、網絡技術及設備選型。
(1）校園網建設的整體原則
①系統(tǒng)性，校園網是一個復雜的系統(tǒng)，校園網建設無疑是一個復雜的系統(tǒng)工程(、網絡的規(guī)劃、設計、硬件建設、軟件建設以及網絡的使用、擴充等均需要以系統(tǒng)的眼光來看待。任何一項工作都要從全局、長遠的角度出發(fā)，體現(xiàn)整體最優(yōu)性。
②先進性，采用先進的設計思想、網絡結構、開發(fā)丁幾具，所選用的網絡設備采用成熟的技術，在保證成熟的前提下，盡可能采用先進的技術。所采用的標準要統(tǒng)一并支持目前業(yè)界最新的網絡協(xié)議，網絡標準應符合國際標準。
③開放性，系統(tǒng)設計應采用開放技術、開放結構、開放系統(tǒng)組建和開放用戶接口，以利于網絡的維護、擴展升級及與外界信息的溝通。
④靈活性，采用積木式模塊組合和結構化設計，使系統(tǒng)配置靈活，滿足學校逐步到位的建網原則，使網絡具有強大的可增長性;所選用的網絡設備具有高擴展性使得用戶數(shù)量的擴展應對網絡影響很小。比如中心交換機應是插槽式的，考慮到未來發(fā)展的需求。交換機應有足夠的插槽。
⑤可靠性，具有容錯功能，、維護方便。對網絡的設計、選型、安裝、調試等各環(huán)節(jié)進行統(tǒng)一規(guī)劃和分析，確保系統(tǒng)運行可靠�？紤]系統(tǒng)性.要合理.有良好 的性能價格比。
(,2)網絡技術選型
千兆位以太網技術以簡單的以太網技術為基礎，可為網絡主干提供1 Gb/s的帶寬，并且它利用自然的方法來升級現(xiàn)有的以太網、工作站、管理工具和管理人員的技能，故方法簡單而且效益高。
千兆位以太網與其他速度相當?shù)母咚倬W絡技術相比，價格低并且設計靈活，故建議采用千兆以太網技術。
千兆位以太網使用的傳輸介質有光纖、五類非屏蔽雙絞線((UTP)或同軸電纜。目前，千兆以太網支持單模光纖、多模光纖和同軸電纜。為了保證網絡的運行速度，要實現(xiàn)千兆主干，百兆到桌而。
為避免網絡的束縛引起的網絡堵塞，便于管理和節(jié)約開支，要根據需要劃分相應的子網，也即VLAN，以便網絡中的站點可靈活地加人到不同的邏輯子網中。
(3)結構化布線
校園網為園區(qū)網，樓群間子系統(tǒng)采用光纜連接，可提供千兆位的帶寬，有充分的擴展余地。垂直子系統(tǒng)則位于高層建筑物的豎井內，可采用多模光纜或大對數(shù)雙絞線。把管理區(qū)子系統(tǒng)并人設備間子系統(tǒng)，集中管理。樓內布線包括水平布線和主干布線。水平系統(tǒng)采用超五類雙絞線，采用暗裝墻內的方式。
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在技術標準方面，綜合布線系統(tǒng)的結構、性能要符合國內、國際標準和相應規(guī)范，并滿足各個系統(tǒng)目前和未來發(fā)展的需要。不僅能滿足校園內網絡應用的實際需求，同時又與國際互聯(lián)網等信息高速公路連接。布線系統(tǒng)應采用符合國內、國際標準的名牌布線產品，技術上要領先，同時要經過國內、國際廣泛和較長期使用，具有良好的技術支持和服務。在保證質量的前提下，將從目前的實際應用出發(fā)，以需求與應用為主，使其性價比更高，實用性更強。
(4)校園網設備選型
硬件是架構校園網的基礎，選擇硬件產品時，要選擇兼容性好、擴展性強的設備，并且在選擇過程中綜合設備的性能、價格等多方面的因素，而且該設備廠家必須能夠提供良好的售前及售后服務。鑒于學校的資金狀況，剛剛完成校區(qū)建設，因此在建設校園網時要選擇好用，夠用，適用的網絡技術，建議選擇適合中國國情的國產品牌來實現(xiàn)。
①交換機設備的選擇
選擇可信的技術指標，像交換容量(Gbps)、背板帶寬(Gbps)、處理能力(Mpps)、吞吐量(Mpps)等眾多技術指標，緊緊抓住“滿設置時的吞吐量”這個指標。采用分布式的產品模塊以滿足校園網運行的音頻、視頻及數(shù)據信息量越來越大的需求。確保設備性能穩(wěn)定和安全可靠，另外要考慮設備冗余能力、散熱方式等。最后要確保功能齊全并且易于。建議選用思科公司的園區(qū)交換機6509,3550和華為公司的匯聚交換機6506以及2403來實現(xiàn)。
②路由器設備的選擇
路由器產品在各行業(yè)中的應用已越來越廣泛，成為實現(xiàn)各種網絡內外部連接、骨干網間互聯(lián)和骨干網與互聯(lián)網互聯(lián)互通業(yè)務的主力軍。思科系統(tǒng)公司(Cisco Systems)是路由器技術的領導者，在因特網上流動的數(shù)據大多都會通過思科公司的設備，其中絕大多數(shù)是思科公司的路由器。推薦使用Cisco1600系列路由器，它是思科公司為中小型網絡接人Internet而量身定做的，是中小企業(yè)和校園網的理想選擇。
③服務器的選擇
因為要利用校園網傳輸和存儲大量的視音頻信息以及數(shù)據庫的管理等，所以服務器系統(tǒng)CPU要處理能力強，U()處理能力強，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，一般采用4路及4路以上服務器系統(tǒng)，由于數(shù)據庫系統(tǒng)的高穩(wěn)定性要求，一般要求使用冗余電源，最好是N+1冗余電源來實現(xiàn)。中學服務器絕對擁有量不高，可采用塔式服務器，其相對比較容易放置。還要求服務器與機柜系統(tǒng)相搭配以易于管理，硬盤與電源多采用熱插拔，以便在出現(xiàn)故障時迅速更換。
④傳輸介質的選擇
在中心交換機到各子網的傳輸介質選擇方面，應以應用需求為主，適當考慮。由于校園網分布范圍較廣，在中心交換機到二級交換機之間，線纜以多模光纖為主;如果距離超過多模光纖的極限，需要采用單模光纖作為傳輸介質。
⑤防火墻的選擇
校園網存在內網帶寬大、出口帶寬小的特點，網絡健康狀態(tài)差的首要表現(xiàn)就體現(xiàn)在出口網關設備性能不足、帶寬利用不合理上。傳統(tǒng)的防火墻、路由器等產品只能是對內網的流量盡力而為的轉發(fā)，超出的流量只能丟棄，這樣既沒有改善網絡的健康狀況，也沒有保障內網大多數(shù)用戶的利益。
防火墻選擇上要考慮以下幾點:可使得接人多條寬帶線路并用并且互為備份;產品支持策略路由，可以指定學校內的部分客戶端只能訪問網線路，而其他客戶端可以按最優(yōu)路徑訪問;要優(yōu)先保證關鍵應用的帶寬并且針對每個IP進行詳細管理和流量控制等。建議使用天網流控防火墻，它通過特有的ABTQ技術，公平合理分配學校的出口帶寬，在公平的條件下盡量讓學校查詢學習資料擁有更多的可用帶寬資源。
(5)供電設備選擇
隨著科技的發(fā)展和的進步，UPS電源在日常生活中，特別是在部門中的應用已經非常普及。UPS電源不同于一般的穩(wěn)壓電源或電源調節(jié)器，它是專為保障及其外設正常工作的保護性電源。一般U PS電源是由充電器、逆變器、靜態(tài)開關、蓄電池、控制器組成。校園網絡主服務器(如域名服務器、WWW服務器、郵件服務器等)和其它主干網絡連接設備，因此需要后備時間較長的UPS保證供電。選擇設備參數(shù)如下:UPS功率為:40KVA，延時3小時;UPS通過WEB方式實現(xiàn)遠程監(jiān)視;;UPS通過軟件實現(xiàn)網絡管理功能;后備電池使用大力神、松下兩個任一品牌;主機使用APC。
(6)信息系統(tǒng)集成
信息系統(tǒng)集成指利用網絡體系控制信息的有序流動，實現(xiàn)信息資源的共享，更有效地形成、整理、使用各類信息，分成內部信息建設、外部信息建設。內部信息是指封閉在校園內部的各類信息資源，對內部信息的建設包括校園辦公系統(tǒng)、校園內部主頁、內部電子郵件、多媒體教室、電子系統(tǒng)、校園IC卡管理系統(tǒng)、內部信息服務系統(tǒng)等;外部信息是指與校園外部相互交流的信息，對于外部信息的建設包括外部主頁、電子郵件、遠程教學等。
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四、網絡軟件及應用
1.安裝網絡系統(tǒng)軟件和基本應用軟件
網絡布線完成之后還只是“裸網”，需要安裝網絡操作系統(tǒng)、網絡管理軟件和應用軟件后方可利用。
(1)操作系統(tǒng)。網絡操作系統(tǒng)軟件可以選用Windows2000 ,LINUX , NETWARE系統(tǒng)。
(2)網絡管理系統(tǒng)。本網絡中，網絡中心采用網管軟件對所有網絡設備進行全方位動態(tài)在線監(jiān)視與管理，網管人員在網絡中心就可了解整個網絡設備的運行情況，從而進行整個系統(tǒng)的管理。
(3)數(shù)據庫系統(tǒng)軟件。要求數(shù)據庫軟件能與WEB服務器做到良好的集成，支持多媒體，支持多種平臺，支持多種網絡協(xié)議，具有良好的安全性、擴展性;系統(tǒng)運行穩(wěn)定，有良好的容錯能力。
(4)應用軟件。在暫不具備自主開發(fā)能力的情況下，為提高網絡的利用率，宜選用國產校園網管理信息系統(tǒng)，多媒體課件制作系統(tǒng)和von視頻點播系統(tǒng)(服務)。
2.網絡應用的管理
(1)確定IP ;
(2)子網劃分�？筛鶕⻊找蟛捎肬LAN進行子網劃分，比如分為辦公，教學，科研，后勤，，宿舍等;并指定IP ;
(3)協(xié)議選擇(用TCP/IP);
(4)進行安全管理。主要有硬件安全和軟件安全，尤其為后者的安全控制;
(5)其他。隨著校園網的投人使用，在其應用過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題，要求承辦方提供一年的技術及系統(tǒng)的維護。
五、網絡維護管理
校園網的建設為現(xiàn)代提供了優(yōu)越的條件。要使它發(fā)揮出應有的作用，必須強化管理，制訂一系列的管理措施，實行按章治校，依規(guī)辦事。
硬件維護管理包括網絡的使用規(guī)范、上網的規(guī)范、場地的使用管理制度，信息點、教學平臺、講臺、的管理操作制度，維修保養(yǎng)制度等。
軟件維護管理包括網絡教室及計算機軟件的配置更新規(guī)范，教學軟件、工具軟件的培訓推廣應用制度，軟件的購買、收集、操作制度，光盤、音像制品、素材庫軟件的使用保管制度等。
此外.還建議學校擬訂出一套確實可行的校園網管理機制，防止校園網被破壞，建立設備的使用和保管制度、網絡安全制度，以確保校園網運行暢通無阻。并且為了更好地實施上述管理方案，必須充分發(fā)動全校的教師，實行全員管理，人人定崗明確，職責分明，有獎有罰，只有這樣才能達到強化管理的效果。
六、校園網資源建設和人員培訓
校園網建設的內容很多，除了主干網絡的建設以外，還包括許多典型應用項目。在經費有限的條件下，要優(yōu)先考慮校園網信息資源建設，包括內部信息資源建設、外部信息資源建設、校園網站建設、信息資源庫建設。待網絡建設完成之后和學科教師、專家和技術人員商榷之后再定。
校園網建設對學校教育的影響是巨大的，將對教學制度、學校管理等帶來巨大變化。但是，要充分發(fā)揮校園網的作用，并非易事，還有許多事情要做，其中的一項重要工作就是要抓好人員培訓工作。學校要動員教師積極參加培訓，積極更新觀念，探索計算機技術和在網絡下進行教學的方法。也要進行學生培訓，同樣包含利用網絡進行學習的技能和在網絡環(huán)境下順利進行高效學習的能力培訓。
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