計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)研究

楊麗+常潔+遆佳

（四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

采用計(jì)算機(jī)技術(shù)建設(shè)校園網(wǎng)是教育系統(tǒng)信息化的基礎(chǔ)工程，對(duì)教育現(xiàn)代化的跨越式發(fā)展起到重要推動(dòng)作用。計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)價(jià)值之一在于整合學(xué)校教學(xué)資源，提高統(tǒng)籌規(guī)劃科學(xué)性；其價(jià)值之二在于創(chuàng)新學(xué)校管理模式，提高教學(xué)行政管理效率；其價(jià)值之三在于開(kāi)放教育資源平臺(tái)，提高知識(shí)傳播共享性。

1計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)整體設(shè)計(jì)

1.1計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型

計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)模型，即實(shí)際采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)，兼具升級(jí)到萬(wàn)兆的能力，在原有的校園信息化基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，整合教學(xué)信息資源建立的校園綜合管理平臺(tái)。計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為三個(gè)步驟：先核心，再聚層，后接入。具體而言，校園網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型包括五個(gè)層面：一是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層；二是網(wǎng)絡(luò)基本服務(wù)層；三是應(yīng)用支撐層；四是信息服務(wù)層；五是個(gè)性化門(mén)戶(hù)。計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)是數(shù)字化信息交換，實(shí)現(xiàn)從環(huán)境到資源，再到活動(dòng)的教學(xué)全程數(shù)字化。提出計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型的意義在于拓寬校園的時(shí)間和空間維度，提升管理效率，擴(kuò)展教學(xué)功能。

1.2計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)原則

基于學(xué)校行政管理和教學(xué)內(nèi)容的要求，計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)需要具備以下五個(gè)原則：一是經(jīng)濟(jì)實(shí)用；二是先進(jìn)成熟；三是穩(wěn)定可靠；四是安全保密；五是可擴(kuò)展和管理。計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)應(yīng)滿(mǎn)足較多數(shù)量用戶(hù)的需求，匹配接入點(diǎn)數(shù)量，拓展速度快，保證流量穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)安全。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)還應(yīng)易于管理，維護(hù)方便，滿(mǎn)足IPv6需求。計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)應(yīng)有一定前瞻性，要在全線(xiàn)采用基于SNMP標(biāo)準(zhǔn)的可網(wǎng)管，以保證后期學(xué)校擴(kuò)大招生時(shí)，能夠在網(wǎng)絡(luò)上具有可擴(kuò)充性。

2計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)綜合管理

2.1計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)通訊建設(shè)管理

為保證計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)通訊便捷，建議采用交換區(qū)塊構(gòu)架。此設(shè)計(jì)方案雖然成本較高，但結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，易于擴(kuò)展成大型網(wǎng)絡(luò)。校園網(wǎng)中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)或線(xiàn)路出現(xiàn)故障，整個(gè)計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)絡(luò)整體皆可繼續(xù)正常運(yùn)行。

2.2計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)管理

傳統(tǒng)的平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，不適用于大規(guī)模的計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)，故應(yīng)采用層次網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模型建設(shè)計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)要具備良好的伸縮能力，冗余性好，易于管理。其接入層作為計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)絡(luò)接入安全控制和QOS策略邊緣點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)老師和學(xué)生802.1x認(rèn)證。在計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)中，信息點(diǎn)多且集中，為方便平時(shí)管理和后期升級(jí)，同時(shí)兼顧成本，可采用雙核心的三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.3計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)安全建設(shè)管理

影響計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)絡(luò)安全的隱患來(lái)自五個(gè)方面：一是物理方面；二是網(wǎng)絡(luò)方面；三是系統(tǒng)平臺(tái)方面；四是軟件應(yīng)用方面；五是管理人員方面。建立切實(shí)有效的計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)安全防護(hù)體系，要結(jié)合信息安全體系管理規(guī)范，考量校園網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)行狀況，做出有針對(duì)性的、因地制宜的安全防護(hù)體系。提高計(jì)算機(jī)教師的安全防護(hù)意識(shí)，定期開(kāi)展安全教育培訓(xùn)，建立網(wǎng)絡(luò)安全響應(yīng)小組，制定計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)急預(yù)案。

3計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)的路由器建設(shè)

3.1計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)路由協(xié)議建設(shè)

計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)路由協(xié)議，有靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由兩種方式可供選擇。為確保計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)安全穩(wěn)定，將動(dòng)態(tài)路由協(xié)議作為靜態(tài)路由協(xié)議的補(bǔ)充。計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)統(tǒng)一管理，統(tǒng)一路由策略的網(wǎng)絡(luò)，故其內(nèi)部采用的路由選擇協(xié)議有：RIP、OSPF、EIGRP三種可供選擇，而外部協(xié)議主要以BGP為主。對(duì)于內(nèi)部路由協(xié)議，RIP適用于小型計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)絡(luò)，本文以O(shè)SPF為典型，重點(diǎn)討論大型計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)。

3.2計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)OSPF路由協(xié)議

OSPF路由器負(fù)責(zé)收集計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)絡(luò)各個(gè)分路由器的連接狀態(tài)信息，以及計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)的整體拓?fù)錉顩r。采用SPF算法，能夠迅速計(jì)算出到達(dá)任意路由的路徑。SPF算法亦稱(chēng)Dijkstra算法，能夠?qū)ink-State數(shù)據(jù)綜合分析后，確認(rèn)母路由器為根節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)網(wǎng)路徑度規(guī)值最小，建立最短路徑樹(shù)所形成的路由表。OSPF路由器的各個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)分層工作，每一區(qū)域皆有其獨(dú)立區(qū)域號(hào)，通過(guò)邊界路由器連接。

3.3計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)路由解決方案

依據(jù)OSPF路由器規(guī)則，在全部計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)路上運(yùn)行OSPF協(xié)議。選取兩臺(tái)計(jì)算機(jī)作為核心交換機(jī)，將其端口同匯聚交換機(jī)端口一并定義為Area0，將客戶(hù)端的端口定義為Area1、Area2、Area2，直至Area n。使用兩條冗余鏈路分別將核心交換機(jī)和匯聚交換機(jī)連接。其上行通路有兩條，分別由S6810E_1交換機(jī)和S6810E_2交換機(jī)相連接，二者中開(kāi)銷(xiāo)值小的，優(yōu)先級(jí)別高。

4 802.1X協(xié)議在計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

4.1計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)中部署802.1x認(rèn)證

計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)802.1x的認(rèn)證過(guò)程分三步進(jìn)行：首先，激活802.1x，將端口狀態(tài)設(shè)置為未授權(quán)，通知設(shè)備管理模塊將要進(jìn)行端口認(rèn)證，檢查客戶(hù)端網(wǎng)絡(luò)接入狀況；其次，在客戶(hù)端通過(guò)認(rèn)證之后，將端口狀態(tài)設(shè)置為授權(quán)；最后，通過(guò)客戶(hù)端的端口檢查正常通信情況。針對(duì)不同的客戶(hù)端，802.1x均有不同的邏輯認(rèn)證通道。邏輯認(rèn)證通道具有專(zhuān)屬性，不得混用。

4.2計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)交換機(jī)的配置

在計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)部署802.1x認(rèn)證的RG-SAM系統(tǒng)，必須進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入交換機(jī)配置。具體步驟如下：打開(kāi)交換機(jī)全局802.1X認(rèn)證，設(shè)置認(rèn)證端口，開(kāi)啟定時(shí)重新認(rèn)證，更改系統(tǒng)QUIET時(shí)間，設(shè)置報(bào)文重傳間隔、最大請(qǐng)求和重認(rèn)證次數(shù)、認(rèn)證服務(wù)器IP，開(kāi)啟交換機(jī)與客戶(hù)端PC 之間的hello報(bào)文，并將時(shí)間設(shè)定為10s，設(shè)置異常下線(xiàn)時(shí)間30s，設(shè)置Radius Server公鑰。

5 IPV6實(shí)驗(yàn)網(wǎng)在計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

5.1 IPV6的發(fā)展階段及過(guò)渡技術(shù)

原有的IPv4設(shè)備已不能滿(mǎn)足現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)需求，應(yīng)更換為IPv6。基于成本和技術(shù)的原因，其更換過(guò)程不是一蹴而就的，應(yīng)循序漸進(jìn)地分為三個(gè)階段。第一階段是IPv6建立階段。IPv4仍為主流配置，可采用隧道技術(shù)將孤立的IPv6點(diǎn)相連接；第二階段是IPv4與IPv6并存階段。IPv4與IPv6各占半壁江山，可利用IPv6帶動(dòng)IPv4；第三階段是IPv6替換階段。IPv6將成為主流配置，殘留下少量的IPv4可由隧道技術(shù)聯(lián)機(jī)，起到“毛細(xì)血管”的作用。

5.2 IPV6實(shí)驗(yàn)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)

目前，計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)絡(luò)中IPv4還大量存在，故IPv4替代工作離不開(kāi)IPv6 over IPv4隧道技術(shù)，其為由IPv4向IPv6過(guò)渡的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在IPv6普及初期不可避免會(huì)有大量IPv6孤島，IPv6 over IPv4隧道技術(shù)將IPv6孤島連接至IPv6主干網(wǎng)，并保證端到端的連接性。

6結(jié)語(yǔ)

教育信息化已成為當(dāng)前教育系統(tǒng)的潮流趨勢(shì)，計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)的建設(shè)是信息化平臺(tái)構(gòu)建的第一步。一個(gè)完備的計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)，還應(yīng)統(tǒng)籌數(shù)據(jù)安全，完善消防、電源系統(tǒng)，測(cè)試網(wǎng)絡(luò)性能，選擇交換機(jī)路由器設(shè)備，并監(jiān)理施工全過(guò)程。計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜艱巨的系統(tǒng)性工程，需要基于學(xué)校大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，規(guī)范數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，建立對(duì)應(yīng)系統(tǒng)，改革教學(xué)模式和行政模式等一系列活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)絡(luò)的安全、通暢、高效、便捷。