校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張海波

摘 要：校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，需要明確基本的建設(shè)需求，通過(guò)合理的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)專業(yè)人員應(yīng)該對(duì)此形成認(rèn)識(shí)，通過(guò)合理的方法手段展開校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。文章首先針對(duì)我國(guó)學(xué)校對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能的整體需求進(jìn)行概述，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合筆者工作經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)性地提出了校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，希望能夠?yàn)閺氖滦@計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)方面工作的人員帶來(lái)有效的幫助。

關(guān)鍵詞：校園網(wǎng)絡(luò);需求分析;設(shè)計(jì)方案

0 引言

校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)正在改變著我國(guó)學(xué)校的內(nèi)涵，因此，在當(dāng)前時(shí)代背景下，了解學(xué)校對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能需求，設(shè)計(jì)出合理的校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)方案，是相關(guān)領(lǐng)域工作人員必須要重點(diǎn)關(guān)注的課題。

1 對(duì)校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的需求概述

在中國(guó)目前的學(xué)校教育活動(dòng)中，伴隨著“智慧校園”理念的不斷深入，學(xué)校通常會(huì)要求在內(nèi)部建立計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)。在針對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行商討過(guò)程中，學(xué)?？赡軙?huì)對(duì)校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在安全性、功能性、實(shí)用性等方面提出具體的要求，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)校方的實(shí)際需求，優(yōu)化設(shè)計(jì)校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，保證校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠達(dá)到校園中應(yīng)用項(xiàng)目的需要。所以，針對(duì)所設(shè)計(jì)的校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人員必須要保障其能夠滿足學(xué)生上網(wǎng)的相關(guān)要求，還能夠?qū)崿F(xiàn)校園辦公自動(dòng)化、無(wú)紙化教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、自動(dòng)辦公等要求，這樣才能最大限度地讓該系統(tǒng)發(fā)揮自身的價(jià)值。

2 校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

在目前的國(guó)內(nèi)校園中，各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用豐富多彩。視頻點(diǎn)播、線上會(huì)議、多媒體教學(xué)課件等已經(jīng)在國(guó)內(nèi)校園網(wǎng)中得到了普遍使用，同時(shí)這也在一定程度上提升了校園網(wǎng)在信息傳輸過(guò)程中的負(fù)荷，讓網(wǎng)絡(luò)阻塞現(xiàn)象發(fā)生的可能性上升，所以，校園網(wǎng)建設(shè)需要關(guān)注網(wǎng)絡(luò)的高帶寬性與高穩(wěn)定性要求。

2.1 前端傳輸網(wǎng)設(shè)計(jì)

2.1.1 核心層設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)核心層是校園網(wǎng)中數(shù)據(jù)交換的中心，需要保障其在高速數(shù)據(jù)交換的前提下，具有良好的穩(wěn)定性。因此，建議在核心區(qū)設(shè)置兩臺(tái)高性能交換機(jī)，雙機(jī)聯(lián)合建設(shè)智能彈性結(jié)構(gòu)，這樣能夠加倍提升核心層的性能與穩(wěn)定性，為了今后可以進(jìn)一步強(qiáng)化設(shè)備穩(wěn)定性，每個(gè)核心交換機(jī)需要設(shè)置雙引擎、雙風(fēng)扇、雙電源。

兩個(gè)核心相互備份，在任意一臺(tái)核心發(fā)生故障之后，另一個(gè)正常的核心交換機(jī)可以迅速停止故障設(shè)備的工作，保障網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定，并且在兩臺(tái)核心交換機(jī)都正常工作時(shí)，可以整合交換機(jī)上的上行數(shù)據(jù)流量進(jìn)行均衡負(fù)載，降低設(shè)備在使用過(guò)程中的負(fù)荷。雙核心下使用4萬(wàn)兆雙光纖鏈路聯(lián)通匯聚交換機(jī)，組成強(qiáng)穩(wěn)定性、低阻礙的高速骨干網(wǎng)絡(luò)[1]。

核心系統(tǒng)需要具有1∶N與N∶1雙向虛擬化特點(diǎn)，其中N∶1虛擬化使系統(tǒng)核心層擁有強(qiáng)悍性能和高可靠性，同時(shí)1∶N虛擬化又讓核心層達(dá)到不同級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)隔離與業(yè)務(wù)隔離需要。

值得注意的是，在校園當(dāng)中，老師和學(xué)生占據(jù)了最大的比例，這些群體對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的訪問(wèn)也相對(duì)比較集中，因此需要在以上兩個(gè)生活區(qū)域構(gòu)建核心層交換機(jī)，這不僅能夠幫助實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合，降低校園網(wǎng)中心機(jī)房光纜總量，還能夠輔助進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證管理。校園數(shù)據(jù)中心和生活區(qū)核心交換機(jī)可以使用鏈路聚合技術(shù)，建設(shè)4萬(wàn)兆光纖鏈路[2]。

2.1.2 匯聚層設(shè)計(jì)

在校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，匯聚層是其樞紐，將發(fā)揮承上啟下的功能，需要保障網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，需要匯聚層基于校園功能區(qū)域的劃分來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即一般情況下，校園通?？梢詣澐殖山虒W(xué)區(qū)、生活區(qū)、行政區(qū)、圖書館、輔助區(qū)等。其中教學(xué)區(qū)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能要求最高，不僅需要帶寬達(dá)標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)也需要符合穩(wěn)定性要求，因此建議此區(qū)域匯聚交換機(jī)使用雙匯聚，并建立雙引擎、雙風(fēng)扇、雙電源，同時(shí)支持雙機(jī)虛擬化，增強(qiáng)骨干層的交換能力;而在生活區(qū)中，具有訪問(wèn)量大、帶寬要求高的特點(diǎn)，因此需要在該區(qū)域設(shè)置吞吐量較大的匯聚交換機(jī)，匯聚至核心，使用鏈路聚合技術(shù)，其傳輸性能能夠在4萬(wàn)兆以上;對(duì)于圖書館，其特征為數(shù)據(jù)量較大，但通常為單體樓設(shè)計(jì)，所以建議參考教學(xué)區(qū)進(jìn)行匯聚層交換機(jī)設(shè)置;在行政區(qū)，對(duì)數(shù)據(jù)具有比較高的穩(wěn)定性、安全性要求，同時(shí)在行政區(qū)內(nèi)會(huì)經(jīng)常舉行教育系統(tǒng)視頻會(huì)議、學(xué)校應(yīng)急指揮要求，因此建議設(shè)置雙匯聚、同時(shí)支持虛擬化，由此提升匯聚層工作效率，并配套設(shè)置雙電源、雙風(fēng)扇、雙引擎，進(jìn)一步強(qiáng)化設(shè)備的穩(wěn)定性，針對(duì)其他辦公區(qū)的匯聚層建設(shè)，若學(xué)校資金預(yù)算相對(duì)緊張，可以使用單匯聚模式。從匯聚層到核心層，按照各自功能區(qū)域?qū)挼确矫娴木唧w需要，在資金允許的前提下，可以使用鏈路聚合技術(shù)，整體帶寬建議在2～4萬(wàn)兆為最佳。

2.1.3 接入層設(shè)計(jì)

當(dāng)前，根據(jù)我國(guó)校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體情況，建議使用全千兆交換機(jī)，上行接口選擇萬(wàn)兆上行。和匯聚層進(jìn)行串聯(lián)，需要參考接入層交換機(jī)總數(shù)選取不同的連接形式。例如：在只有一部接入交換機(jī)時(shí)，需要使用雙鏈路上行至匯聚交換機(jī)的方式，保障鏈路冗余;若有多部接入交換機(jī)，則需要使用高度堆疊模塊進(jìn)行堆疊，這樣能夠讓鏈路冗余，負(fù)載平衡，并且平均帶寬能夠得到有效保障[3]。

2.1.4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

對(duì)大型校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而言，例如超過(guò)5 000人以上的院校來(lái)說(shuō)，其數(shù)據(jù)訪問(wèn)量是比較龐大的，原有的星型雙歸鏈路模型可能會(huì)引起核心匯聚的光纖數(shù)量過(guò)多，造成核心端口出現(xiàn)資源負(fù)荷，核心層也容易成為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的瓶頸，因此，對(duì)于大型校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，建議使用多核心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也就是在不同的地區(qū)中建立核心交換機(jī)，并組成交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)，這樣的做法具有以下優(yōu)勢(shì)：首先，使用環(huán)形網(wǎng)建立的核心層，能夠有效提升網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性;其次，把光纖匯聚分散至不同的物理位置，可以減小對(duì)核心層端口所形成的負(fù)荷;再次，匯聚層至核心層通過(guò)不同的路由至不同的物理位置核心，增強(qiáng)了鏈路在使用過(guò)程中的安全性;最后，依托智能單行結(jié)構(gòu)，其核心層性能得到了顯著優(yōu)化。例如：在大中型校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，可以基于院校功能劃分為教學(xué)區(qū)、生活區(qū)、行政區(qū)、辦公區(qū)、圖書館等，在以上功能區(qū)域中，數(shù)據(jù)訪問(wèn)呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，可以依次構(gòu)建核心—匯聚—接入三層構(gòu)造的子網(wǎng)，最后在核心層交換機(jī)依靠環(huán)網(wǎng)進(jìn)行連接。

2.2 針對(duì)后端服務(wù)器連接網(wǎng)的設(shè)計(jì)

一般情況下，校園服務(wù)器組有兩種類型，分別為對(duì)外服務(wù)器和對(duì)內(nèi)服務(wù)器。服務(wù)器建設(shè)對(duì)校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，需要注意以下兩個(gè)層面的問(wèn)題，第一是服務(wù)器訪問(wèn)流暢性;第二是服務(wù)器在使用過(guò)程中的數(shù)據(jù)安全性。對(duì)大中型校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)講，學(xué)生和教師對(duì)服務(wù)器的訪問(wèn)數(shù)量比較龐大，因此服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)同樣在帶寬上有著比較高的要求。所以在針對(duì)后端服務(wù)器連接網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，若服務(wù)器數(shù)量不多，可以直接連入核心交換機(jī)，為保障網(wǎng)絡(luò)連接的穩(wěn)定性和可靠性，可以使用雙聯(lián)路形式進(jìn)行連接;若服務(wù)器數(shù)量充足，則需要使用二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也就是服務(wù)器依靠數(shù)據(jù)中心匯聚交換機(jī)接入核心交換機(jī)，同時(shí)使用服務(wù)器集群技術(shù)來(lái)強(qiáng)化對(duì)服務(wù)器訪問(wèn)能力[4]。值得注意的是，因?yàn)榉?wù)器內(nèi)存量大，并且存儲(chǔ)有重要數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)的安全性理應(yīng)受到關(guān)注，因此在數(shù)據(jù)中心匯聚交換機(jī)中需要設(shè)置功能完善的防火墻系統(tǒng)。

2.3 校園網(wǎng)出口設(shè)計(jì)

當(dāng)下，大部分校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都需要對(duì)教育網(wǎng)和因特網(wǎng)進(jìn)行訪問(wèn)，所以，校園網(wǎng)出口需要設(shè)置為雙路由模式。因?yàn)槌隹跀?shù)據(jù)量通常都相對(duì)較大，對(duì)于校園網(wǎng)的硬件路由器需要選擇高性能路由器，若資金預(yù)算較少，可以選擇單路由進(jìn)行出口設(shè)計(jì)，或者使用代理服務(wù)器共享連接因特網(wǎng)。

2.4 校園無(wú)線網(wǎng)設(shè)計(jì)

原有觀點(diǎn)認(rèn)為，在校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中，無(wú)線網(wǎng)是對(duì)有線網(wǎng)功能的擴(kuò)展，但是從目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，無(wú)線網(wǎng)技術(shù)必將逐步取代有線網(wǎng)技術(shù)。因此，對(duì)于校園無(wú)線網(wǎng)的設(shè)計(jì)，理論上不應(yīng)將其作為有線網(wǎng)的拓展，而需要將其和有線網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合部署，使其成為第二校園網(wǎng)，并符合如下要求：第一，在有線網(wǎng)可以覆蓋的房間和區(qū)域，無(wú)線網(wǎng)也需要覆蓋，實(shí)現(xiàn)有線無(wú)線雙覆蓋;第二，有線網(wǎng)不能達(dá)到的空間，無(wú)線網(wǎng)也需要盡量覆蓋，做到全校網(wǎng)絡(luò)覆蓋無(wú)死角;第三，需要設(shè)計(jì)有線無(wú)線一體化方案，也就是無(wú)線控制器+Flit AP方案，這對(duì)于達(dá)到在校園網(wǎng)中無(wú)線漫游帶來(lái)了極大的便利。

3 結(jié)語(yǔ)

整體來(lái)講，在全國(guó)進(jìn)行智慧校園建設(shè)的大背景下，針對(duì)校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)必須要?jiǎng)?chuàng)新思路，優(yōu)化布局，滿足校園日常運(yùn)行過(guò)程中的多元化要求，讓校園網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)樘嵘盒＿\(yùn)行秩序，優(yōu)化教師教學(xué)質(zhì)量帶來(lái)有效的輔助作用，同時(shí)也為我國(guó)培養(yǎng)出更多綜合性人才。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]朱鵬，胡平霞.淺析某高校無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)在校園網(wǎng)的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2020（7）：34-36.

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（編輯 王永超）