高校大型校園網(wǎng)建設(shè)研究

魏傳佳

泉州輕工職業(yè)學(xué)院 信息中心，福建泉州 362000

0 引言

大型校園網(wǎng)建設(shè)，最要的是數(shù)據(jù)的高速交換，安全的服務(wù)管理，多功能的校園服務(wù)，既可以在校內(nèi)完成各種教學(xué)活動(dòng)，又可以訪問Internet資源。建設(shè)大型校園網(wǎng)時(shí)，對(duì)設(shè)備和技術(shù)的要求都非常高，大型校園網(wǎng)主要有下面幾個(gè)特點(diǎn)：1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；2）網(wǎng)絡(luò)范圍廣；3）用戶需求大；4）系統(tǒng)功能豐富；5）安全性需求高。大型校園網(wǎng)的建設(shè)也圍繞這幾方面來建設(shè)?，F(xiàn)在校園網(wǎng)建設(shè)主要采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)來連接，這是目前為止比較成熟和較好的網(wǎng)絡(luò)組建技術(shù)，校園網(wǎng)組建分三個(gè)層次來規(guī)劃建設(shè)：核心層，匯聚層，接入層。

1 網(wǎng)絡(luò)需求分析

某高校有3個(gè)校區(qū)，常青，金銀湖，順道街。常青，金銀湖校區(qū)較大，學(xué)校總?cè)藬?shù)在11 000人左右，主校區(qū)在常青校區(qū)，分校金湖校區(qū)和順道街，學(xué)校建設(shè)要求要建立一個(gè)數(shù)字化，智能化，高性價(jià)比，管理靈活，安全性能高的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)，集教學(xué)，管理，通信為一體。學(xué)校詳細(xì)的需求如下：

學(xué)校校園網(wǎng)必須與Internet和CERNET（中國(guó)教育科研網(wǎng)）連接。

學(xué)校校園網(wǎng)必須提供WWW,DNS,FTP,E-mail等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

學(xué)校校園網(wǎng)必須有視頻點(diǎn)播服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)圖書館服務(wù)。

學(xué)校校園網(wǎng)要求管理明確，不同部門的權(quán)限明確，管理要求靈活。

學(xué)校校園網(wǎng)要求中心管理平臺(tái)有記錄網(wǎng)絡(luò)日志的功能，防火墻安全等安全措施。

學(xué)校校園網(wǎng)主干網(wǎng)采取千兆傳輸，樓與樓之間，不同校區(qū)之間采取千兆傳輸，

學(xué)校校園網(wǎng)要保持有先進(jìn)的技術(shù)改造能力和整個(gè)系統(tǒng)可冗余性，以面對(duì)技術(shù)更新和網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析

圖1 武漢工業(yè)學(xué)院校園總體拓?fù)鋱D

根據(jù)需求分析，采用三層結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，在常青校區(qū)網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)置核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，各個(gè)匯聚層可采用性能高的三層交換機(jī)來連接，金銀湖和順道街道兩個(gè)校區(qū)網(wǎng)絡(luò)中心也放置核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，然后利用光纖設(shè)備將三個(gè)校區(qū)的核心設(shè)備連接起來組成整個(gè)大校園網(wǎng)的核心層，采用光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)，每個(gè)校區(qū)之間采用雙光纖連接實(shí)現(xiàn)冗余，提高主干網(wǎng)的高可靠性。第三層主干網(wǎng)采用OSPF路由協(xié)議，OSPF路由協(xié)議可實(shí)現(xiàn)主干網(wǎng)的全路由鏈路，即網(wǎng)絡(luò)中不會(huì)出現(xiàn)spanning-tree 環(huán)路，提高了鏈路高可靠性。第二層匯聚層在各系的樓宇以及食堂，體育館，大學(xué)生活動(dòng)中心，科學(xué)報(bào)告廳，行政樓，后勤集團(tuán)，圖書館等都放置一臺(tái)或多臺(tái)高性能二層交換機(jī)，利用光纖連接器與核心交換機(jī)連接，超過300米的利用單模光纖連接，接入層連接各個(gè)用戶機(jī)。如圖1所示繪出了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

三校區(qū)的總體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2所示，采用光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)連接三校區(qū)，并實(shí)現(xiàn)冗余，常青校區(qū)連接外網(wǎng)，分別接入中國(guó)電信，CERNET,中國(guó)網(wǎng)通，直接利用光纖接入到ISP。外部配置負(fù)載均衡器[2]，用來管理Web流量和增加有效的帶寬，使用戶得到最佳聯(lián)網(wǎng)效果。而且我們采用硬件的負(fù)載均衡器，因?yàn)槲覀兊腤eb服務(wù)器要處理圖像和SSL會(huì)話，以及數(shù)據(jù)庫(kù)等服務(wù)。在負(fù)載均衡器之后配備了硬件防火墻，有效隔離內(nèi)外網(wǎng)安全，之后要加入一個(gè)認(rèn)證計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)，用戶計(jì)費(fèi)校園網(wǎng)用戶上網(wǎng)費(fèi)用。

圖2 武漢工業(yè)學(xué)院常青校區(qū)校園總體拓?fù)鋱D

核心交換機(jī)采用的是Cisco 6509和Cisco 7609 高端三層交換機(jī)，個(gè)人認(rèn)為國(guó)產(chǎn)華為3Com 產(chǎn)品的性價(jià)比都很高，建議選擇華為作為學(xué)校的核心設(shè)備[3]。兩臺(tái)核心交換機(jī)之間利用GEC（千兆以太網(wǎng)鏈路聚合）技術(shù)進(jìn)行連接，一旦一臺(tái)交換機(jī)停止工作，另一臺(tái)會(huì)替換繼續(xù)工作，不會(huì)使網(wǎng)絡(luò)癱瘓。核心交換機(jī)上利用千兆雙絞線，一般是超五類雙絞線連接到計(jì)費(fèi)平臺(tái)和服務(wù)器群集交換機(jī)。服務(wù)器連接到核心交換機(jī)上，充分利用核心交換機(jī)的高速數(shù)據(jù)交換能力，使得服務(wù)器獲得高速訪問。如圖2所示，核心交換機(jī)到各個(gè)系的樓宇的二層交換機(jī)之間，都要采用千兆光纖鏈路連接，使用單模光纖進(jìn)行連接，分別與兩臺(tái)核心交換機(jī)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)鏈路冗余，保證鏈路高可靠性。CISCO SCE 2020 是一個(gè)服務(wù)管理模塊，可以方便的對(duì)垃圾郵件，BT下載，網(wǎng)絡(luò)攻擊等進(jìn)行有效的控制。核心層物理鏈路完成之后，就要在兩臺(tái)核心交換機(jī)之間配置Port Trunk 命令，以實(shí)現(xiàn)聚合鏈接：

Cisco 6509 #set port channel 3/5-6 mode on 將 3/5、3/6兩個(gè)端口聚合

Cisco 6509 #show port channel 3/5 顯示核查配置

匯聚層交換機(jī)采用思科3000系列、4000系列；華為4000系列、6000系列，這些交換機(jī)具有可靠的安全性管理功能，VLAN配置，連接樓宇多個(gè)信息點(diǎn)，采用不同的端口數(shù)量和模塊完成匯聚的功能。

接入層交換機(jī)采用10/100M快速以太網(wǎng)交換機(jī)，客戶端通過雙絞線連接到交換機(jī)。這里要說明的是對(duì)于教學(xué)區(qū)的接入層交換機(jī)要選擇具有Qos、802.1X、VLAN功能，可以以千兆網(wǎng)絡(luò)速度連接到匯聚層的交換機(jī)，提高教學(xué)的可靠性、多樣性、高速性。

圖3 武漢工業(yè)學(xué)院校園網(wǎng)數(shù)據(jù)管理拓?fù)鋱D

3 數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)中心，簡(jiǎn)稱IDC，最早應(yīng)用電信服務(wù)商的領(lǐng)域，它是把所有的數(shù)據(jù)應(yīng)用設(shè)備，服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)軟件，集中到一起統(tǒng)一管理，通過SAN架構(gòu)將不同數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一平臺(tái)進(jìn)行管理的技術(shù)。對(duì)于校園網(wǎng)來說，這也是非常必要的，因?yàn)槿绻?wù)器都分散到各個(gè)部門獨(dú)立管理，那么將對(duì)數(shù)據(jù)集中，分析，發(fā)布等造成很大的不便，也將耗費(fèi)巨大的人力、物力、財(cái)力，去管理這些分布的數(shù)據(jù)平臺(tái)，這對(duì)于一個(gè)學(xué)校來說是不可取的，更不利于校園網(wǎng)發(fā)展以及數(shù)據(jù)的管理性。為此我們參考電信的數(shù)據(jù)中心模式來設(shè)計(jì)符合我們高校校園網(wǎng)數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)中心。

如圖3所示給出了武漢工業(yè)學(xué)院校園網(wǎng)數(shù)據(jù)管理拓?fù)鋱D結(jié)構(gòu)。

針對(duì)本校的IDC建設(shè)，我們采用基于windows系統(tǒng)的平臺(tái)，這樣我們就需要設(shè)計(jì)一個(gè)基于SAN結(jié)構(gòu)的IA架構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一身份認(rèn)證，數(shù)據(jù)庫(kù)等服務(wù)。

4 工程總結(jié)

至此從總體上就把校園網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)完成，其他一些還需要設(shè)計(jì)，比如中心機(jī)房建設(shè)、綜合布線系統(tǒng)的建設(shè)、UPS和電源故障、防雷電與三向接地等都需要進(jìn)一步的規(guī)劃設(shè)計(jì)。這里還要提一些值得注意的地方，在進(jìn)行OSPF區(qū)域規(guī)劃的時(shí)候，每一個(gè)區(qū)域的路由器最好不超過50個(gè)；每一個(gè)DR的鄰居數(shù)量越少越好；每一個(gè)ABR最多不超過三個(gè)區(qū)域；如果路由器作為網(wǎng)關(guān)路由器的話，要使用熱備份路由協(xié)議HSRP；如果有條件最好能有一條專用的電源系統(tǒng)接入，不適宜直接使市電，避免一些市電的各種故障而引起網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。以上只是從總體上介紹了本校校園網(wǎng)的建設(shè)和規(guī)劃，在某些核心的配置上還需要更加細(xì)致的配置，需要配合實(shí)際工程中遇到的情況而靈活的變化?？傊谛@網(wǎng)設(shè)計(jì)和建設(shè)中要充分利用先驗(yàn)知識(shí)保證網(wǎng)絡(luò)的順利進(jìn)行，還要發(fā)揮自己的智慧設(shè)計(jì)出適合實(shí)際需求的網(wǎng)絡(luò)。

[1]Karen Webb 編著.組建多層交換網(wǎng)絡(luò)[M].北京：人民郵電出版社，2000.

[2]劉曉輝 編著.以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)大全[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.

[3]華為公司網(wǎng)站 http://www.huawei.com.

[4]思科公司網(wǎng)站 http://www.Cisco.com.