亚洲国产精品综合欧美_ 校園網(wǎng)的應用的體系結構

隨著(zhù)人們對教育的不斷關(guān)注，國家對教育的不斷重視，社會(huì )對教育的不斷推動(dòng)，學(xué)校正承受著(zhù)前所未有的巨大壓力。這種壓力加快了學(xué)校尋找更多的方法和機會(huì )改進(jìn)并完善自身教學(xué)管理的步伐。信息化建設已成為深化教育改革、推進(jìn)素質(zhì)教育的重要手段，為改進(jìn)和完善教學(xué)管理提供了必不可少的基礎平臺。當前，整個(gè)教育領(lǐng)域都在進(jìn)行著(zhù)信息化的建設，都在為培養有信息素質(zhì)和創(chuàng )造精神的新人做著(zhù)努力。但是人人都知道信息傳輸的架構是信息化的基礎，它與實(shí)際的應用有著(zhù)密不可分的關(guān)系。因此3Com根據長(cháng)期的網(wǎng)絡(luò )建設經(jīng)驗，并結合與國內眾多學(xué)校十多年的實(shí)際合作和親身體驗，以“區分應用，按需求建網(wǎng)”作為校園信息化建設的前提。

根據《教育管理信息化標準》的要求，校園網(wǎng)的總體建設目標包括:

教學(xué)現代化
管理科學(xué)化
學(xué)習自主化
校園信息資源共享化和信息國際化
通過(guò)使用現代化的技術(shù)設備及網(wǎng)絡(luò )軟件資源，更新教育觀(guān)念，改變傳統的教育教學(xué)模式和學(xué)習方式，從而最大限度地提高教學(xué)管理水平和教學(xué)質(zhì)量。

教育技術(shù)是關(guān)于學(xué)習資源和學(xué)習過(guò)程的設計、開(kāi)發(fā)、利用、管理和評價(jià)等五個(gè)方面的理論與實(shí)踐?，F代校園網(wǎng)絡(luò )作為現代教育技術(shù)的載體，既有一般網(wǎng)絡(luò )設計的特點(diǎn)，又有著(zhù)其特殊性。除了一般網(wǎng)絡(luò )所必需的可靠性、穩定性和安全性等條件外，在校園網(wǎng)具體建設時(shí)，還應該考慮其帶寬的特殊性 (VOD等需要高帶寬) 以及QoS保證等。此外，由于學(xué)校特別是普教系統受到資金上的限制，如何預留擴展空間和進(jìn)行投資保護，以滿(mǎn)足信息量的增長(cháng)和變化需要，也成為校園網(wǎng)絡(luò )建設過(guò)程中需要考慮的重要因素。

現代校園網(wǎng)絡(luò )為了滿(mǎn)足現代校園信息化建設的要求，不僅要完成信息的高速傳遞，同時(shí)還要實(shí)現信息準確有效的傳遞。

數據、文本、圖形、圖像、視頻和音頻是現代校園網(wǎng)中主要的信息傳播形式。為了滿(mǎn)足大量數據信息的快速、高效傳遞，校園網(wǎng)建設以多層交換為主。二層交換可以在不需要進(jìn)行數據類(lèi)型分析和路由處理的一些節點(diǎn)上使用，但是由于節點(diǎn)所產(chǎn)生的廣播信息，因此建議采用具有虛擬網(wǎng)設置功能的交換機。這樣通過(guò)虛擬網(wǎng)的建立，廣播信息可以被有效地分隔在有限的范圍內，如部門(mén)內或網(wǎng)段內。

三層交換可以為虛擬網(wǎng)間或不同的網(wǎng)段提供連接和路由選擇功能。第3層交換機控制著(zhù)高性能的局域網(wǎng)傳輸，并且可以經(jīng)濟有效地代替路由器。三層交換是基于硬件的包轉發(fā)技術(shù)，并且所有包轉發(fā)都由ASIC芯片處理完成。第3 層交換機實(shí)際上與傳統的路由器在功能上沒(méi)有什么區別，并且做著(zhù)同樣的工作。

由于豐富多媒體課件被大量采用，多媒體教學(xué)系統已經(jīng)成為當前校園網(wǎng)建設中的基本組成部分。在這些系統的連接點(diǎn)上，甚至是在端到端的跨主干網(wǎng)連接上，所有多媒體數據對帶寬的需求都是巨大的，因此在有足夠的總帶寬保證的前提下，QoS的應用成為了高效傳遞重要數據、有效分配傳輸資源的手段。這就要求其所連接的交換機能夠提供優(yōu)秀的信息流傳遞分類(lèi)和控制手段，不僅包括802.1p和DSCP等第2層上使用的方法，而且還要根據連接對象和應用類(lèi)型這些只有在第3層和第4層上才能看到的信息對網(wǎng)絡(luò )資源做出有效的管理。但是，要想做到“區分應用和連結對象”，沒(méi)有可以識別“應用和連結對象”的交換機是不行的。一般情況下由于“應用類(lèi)型和連結對象”的區分主要集中于第四層，因此選擇具有四層信息識別功能的二層和三層交換機即可。而且由于二層交換機最接近應用的源點(diǎn)，因此配置具有四層信息識別功能的二層交換機可以從應用的端點(diǎn)既開(kāi)始對信息流進(jìn)行控制，達到有效傳輸各類(lèi)數據的要求。

校園網(wǎng)中的應用靈活而多變，結合上述對交換機的應用需求和用戶(hù)端的接入特點(diǎn)，我們采用全交換式星型網(wǎng)絡(luò )連接，將校園網(wǎng)在邏輯上分為三個(gè)層次進(jìn)行連接，即:

接入層
匯聚層
核心層
作為校園網(wǎng)的邊緣，接入層直接面對各個(gè)信息節點(diǎn)的接入，它控制著(zhù)用戶(hù)和工作組對校園網(wǎng)絡(luò )資源的訪(fǎng)問(wèn)。這一層應當包括下列功能:

到匯聚層的工作組連接
建立單獨的沖突域 (分段)
提供靈活的用戶(hù)接入及擴展
在校園網(wǎng)中，核心層和匯聚層形成了網(wǎng)絡(luò )的主干。校園網(wǎng)主干將為整個(gè)校園提供信息資源和應用的核心:

教學(xué)/科研管理及辦公自動(dòng)化
教學(xué)資源，如可視開(kāi)發(fā)與應用、電子圖書(shū)館、科研論文檔案等
遠程教育
互聯(lián)網(wǎng)接入
校園網(wǎng)是大型的園區網(wǎng)，其各院系辦公/教學(xué)樓、教工宿舍、學(xué)生宿舍和校辦企業(yè)或產(chǎn)業(yè)形成了主要的物理連接區域?；谶@些樓宇建筑的功能、地理位置，我們可以將校園網(wǎng)分為若干“子網(wǎng)區域”，從而:

提高網(wǎng)絡(luò )的總體性能
便于網(wǎng)絡(luò )的管理 (如建立VLAN)，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò )結構，提高網(wǎng)絡(luò )配置的靈活性
便于故障的隔離，提高系統的可靠性
提高網(wǎng)絡(luò )的安全性，提高抵抗黑客/病毒的能力
作為區域主干，匯聚層的主要功能是提供路由和過(guò)濾。并且在必要時(shí)，確定數據包如何通過(guò)核心層向其他匯聚點(diǎn)或外網(wǎng)進(jìn)行傳遞。匯聚層必須確定用戶(hù)請求和獲得服務(wù)的最快途徑 (例如，文件請求如何被轉發(fā)到服務(wù)器)。在匯聚層確定了最佳途徑后，用戶(hù)請求將被轉發(fā)到核心層。核心層隨后負責將請求快速地傳遞到正確的服務(wù)處。

匯聚層是執行網(wǎng)絡(luò )策略的地方。在這里，你可以對網(wǎng)絡(luò )操作進(jìn)行彈性很大的設計。通常，下列內容應該在匯聚層完成:

包括靜態(tài)路由在內的路由協(xié)議之間的再分配
VLAN和其他工作組支持功能間的路由
定義廣播和組播域
可以有選擇地:
執行像訪(fǎng)問(wèn)列表、包過(guò)濾和排隊這樣的工具
執行安全和網(wǎng)絡(luò )策略，包括地址翻譯和防火墻
核心層位于校園網(wǎng)絡(luò )的核心部位。它負責可靠而且快速地對大量的數據進(jìn)行傳遞。核心層的惟一目的是盡可能快速地對數據進(jìn)行交換。

如果核心層出現故障，每一個(gè)單獨的用戶(hù)都可能受到影響。因此，這一層上的容錯是需要解決的問(wèn)題。核心層很可能要處理大量的數據傳輸，因此速度和延遲成為我們需要關(guān)注的問(wèn)題。

邏輯層次的劃分為我們應用不同的設備提供了選擇框架，必要時(shí)各層在物理設備上可以同時(shí)存在。下面我們綜合校園網(wǎng)內的實(shí)際應用進(jìn)行校園網(wǎng)的設計:

校園無(wú)線(xiàn)接入
宿舍區接入
Internet接入
IP規劃及用戶(hù)上網(wǎng)認證
IP數據語(yǔ)音系統的應用
網(wǎng)絡(luò )流量控制與管理
網(wǎng)絡(luò )安全
網(wǎng)絡(luò )管理
基礎教育城域網(wǎng)
電子辦公/校長(cháng)辦公系統
電子備課
多媒體教學(xué)/網(wǎng)上教學(xué)
電子閱讀/電子圖書(shū)館
公共機房
網(wǎng)管及信息中心

宿舍區接入
所謂宿舍接入網(wǎng)就是具體在每棟宿舍里將計算機網(wǎng)絡(luò )連接到每間宿舍，并且還要與宿舍區匯聚層交換機連接，上聯(lián)到校園網(wǎng)的骨干網(wǎng)。在校園網(wǎng)的建設中，與教學(xué)科研相比，它在運行環(huán)境、用戶(hù)的需求和實(shí)際的應用上主要具有以下四個(gè)特點(diǎn): 運行環(huán)境差、用戶(hù)設備質(zhì)量良莠不齊、接入設備端口密度高和應用豐富、網(wǎng)絡(luò )負載重。

在宿舍區接入網(wǎng)中，采用交換式以太網(wǎng)可以滿(mǎn)足宿舍接入網(wǎng)高吞吐量、高帶寬和低延遲的要求，交換機上自適應的10/100Mbps端口可以滿(mǎn)足用戶(hù)接入的多樣性要求?？梢岳肧uperStack 3 Switch 4226T、4228G、4250T為宿舍區桌面計算機提供連接。它們可以通過(guò)千兆端口或擴展卡與匯聚層交換機相連。但是這些交換機缺乏利用第4層信息對應用的分類(lèi)和QoS保障能力，因此如果需要為宿舍區中的用戶(hù)提供隊列機制和QoS保障，仍然需要在宿舍區網(wǎng)絡(luò )的接入層使用支持第4層交換技術(shù)的SuperStack 3 Switch 4400交換機，它可以利用優(yōu)先權數據隊列機制，在網(wǎng) 絡(luò )中提供廣泛的服務(wù)級別和服務(wù)質(zhì)量 (CoS/QoS) 保障功能，保證那些最重要應用的數據比次重要應用數據獲得更高的優(yōu)先傳輸權。并且這些交換機可以混合使用，即保障了高速、多樣的接入和一定密度的高效傳遞，又節省了建設和管理的資金投入。

這些接入層的交換機都具備DUD (Disconnect Unauthorized Device，拒絕非授權連接設備) 功能，可以動(dòng)態(tài)地學(xué)習客戶(hù)機的MAC地址，限制同一端口上客戶(hù)機的連接數量，達到對接入用戶(hù)的有效控制和過(guò)濾的要求。

在宿舍區網(wǎng)絡(luò )的匯聚層上，豐富的應用和較重的網(wǎng)絡(luò )負載對交換機的選擇提出了較高的要求。我們建議采用 SuperStack 3 Switch 4900系列交換機或Switch 4050/4060交換機。在網(wǎng)絡(luò )流量很大的情況下，不會(huì )形成“瓶頸”，對廣播風(fēng)暴、錯誤幀具有良好的抑制和過(guò)濾功能。結合VLAN的設置，它們可將廣播信息限制在宿舍區內，不對整個(gè)校園網(wǎng)產(chǎn)生影響。并且利用XRN (可擴展的彈性網(wǎng)絡(luò )技術(shù)) 技術(shù)可以在性能和容量上得到擴展的同時(shí)，提高系統的可靠性。

在下圖中，宿舍區網(wǎng)絡(luò )可以按照應用的需求進(jìn)行設備的選擇。

宿舍區網(wǎng)絡(luò )接入

有些校園的宿舍區與校園網(wǎng)不在同一個(gè)地方，傳統的撥號連接和DDN等廣域網(wǎng)路由連接方式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足應用對帶寬的需求。目前普遍采用光纖連接和寬帶接入的方式為異地的宿舍區提供與校園網(wǎng)的接入。

無(wú)論是之間的直接連接還是通過(guò)運營(yíng)商的間接接入，光纖的連接為應用高速的以太網(wǎng)連接 (如千兆以太網(wǎng)) 提供了方便。不同地方地域的差別、政令法規和施工條件的限制，使得許多校園網(wǎng)與異地宿舍區的連接仍然在采用寬帶接入方式，如ISDN和xDSL技術(shù)。但是由于處于校園網(wǎng)的外部，安全問(wèn)題顯得尤為突出。與Internet接入所涉及的外網(wǎng)安全有所不同，它屬于內網(wǎng)安全問(wèn)題，在“網(wǎng)絡(luò )安全”部分，將對具體的安全問(wèn)題進(jìn)行詳細的討論。

對于寬帶接入方式，Cable/DSL Gateway為異地校園網(wǎng)的連接和安全保障提出了有益的建議。通過(guò)與一臺Ca ble/ DSL調制解調器相連，3Com公司的Cable/DSL網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品可同時(shí)為253個(gè)用戶(hù)提供同步的Internet接入服務(wù)。它通過(guò)一條以太網(wǎng)線(xiàn)纜連接至當前的Cable或DSL調制解調器，其本身集成一個(gè)4端口的以太/快速以太網(wǎng)交換機。用戶(hù)可直接通過(guò)這些端口進(jìn)行連接，另外任何端口都可以用于連接現有的局域網(wǎng)。3Com公司的Cable/DSL網(wǎng)關(guān)利用路由器所具備的IP路由和保密性能來(lái)確保經(jīng)濟性和簡(jiǎn)單性。它使用標準的DHCP服務(wù)器將IP地址提供給用戶(hù)，并采用網(wǎng)絡(luò )地址轉換 (NAT和PAT)，使公司內部用戶(hù)不需采用公共IP地址即可上網(wǎng)，同時(shí)防止外部侵入。“黑客模式探測”功能可以防止本地網(wǎng)絡(luò )遭到“拒絕服務(wù)”和其他常見(jiàn)的黑客侵襲。因此它可以使網(wǎng)絡(luò )具備防范能力，防止大多數已知的惡意侵襲。

3Com公司的Cable/DSL網(wǎng)關(guān)可以在以太網(wǎng)上使用PPPoE技術(shù)，以確保在常見(jiàn)的基于DSL的ISP網(wǎng)絡(luò )中可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的驗證。它支持眾多基于有線(xiàn)連接網(wǎng)絡(luò )所使用的基本以太網(wǎng)選項。它使用流行的PPTP和IPSec來(lái)實(shí)現虛擬專(zhuān)用網(wǎng)的連接，可在采用虛擬專(zhuān)用網(wǎng)通訊的環(huán)境中使用。

Internet接入
校園網(wǎng)既為校內教學(xué)和科研、管理提供了統一的應用平臺，同時(shí)又為與外部資源的連接提供了統一的接口。在與外部資源 (如Internet、Cernet) 的連接中，需要考慮以下四方面的內容:

豐富的接入能力方便內外資源的互訪(fǎng)。同時(shí)提供與CERnet、Internet及公網(wǎng)的上連，即提高規模接入的能力。
提供相對高速高效的Internet訪(fǎng)問(wèn)。同時(shí)在提供高效的前提下降低對廣域通訊資源的消耗，即改善流量控制的能力。
提供管理和計費等功能，即加強管理能力。
提供遠程教育、教學(xué)資源共享的應用，即增加應用支持能力。
提高規模接入的能力。
校園網(wǎng)為教師、學(xué)生和管理者提供了查詢(xún)、應用各種信息和資源的場(chǎng)所。由于信息和資源的局限性，Internet、 CERnet的接入為校園網(wǎng)與公網(wǎng)、校園網(wǎng)間的信息交互提供了承載通道。目前光纖、xDSL、DDN、微波是連接所采用的主要手段。光纖是大家都期望使用的連接途徑，并且越來(lái)越多的運營(yíng)商 (包括電信運營(yíng)商) 都采取這種方便的連接方式，并利用以太網(wǎng)技術(shù)提供Internet、CERnet或公網(wǎng)的接入。因此在核心交換機上需要預留或增加一些以太網(wǎng)端口。但是由于各地方地域的差別、政令法規和施工條件的限制，不是所有的校園都可以通過(guò)光纖連接到Internet、 CERnet或公網(wǎng)，因此寬帶接入 & xDSL、ISDN也是當前經(jīng)常采用的連接方式。

改善流量控制能力:

基于以太網(wǎng)技術(shù)的寬帶接入方式大大增加了對校園網(wǎng)出口帶寬的訪(fǎng)問(wèn)流量壓力。同時(shí)廣域網(wǎng)及網(wǎng)站速度偏低的矛盾將更加突出。因此，在校園網(wǎng)Internet、CERnet或公網(wǎng)的接入設計上，可以采用3Com SuperStack 3 WebCache。它可以達到以下三個(gè)功能:

改善對信息的訪(fǎng)問(wèn)速度。
降低對出口，特別是對上一層主干網(wǎng)的帶寬壓力。降低費用 (如果是按流量計費的話(huà))。
提供更強的流量控制能力。
增加應用支持能力:

建網(wǎng)的目的在于應用。校園網(wǎng)內的高速連接和信息的高度共享為各種教學(xué)活動(dòng)提供了可靠的軟硬件支持平臺。任何人在任何時(shí)間，任何地點(diǎn)都可以學(xué)到任何想要學(xué)的東西。校園網(wǎng)與外界的靈活連接不僅為信息的交互提供了方便，而且還為各種異地的教學(xué)科研活動(dòng) (如遠程教學(xué)) 提供了可能。因此校園網(wǎng)又成為了區域應用支持平臺。它可以提供以面向教育的課件制作、存儲、管理和發(fā)送等功能的應用平臺，包括:

多媒體課件制作的素材庫及課件數據庫。
多媒體課件的制作平臺。
課件的發(fā)放、交流管理和在線(xiàn)的播放/教學(xué)。
學(xué)生在線(xiàn)學(xué)習、考試及學(xué)分/學(xué)籍管理。

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