云計算環(huán)境下的院校網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分析

王康

摘要：在該文中，對云計算領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了簡單說明，并對基于云計算環(huán)境的院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計與分析，進(jìn)而構(gòu)建了基于云計算環(huán)境的院校網(wǎng)絡(luò)體系方案，通過進(jìn)一步的測試，驗證該體系的效果。

關(guān)鍵詞：云計算；校園網(wǎng)；體系結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）02-0041-02

1 概述

現(xiàn)在，學(xué)校內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)具有較強(qiáng)的專業(yè)性。同時，我國的很多高等院校，除了采用校園網(wǎng)之外，還會設(shè)置專門的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、一卡專網(wǎng)等多種不同的網(wǎng)絡(luò)。這樣，多種不同的軟件和硬件系統(tǒng)就能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行綜合利用；多種不同類型網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器和資源相互交叉，造成了網(wǎng)絡(luò)上所存儲資源的利用率較低，導(dǎo)致了前期基本建設(shè)費(fèi)用與后期維護(hù)管理費(fèi)用成本的不斷攀升；同時，網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的能耗與空間也難以滿足低碳時代人們對節(jié)能減排的基本要求。

在這種情況下，如果能夠構(gòu)建基于云架構(gòu)的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，就能夠通過對各種虛擬化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下形成統(tǒng)一的計算資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池、安全資源池以及存儲資源池等，這樣，就能夠根據(jù)學(xué)校的相關(guān)業(yè)務(wù)或者用戶需要情況進(jìn)行系統(tǒng)的分配，從而實(shí)現(xiàn)在相同的校園網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣泛提供科研、教學(xué)、服務(wù)、管理等類型不同的應(yīng)用與業(yè)務(wù)。此外，云計算作為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的新技術(shù)，使得信息化條件下的院校網(wǎng)絡(luò)具有明顯的優(yōu)勢。正是考慮到此，文中重點(diǎn)對基于云計算的高等院校校園網(wǎng)的體系設(shè)計與實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行具體探討。

2 云計算中的關(guān)鍵技術(shù)

在云計算環(huán)境中，各種類型的商業(yè)模式主要由產(chǎn)品的生態(tài)形式所決定，而產(chǎn)品則是由技術(shù)所決定。所以，商業(yè)模式難以脫離技術(shù)約束。而由技術(shù)所帶來的信息對稱，則能夠?qū)€體行為的非理性進(jìn)行控制，也就容易導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式具有破壞性的重建。而這種變革會推動我國逐漸成為云計算時代全球商業(yè)模式的主導(dǎo)者。在云計算環(huán)境下，對商業(yè)模式構(gòu)成決定性作用的因素主要為相關(guān)云計算中的核心技術(shù)與關(guān)鍵技術(shù)。

而結(jié)合云計算理念的基本功能，可以將云計算體系中的關(guān)鍵技術(shù)概括為：（1）云計算操作系統(tǒng)，這是整個云計算體系中的關(guān)鍵與核心，在具體的云計算中起到了對大型數(shù)據(jù)中心、跨數(shù)據(jù)中心硬件資源進(jìn)行調(diào)度、管理的樞紐性作用，能夠?qū)υ朴嬎悱h(huán)節(jié)中的安全和效率起到關(guān)鍵的作用；（2）云校園網(wǎng)。作為一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式，已經(jīng)成為按需分配、按需使用信息化服務(wù)的使用與交付模式。不僅如此，由于云校園網(wǎng)還是一個系統(tǒng)化的應(yīng)用平臺，能夠為整個學(xué)校的教學(xué)科研業(yè)務(wù)、教學(xué)過程中的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施與公共服務(wù)等提供支撐。（3）對云校園網(wǎng)的可信特征分析。從整個學(xué)校的業(yè)務(wù)管理部門與學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的角度來看，主要為基于IT而開展的低風(fēng)險業(yè)務(wù)；從管理員的角度來看，主要為整個IT系統(tǒng)能夠管控和追溯；從國家政策與法規(guī)的角度來看，主要為其信息安全能夠符合國家與相關(guān)行業(yè)的政策要求。從廣大用戶的角度來看，則更加側(cè)重于信息服務(wù)的高度可依賴性。對于傳統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)而言，在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)病毒入侵的情況下，容易導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，給廣大用戶造成嚴(yán)重的影響。不過，由于云校園網(wǎng)中主要采用基于權(quán)限管理的策略，所以，就應(yīng)該在使用的過程中對其權(quán)限管理策略進(jìn)行優(yōu)化，從而能夠為網(wǎng)絡(luò)用戶帶來較強(qiáng)的安全性。

3 云計算環(huán)境下的院校網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

現(xiàn)在，我國高等院校的校園網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，主要通過公共互聯(lián)網(wǎng)、虛擬專網(wǎng)以及自行建網(wǎng)等方式來實(shí)現(xiàn)。下面簡單分析這幾種網(wǎng)絡(luò)體系的結(jié)構(gòu)。

3.1 自行建網(wǎng)

對于網(wǎng)絡(luò)的安全性要求比較高的院校，都會選擇自行建網(wǎng)的方式來組建自己的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。這種網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)，就是能夠根據(jù)自己的需求來建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的自行維護(hù)。不過，對于那些生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣、分布比較分散的高校來說，要自行構(gòu)建自己的校園網(wǎng)絡(luò)，其難度一般都比較大。

3.2 公共互聯(lián)網(wǎng)

這里，公共互聯(lián)網(wǎng)就是Internet，其應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，且使用成本也比較低，但整個應(yīng)用的安全性較差。現(xiàn)在，很多公司都能夠為用戶提供豐富的網(wǎng)絡(luò)接入與認(rèn)證方式，能夠根據(jù)校園網(wǎng)的不同場景來選擇不同的接入與認(rèn)證方式。這里，在高校的學(xué)生宿舍與家屬區(qū)，可以采用PPoE的接入與認(rèn)證方式，此類認(rèn)證方式的安全性比較高，也符合此類用戶的使用習(xí)慣。相應(yīng)的，對于校園網(wǎng)中的公開接入場景，可以采用IPoE免認(rèn)證的內(nèi)網(wǎng)資源訪問方式。對于無線環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)接入，通常采用Web認(rèn)證方式，能夠較好地保證無線智能終端的兼容性。

3.3 虛擬專用網(wǎng)

采用虛擬化技術(shù)，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)上的邏輯資源進(jìn)行隱藏處理，使用戶不需要對其中的細(xì)節(jié)信息進(jìn)行了解，這樣，用戶就能夠虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的全部或者部分功能。比如，利用PEF能夠提供基于用戶身份的安全認(rèn)證，提高系統(tǒng)控制與系統(tǒng)流量的綜合管理能力。此外，Aruba公司的RAP技術(shù)，主要是為了實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計，不會造成客戶端的管理費(fèi)用與其他開銷的增加。這樣，就使得該技術(shù)逐漸成為網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程維護(hù)人員、遠(yuǎn)程站點(diǎn)與業(yè)務(wù)連續(xù)性應(yīng)用的代表，在Aruba中所采用的執(zhí)行策略，能夠通過防火墻為校園網(wǎng)絡(luò)的完整與安全提供保護(hù)。

4 院校網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的方案與實(shí)施

4.1 網(wǎng)絡(luò)出口設(shè)計

在我國教育領(lǐng)域內(nèi)，其網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用能力與資源的利用率都在不斷提升，就使得針對城市信息化系統(tǒng)服務(wù)平臺進(jìn)行部署成為該領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。在實(shí)施過程中，可以在原有的基本建設(shè)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步建設(shè)能夠覆蓋整個城市范圍、基于云計算的教育信息化服務(wù)系統(tǒng)或者平臺，可以通過專業(yè)的技術(shù)人員對其進(jìn)行維護(hù)、管理的基礎(chǔ)上，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供全面的計算、應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)存儲、信息服務(wù)等多種不同的信息資源和標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)。對于每個學(xué)校來說，需要對信息平臺中的基礎(chǔ)教學(xué)資源進(jìn)行不斷的補(bǔ)充和豐富，同時，該信息化服務(wù)平臺還應(yīng)該將本區(qū)域中的優(yōu)質(zhì)教育資源進(jìn)行優(yōu)化與整合，且能夠為區(qū)域中的所有用戶終端提供共享服務(wù)。此外，在高校的信息化服務(wù)平臺中，還應(yīng)該根據(jù)不斷變化的實(shí)際需要，建設(shè)全新的、能夠面向服務(wù)的大型數(shù)據(jù)服務(wù)中心，并進(jìn)而為本區(qū)域中的所有網(wǎng)絡(luò)終端提供服務(wù)。各種類型的網(wǎng)絡(luò)用戶終端，只要通過網(wǎng)絡(luò)訪問，就能在教育信息化服務(wù)平臺中找到感興趣的教育資源與信息服務(wù)。

4.2 基于VPN的應(yīng)用

現(xiàn)在，WALLSSL VPN中所提供的Web界面，為用戶提供了更加簡化的遠(yuǎn)程訪問與策略管理，同時，還能夠在管理過程中，為用戶提供全方位的上下文相關(guān)的幫助信息，不僅能夠為終端用戶的使用提供方便，還能夠有效減少IT部門的技術(shù)支持。此外，還能夠?qū)崿F(xiàn)在所有防火墻中的無縫集成，且并不需要在其中安裝專用的VPN客戶端，能夠有效降低相關(guān)技術(shù)人員對其進(jìn)行安裝部署與日常維護(hù)中的工作量。還能夠為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)用戶訪問校園網(wǎng)中的各種服務(wù)和應(yīng)用程序等資源提供支持，使得用戶的訪問范圍大幅擴(kuò)大。比如，通過在校園網(wǎng)中部署千兆級別的高端SSL VPN，并將其具體部署在相關(guān)系統(tǒng)的核心交換機(jī)上，從而面向整個互聯(lián)網(wǎng)以更加安全的方式發(fā)布圖書資源、辦公自動化平臺以及學(xué)術(shù)資料數(shù)據(jù)庫等資源。這樣，身處外地的學(xué)校師生，也能夠通過互聯(lián)網(wǎng)線路直接接入到SSL VPN中，從而對SSL VPN中所發(fā)布的信息資源進(jìn)行實(shí)時訪問。針對學(xué)校中原有部署的Radius服務(wù)器、人事數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，為了能夠從根本層面確保終端用戶帳號的使用規(guī)范與統(tǒng)一管理，從而有效避免需要對多個不同帳號、密碼進(jìn)行記憶的麻煩，可以在搭建SSL VPN平臺的過程中，采用相關(guān)數(shù)據(jù)庫聯(lián)動的技術(shù)方式，對終端用戶的認(rèn)證模式進(jìn)行設(shè)置。在系統(tǒng)的認(rèn)證安全性上，還可以采用圖形校驗碼、密碼中包含數(shù)字與字母的方式來提高系統(tǒng)的安全。為了確保服務(wù)器接入過程中的高度安全，可以采用相應(yīng)的客戶終端安全檢查策略，要求用戶的操作系統(tǒng)滿足一定的版本，能夠有效避免主機(jī)操作系統(tǒng)中漏洞給校內(nèi)資源的安全性所導(dǎo)致的風(fēng)險。

5 測試分析結(jié)果

在測試過程中，所采用主的是報文延遲方式，就是在兩個不同的主機(jī)之間進(jìn)行相應(yīng)報文的延遲測試過程。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕捎脺y試主機(jī)分別位于不同網(wǎng)段的方式；測試工具主要為Ping命令和net測試工具。

測試方式就是對兩個主機(jī)之間的平均報文延長時間進(jìn)行統(tǒng)計。下面的表1中，對測試結(jié)果進(jìn)行了匯總。

從上面的測試結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)，兩臺主機(jī)之間的平均報文延時會隨著網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載加重而增長，且能夠達(dá)到部署網(wǎng)絡(luò)安全體系所需要的相關(guān)指標(biāo)。

6 結(jié)論

在本該文中，對云計算領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了簡單說明，并對基于云計算環(huán)境的院校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計與分析。在對文中相關(guān)研究內(nèi)容分析的基礎(chǔ)上，可以看出云計算技術(shù)具有較大的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算優(yōu)勢，且由于其技術(shù)應(yīng)用的不斷成熟，肯定能夠在我國高等院校的網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)與擴(kuò)容改建中發(fā)揮日漸重要的作用。

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