網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計在校園網(wǎng)建設(shè)過程中的應(yīng)用研究

沙吉俊

（畢節(jié)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系，551700）

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計在校園網(wǎng)建設(shè)過程中的應(yīng)用研究

沙吉俊

（畢節(jié)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系，551700）

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃明確了工程建設(shè)的目標，用戶的需求和各種業(yè)務(wù)需求，因此，網(wǎng)絡(luò)工程能否達到預(yù)期的效果，前期的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作很重要，本文以畢節(jié)職業(yè)技術(shù)學(xué)院新校區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為例，對此進行闡述。

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；需求分析；邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

0　引言

傳統(tǒng)校園日常管理過程中的弊端逐漸顯現(xiàn)，管理難度加大，管理效率低下。在現(xiàn)代校園日常管理過程中，需要處理大量的教學(xué)信息，要高效、便捷管理好教學(xué)過程中產(chǎn)生的各種業(yè)務(wù)信息，就要建立適應(yīng)自身管理的校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和平臺，推進“互聯(lián)網(wǎng)+”在職業(yè)教育中發(fā)展，成為解決職業(yè)教育創(chuàng)新發(fā)展的方式。如何建立好適應(yīng)自身發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)，規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)工程的建設(shè)是關(guān)鍵。

1　需求分析

1.1網(wǎng)絡(luò)需求的必要性

需求分析是用來獲取網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需求和業(yè)務(wù)需求的方法，是網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)的基礎(chǔ)，也是工程建設(shè)的關(guān)鍵階段。該階段為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計提供以下一些設(shè)計依據(jù)：

1）通過分析，能夠充分了解現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。了解現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)情況和體系結(jié)構(gòu)，是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者在做需求分析時應(yīng)該了解的關(guān)鍵點之一，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的連接方式，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的連接設(shè)備以及傳輸方式等。

2）能夠為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計人員提供交互功能。

3）提供網(wǎng)絡(luò)移值功能

4）提供網(wǎng)絡(luò)用戶資源

2.2網(wǎng)絡(luò)項目的基本情況

畢節(jié)職業(yè)技術(shù)學(xué)院新校區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)開始于2015年，現(xiàn)有各類在校學(xué)生6000多人，教職工300多人，是集中、高職為一體的綜合高職院校。新校區(qū)占地接近600畝，建設(shè)一期有13幢樓，建筑分布如圖一所示。全院主要有教學(xué)系部7個，分別是醫(yī)學(xué)護理系、教育科學(xué)系、農(nóng)業(yè)工程系、旅游系、財政經(jīng)濟系、電子信息工程系、工礦建筑系。經(jīng)過勘查確定，中心機房位置建在圖文信息中心三樓。要求網(wǎng)絡(luò)能夠滿足行政辦公、教學(xué)管理、后勤服務(wù)、一卡通等服務(wù)功能。

2.3校園網(wǎng)絡(luò)基本業(yè)務(wù)

學(xué)校的主要業(yè)務(wù)是教學(xué)，教學(xué)工作是核心業(yè)務(wù)，圍繞教學(xué)工作來進行業(yè)務(wù)分析，學(xué)生管理、教學(xué)服務(wù)、教學(xué)管理、行政管理、后勤保障、考勤管理、校園監(jiān)控等。通過走訪和調(diào)查了解現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)中主要的信息系統(tǒng)有Web服務(wù)器、教務(wù)系統(tǒng)、精品課程系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字化校園一卡通、辦公OA系統(tǒng)等。涉及用戶主要有三類，學(xué)生、教師、行政后勤人員。根據(jù)原有信息系統(tǒng)的情況，主要選擇的服務(wù)器是機架式服務(wù)器。操作系統(tǒng)選用微軟系列的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，這樣選擇的目的主要是因為信息管理中心的工作人員對Windows 系列的操作系統(tǒng)比較熟悉，以后系統(tǒng)的升級和維護起來相對比較方便。教務(wù)系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫采用MSQL，從用戶數(shù)量和安全性能夠達到要求。

圖一：校園建筑分布圖

2.4需求調(diào)研

需求調(diào)研是在需求分析過程中通過現(xiàn)場勘查、走訪主要領(lǐng)導(dǎo)人、問卷調(diào)查等手段對用戶的業(yè)務(wù)、信息點數(shù)、規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)性能等信息進行了解，以更設(shè)計出讓用戶滿意的網(wǎng)絡(luò)。通過走訪和發(fā)放調(diào)查問卷、觀察和集中訪談等方式，收集到以下相關(guān)需求信息數(shù)據(jù)。

1）建設(shè)群分布情況和周邊的地理環(huán)境，具體情況見圖一。

2）A1、A2、A3、A4、每幢樓有教室、實訓(xùn)室77間。其中A1有30臺主機的機房一個，A4有機房11目前有主機600余臺。D幢行政辦公樓有房間108間，A5幢有60臺主機機房一個，除A4和D幢行政樓主機比較多以外，目前每幢建筑1個C類網(wǎng)絡(luò)就能夠滿足用戶需求。

3）學(xué)生宿舍目前有3幢，每幢有近300多個房間，共1000多個房間，需要的信息點比較多，但是由于規(guī)劃時建筑比較集中，工程相對簡單。

4）應(yīng)該建立整個校園的無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋、需要布置無線接入點。

3　網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)設(shè)計是在需求分析的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)計人員對需求文檔的分析，在滿足用戶各種業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上進行網(wǎng)絡(luò)工程的設(shè)計，主要包括邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計。

在網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計過程中，一般采用自底向上的分層結(jié)構(gòu)設(shè)計。在大中型網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般都采用三層結(jié)構(gòu)設(shè)計，分別為核心層、匯聚層和接入層。分層設(shè)計的優(yōu)點是每一層有獨立的功能特性，便于將復(fù)雜問題簡單化。核心層是網(wǎng)絡(luò)的高速主干，主要連接共享服務(wù)器和各幢建筑的配線間設(shè)備，一般采用高性能的三層交換機來完成，由于核心層設(shè)備對整個網(wǎng)絡(luò)的性能起到關(guān)鍵作用，因此要求核心層具有高可靠性、高效性、冗余性、容錯性、可管理性、低延時性等特點，完成高速的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，因此采用高帶寬千兆以上連接。

匯聚層位于核心層和接入層的分界點，主要任務(wù)提供流量控、安全以及路由相關(guān)策略配置，將來自不同樓層配線間的線路接入到核心層前先進行匯聚，設(shè)備主要位于建筑群配線間的交換設(shè)備，實現(xiàn)路由匯聚功能，將來自各個樓層配線間設(shè)備的數(shù)據(jù)在接入核心層前先匯聚再轉(zhuǎn)發(fā)核心層的設(shè)備，有助于減輕核心層設(shè)備負荷的壓力。

接入層面向用戶的終端連接，主要完成用戶計算機接入網(wǎng)絡(luò)功能，交換機具有低成本和高端口密度的特性，由于要實現(xiàn)無線接入點的接入，因此要能夠?qū)崿F(xiàn)一些本地的用戶管理功能和地址認證、用戶認證和計費管理的功能。

3.1層次化設(shè)計的原則

為了保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)計能夠?qū)哟位置鳎δ塥毩?，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：

1）設(shè)計時應(yīng)該盡量控制層次化程度，一般最多三層為宜，既核心層、匯聚層、接入層，過多的層次會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的整體性能下降，提高網(wǎng)絡(luò)的時間延遲，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間變長。

2）保證網(wǎng)絡(luò)的層次性，不得在網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計過程中隨意加入不相鄰層次之間的連接，這種連接會打破網(wǎng)絡(luò)的層次性，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)控制的不可控性。

3）在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時，應(yīng)該首先對接入層進行設(shè)計，根據(jù)負載、流量行為等參數(shù)進行分析，然后對匯聚層的容量來進行規(guī)劃，依次再完成核心層的設(shè)計。

3.2邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

在完成網(wǎng)絡(luò)工程的需求分析以后，就要以進行邏輯網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的主要任就是完成下面工作：

1）確定網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)

拓撲結(jié)構(gòu)指的是把網(wǎng)絡(luò)的主機（或設(shè)備）抽象成一個點，把連接設(shè)備的通信線路看成是一條線，這樣由點和線組成的幾何圖形就是網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的拓撲與建筑的分布和傳輸距離有關(guān)。

2）網(wǎng)絡(luò)的分層

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大小，確定分層的結(jié)構(gòu)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大時，一般分為三層，核心層、匯聚層、接入層，而網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較小時可以根據(jù)實際情況減少相應(yīng)的層次。分層設(shè)計有助于分配網(wǎng)絡(luò)的帶寬，根據(jù)我校的規(guī)模，設(shè)計成三層結(jié)構(gòu)比較適合，信息中心設(shè)計成為核心層，核心層用H3C S7500E系列高端多業(yè)務(wù)路由交換機為核心層的設(shè)備，考慮到該系列交換機具有以下特性：

（1）豐富的業(yè)務(wù)，適應(yīng)融合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢（如IRF2（第二代智能彈性架構(gòu)—橫向虛擬化）、IRF3：（第三代智能彈性架構(gòu)—縱向虛擬化）、全面的MPLS、VPLS業(yè)務(wù)能力、高性能IPv4/IPv6業(yè)務(wù)能力、有線無線一體化，有源無源一體化等）

（2）全方位的安全保障，抵御多種網(wǎng)絡(luò)安全威脅

核心層采用兩臺H3C S7500E作為核心設(shè)備互為備份和均衡負載。信息中心到各幢建筑采用四芯多模光纖進行連接，采用四芯光纖布線考慮網(wǎng)絡(luò)流量可以達千兆以上，一根傳輸監(jiān)控視頻，另一根傳輸入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，同時線路都有冗余，當(dāng)有線路出現(xiàn)故障時可以更換。

3）IP地址的規(guī)劃

在邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，主任務(wù)是完成地址的規(guī)劃，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和我校的實際情況，我們采用A類地址來進行規(guī)劃，用10+樓幢號+層數(shù)+主機的命名形式，（如A4四樓主機命名10.4.4.X），采用這種命名形式，便于以后對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障時進行定位，同時也便于管理，具體的IP地址的規(guī)劃見圖二。在每幢樓層根據(jù)實際情況劃分相應(yīng)的VLAN數(shù)目，采用DHCP自動獲取IP地址，減輕網(wǎng)絡(luò)管理員設(shè)置IP地址的工作量，VLAN的劃分避免過多的主機通信產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴。匯聚層采用H3C LS-3600V2-28TP-SI交換機作為接入設(shè)備。接入層采用H3C E552交換機作為接入層的設(shè)備，為了避免監(jiān)控流量數(shù)據(jù)過大影響網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸，在設(shè)計時把監(jiān)控視頻和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分隔開來，采用兩套網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。

4　結(jié)束語

在該項目的實施過程中，網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的選擇選用H3C是根據(jù)成本和性能來考慮，選用同一產(chǎn)家的設(shè)備，便于設(shè)備間的兼容和管理，也便于選用網(wǎng)絡(luò)管理平臺，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的選擇能夠滿足現(xiàn)有用戶對網(wǎng)絡(luò)的需求且具有一定的先進性（如虛擬化和具有IPv4/IPv6業(yè)務(wù)能力等），目前完成網(wǎng)絡(luò)的使用過程中，沒有出現(xiàn)因為設(shè)計上的缺陷造成的問題，能夠滿足我?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)需求。核心層采用萬兆連接，主干用千兆，百兆接入到桌面，這種規(guī)劃能夠目前大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)工程。

Research on application of network planning and design in the process of building the campus network

Sha Jijun
（Bijie Vocational and Technical College of Electronic Information Engineering，551700）

Network construction plan clear goals， user needs and business needs，therefore，It can achieve the desired network engineering the effect，the early network planning is very important.Which will be explained as Bijie Vocational and Technical College new campus network construction for example.

network planning；needs analysis；logical network design

圖二畢節(jié)職業(yè)技術(shù)學(xué)院校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計拓撲圖

畢節(jié)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2014科研項目，項目編號：院科2014005

［1］李銀玲，網(wǎng)絡(luò)工程規(guī)劃與設(shè)計［M］.北京：人民郵電出版社，2012.7.

［2］ 楊麗媛，李嘉偉，黃戈文，地方高校數(shù)字校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計［J］.嘉應(yīng)學(xué)院學(xué)報，2015.7.（33）：79-84

沙吉俊 （1976年——）男，貴州赫章人，副教授、工程碩士學(xué)位，從事計算機應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究。