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淺析某中學校園網(wǎng)建設方案
論文關鍵詞:校園網(wǎng) 服務類型 拓撲結(jié)構 網(wǎng)絡應用 網(wǎng)絡維護
論文摘要:中學作為實施基拙重點單位，校園網(wǎng)的建設不可或缺。本文從實踐的角度對校園網(wǎng)的建設實施給出了一系列的建議和措施。
一、學校概況及建設規(guī)模
1.學校概況
筆者的母校是一所縣級重點中學，有教學樓、學生宿舍樓各三棟，學生餐廳、辦公樓、體育館各一座，實驗樓兩棟。學�，F(xiàn)有52個教學班，13個現(xiàn)代化的實驗室，3個多功能教室，每個多功能計算機教室內(nèi)配備了80臺電腦。
2.建設規(guī)模
校園網(wǎng)建設是一項復雜的系統(tǒng)工程，要逐步細化，分步實施。鑒于目前學習、教學和的需要和建設經(jīng)費及利用率的考慮，并非學校的全部樓宇設施都必須架設網(wǎng)絡。本次規(guī)劃校園網(wǎng)的出口干線使用千兆連接分別連接至CERNET和Internet，目前IP地址按照上網(wǎng)計算機所在位置采取靜態(tài)分配。校區(qū)內(nèi)部采用100Mbps/1000Mbps光纖交換網(wǎng)絡實現(xiàn)高速互聯(lián)，光纜連接全校大部分主干信息點，初步規(guī)劃是在行政樓(單人辦公室每間一個信息點，集體辦公室至少四個，視具體情況而定)，教學樓(每間教室兩個信息點)，實驗樓(每間實驗室兩個信息點)架設網(wǎng)絡，但要為日后宿舍樓，餐廳和體育館的網(wǎng)絡鋪設留有接口。目前餐廳和體育館可以先只提供閉路，待日后完善的架設。
二、建設的意義和必要性
面對信息化浪潮，教育部已在2000年10月明確要求，從2001年起，用5-10年時間在全國中小學基本普及信息技術教育，全面實施“校校通”工程，以教育信息化帶動教育的現(xiàn)代化，努力實現(xiàn)的跨越式發(fā)展。隨著信息化程度逐步提高，新的不斷涌現(xiàn)和完善，社會對學校的要求也不再是原有的“教師教，學生聽”的傳統(tǒng)教學模式，而是轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W生的學為主，以教師的教為輔”的新型教學模式，這就要求學校能利用校園網(wǎng)為全校師生提供更多的、可共享的、方便存取的信息資源。因此，校園網(wǎng)的建設既是反映國家教育文件精神的一項舉措，又是全校師生發(fā)展提高的一個平臺，而且一個學校的發(fā)展和進步在某種程度上可以反映并帶動當?shù)氐陌l(fā)展。
目前全校師生正致力于把學校發(fā)展成為省級的示范性高中，學生成績作為一項評估因素已不是障礙，硬件建設也基本滿足要求。而要實現(xiàn)學校升級，不僅要發(fā)揮學校特色，還要積極學習其他高級中學的先進經(jīng)驗并且要擴大自己的影響，校園網(wǎng)是實現(xiàn)這一目標的一個有力的平臺。在全國教育信息化的大趨勢里，校園網(wǎng)的建設也是學校生存和發(fā)展不可或缺的因素。當前計算機和網(wǎng)絡技術發(fā)展迅速并日趨成熟，為校園網(wǎng)建設提供了必要的物質(zhì)和技術基礎，因此我們更應該一鼓作氣，加大力度進行校園網(wǎng)的建設。
三、總體設計規(guī)劃
總體設計是校園網(wǎng)建設的總體思路和工程藍圖，是搞好校園網(wǎng)建設的核心任務。需要從對象需求分析人手進行一系列的建設計劃并最終付諸實踐。
1.功能需求分析
由于學校本身是一所普通高級中學，根據(jù)學校管理和教學的要求以及要晉升為省級示范性高中這一目標，結(jié)合當前教育信息化趨勢下，國家對中小學應提供服務方面的一些要求和學校的長遠發(fā)展需求，確定校園網(wǎng)應提供以下基本服務:
(1)實現(xiàn)信息資源共享，不僅是學校自身資源，還可以是外界的教育信息資源和其他一些相關資源。
(2)實現(xiàn)圖書文獻資料檢索、借閱自動化�？朔酝饔冒l(fā)揮不到位的情況。
(3)實現(xiàn)學校管理系統(tǒng)的信息化、自動化、透明化和快捷化。
(4)能夠建立基于計算機網(wǎng)絡輔助教學系統(tǒng)。
(5)可以依托校園網(wǎng)、廣域網(wǎng)進行網(wǎng)絡課程的學習
(6)能夠創(chuàng)建學校網(wǎng)站，使之成為對外宣傳的重要窗口。)
(7)要為廣大師生提供寬松、開放、易用的網(wǎng)絡，比如進行輔導、考試心得交流等。
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2.網(wǎng)絡的服務類型
根據(jù)以上功能需求分析，可以初步確定:網(wǎng)絡除具有WWW、遠程登錄(Telnet )、文件傳輸(FTP)、郵件(E -mail)、News , BBS等基本功能外，還要具備視頻點播(VOD)、辦公自動化、網(wǎng)上多媒體輔助教學的功能和遠程教學功能。
3.網(wǎng)絡拓撲結(jié)構
網(wǎng)絡拓撲結(jié)構是根據(jù)應用需求、建設目標和學校主要分布特點進行系統(tǒng)分析和設計的。網(wǎng)絡拓撲結(jié)構如圖1 .
4.校園網(wǎng)建設技術設計原則
校園網(wǎng)建設技術設計的原則包含了整體的設計原則和分別在技術選型、布線設計、一設備選擇及軟件配置等方面的標準和要求。一個完整的校園網(wǎng)建設在實施過程中可以分成兩個環(huán)節(jié):網(wǎng)絡集成方案設計和信息系統(tǒng)集成。其中信息系統(tǒng)集成是目的，網(wǎng)絡集成是手段。網(wǎng)絡集成方案主要包括兩個方面:結(jié)構化布線與設備選擇、網(wǎng)絡技術及設備選型。
(1）校園網(wǎng)建設的整體原則
①系統(tǒng)性，校園網(wǎng)是一個復雜的系統(tǒng)，校園網(wǎng)建設無疑是一個復雜的系統(tǒng)工程(、網(wǎng)絡的規(guī)劃、設計、硬件建設、軟件建設以及網(wǎng)絡的使用、擴充等均需要以系統(tǒng)的眼光來看待。任何一項工作都要從全局、長遠的角度出發(fā)，體現(xiàn)整體最優(yōu)性。
②先進性，采用先進的設計思想、網(wǎng)絡結(jié)構、開發(fā)丁幾具，所選用的網(wǎng)絡設備采用成熟的技術，在保證成熟的前提下，盡可能采用先進的技術。所采用的標準要統(tǒng)一并支持目前業(yè)界最新的網(wǎng)絡協(xié)議，網(wǎng)絡標準應符合國際標準。
③開放性，系統(tǒng)設計應采用開放技術、開放結(jié)構、開放系統(tǒng)組建和開放用戶接口，以利于網(wǎng)絡的維護、擴展升級及與外界信息的溝通。
④靈活性，采用積木式模塊組合和結(jié)構化設計，使系統(tǒng)配置靈活，滿足學校逐步到位的建網(wǎng)原則，使網(wǎng)絡具有強大的可增長性;所選用的網(wǎng)絡設備具有高擴展性使得用戶數(shù)量的擴展應對網(wǎng)絡影響很小。比如中心交換機應是插槽式的，考慮到未來發(fā)展的需求。交換機應有足夠的插槽。
⑤可靠性，具有容錯功能，、維護方便。對網(wǎng)絡的設計、選型、安裝、調(diào)試等各環(huán)節(jié)進行統(tǒng)一規(guī)劃和分析，確保系統(tǒng)運行可靠�？紤]系統(tǒng)性.要合理.有良好 的性能價格比。
(,2)網(wǎng)絡技術選型
千兆位以太網(wǎng)技術以簡單的以太網(wǎng)技術為基礎，可為網(wǎng)絡主干提供1 Gb/s的帶寬，并且它利用自然的方法來升級現(xiàn)有的以太網(wǎng)、工作站、管理工具和管理人員的技能，故方法簡單而且效益高。
千兆位以太網(wǎng)與其他速度相當?shù)母咚倬W(wǎng)絡技術相比，價格低并且設計靈活，故建議采用千兆以太網(wǎng)技術。
千兆位以太網(wǎng)使用的傳輸介質(zhì)有光纖、五類非屏蔽雙絞線((UTP)或同軸電纜。目前，千兆以太網(wǎng)支持單模光纖、多模光纖和同軸電纜。為了保證網(wǎng)絡的運行速度，要實現(xiàn)千兆主干，百兆到桌而。
為避免網(wǎng)絡的束縛引起的網(wǎng)絡堵塞，便于管理和節(jié)約開支，要根據(jù)需要劃分相應的子網(wǎng)，也即VLAN，以便網(wǎng)絡中的站點可靈活地加人到不同的邏輯子網(wǎng)中。
(3)結(jié)構化布線
校園網(wǎng)為園區(qū)網(wǎng)，樓群間子系統(tǒng)采用光纜連接，可提供千兆位的帶寬，有充分的擴展余地。垂直子系統(tǒng)則位于高層建筑物的豎井內(nèi)，可采用多模光纜或大對數(shù)雙絞線。把管理區(qū)子系統(tǒng)并人設備間子系統(tǒng)，集中管理。樓內(nèi)布線包括水平布線和主干布線。水平系統(tǒng)采用超五類雙絞線，采用暗裝墻內(nèi)的方式。
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在技術標準方面，綜合布線系統(tǒng)的結(jié)構、性能要符合國內(nèi)、國際標準和相應規(guī)范，并滿足各個系統(tǒng)目前和未來發(fā)展的需要。不僅能滿足校園內(nèi)網(wǎng)絡應用的實際需求，同時又與國際互聯(lián)網(wǎng)等信息高速公路連接。布線系統(tǒng)應采用符合國內(nèi)、國際標準的名牌布線產(chǎn)品，技術上要領先，同時要經(jīng)過國內(nèi)、國際廣泛和較長期使用，具有良好的技術支持和服務。在保證質(zhì)量的前提下，將從目前的實際應用出發(fā)，以需求與應用為主，使其性價比更高，實用性更強。
(4)校園網(wǎng)設備選型
硬件是架構校園網(wǎng)的基礎，選擇硬件產(chǎn)品時，要選擇兼容性好、擴展性強的設備，并且在選擇過程中綜合設備的性能、價格等多方面的因素，而且該設備廠家必須能夠提供良好的售前及售后服務。鑒于學校的資金狀況，剛剛完成校區(qū)建設，因此在建設校園網(wǎng)時要選擇好用，夠用，適用的網(wǎng)絡技術，建議選擇適合中國國情的國產(chǎn)品牌來實現(xiàn)。
①交換機設備的選擇
選擇可信的技術指標，像交換容量(Gbps)、背板帶寬(Gbps)、處理能力(Mpps)、吞吐量(Mpps)等眾多技術指標，緊緊抓住“滿設置時的吞吐量”這個指標。采用分布式的產(chǎn)品模塊以滿足校園網(wǎng)運行的音頻、視頻及數(shù)據(jù)信息量越來越大的需求。確保設備性能穩(wěn)定和安全可靠，另外要考慮設備冗余能力、散熱方式等。最后要確保功能齊全并且易于。建議選用思科公司的園區(qū)交換機6509,3550和華為公司的匯聚交換機6506以及2403來實現(xiàn)。
②路由器設備的選擇
路由器產(chǎn)品在各行業(yè)中的應用已越來越廣泛，成為實現(xiàn)各種網(wǎng)絡內(nèi)外部連接、骨干網(wǎng)間互聯(lián)和骨干網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通業(yè)務的主力軍。思科系統(tǒng)公司(Cisco Systems)是路由器技術的領導者，在因特網(wǎng)上流動的數(shù)據(jù)大多都會通過思科公司的設備，其中絕大多數(shù)是思科公司的路由器。推薦使用Cisco1600系列路由器，它是思科公司為中小型網(wǎng)絡接人Internet而量身定做的，是中小企業(yè)和校園網(wǎng)的理想選擇。
③服務器的選擇
因為要利用校園網(wǎng)傳輸和存儲大量的視音頻信息以及數(shù)據(jù)庫的管理等，所以服務器系統(tǒng)CPU要處理能力強，U()處理能力強，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，一般采用4路及4路以上服務器系統(tǒng)，由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的高穩(wěn)定性要求，一般要求使用冗余電源，最好是N+1冗余電源來實現(xiàn)。中學服務器絕對擁有量不高，可采用塔式服務器，其相對比較容易放置。還要求服務器與機柜系統(tǒng)相搭配以易于管理，硬盤與電源多采用熱插拔，以便在出現(xiàn)故障時迅速更換。
④傳輸介質(zhì)的選擇
在中心交換機到各子網(wǎng)的傳輸介質(zhì)選擇方面，應以應用需求為主，適當考慮。由于校園網(wǎng)分布范圍較廣，在中心交換機到二級交換機之間，線纜以多模光纖為主;如果距離超過多模光纖的極限，需要采用單模光纖作為傳輸介質(zhì)。
⑤防火墻的選擇
校園網(wǎng)存在內(nèi)網(wǎng)帶寬大、出口帶寬小的特點，網(wǎng)絡健康狀態(tài)差的首要表現(xiàn)就體現(xiàn)在出口網(wǎng)關設備性能不足、帶寬利用不合理上。傳統(tǒng)的防火墻、路由器等產(chǎn)品只能是對內(nèi)網(wǎng)的流量盡力而為的轉(zhuǎn)發(fā)，超出的流量只能丟棄，這樣既沒有改善網(wǎng)絡的健康狀況，也沒有保障內(nèi)網(wǎng)大多數(shù)用戶的利益。
防火墻選擇上要考慮以下幾點:可使得接人多條寬帶線路并用并且互為備份;產(chǎn)品支持策略路由，可以指定學校內(nèi)的部分客戶端只能訪問網(wǎng)線路，而其他客戶端可以按最優(yōu)路徑訪問;要優(yōu)先保證關鍵應用的帶寬并且針對每個IP進行詳細管理和流量控制等。建議使用天網(wǎng)流控防火墻，它通過特有的ABTQ技術，公平合理分配學校的出口帶寬，在公平的條件下盡量讓學校查詢學習資料擁有更多的可用帶寬資源。
(5)供電設備選擇
隨著科技的發(fā)展和的進步，UPS電源在日常生活中，特別是在部門中的應用已經(jīng)非常普及。UPS電源不同于一般的穩(wěn)壓電源或電源調(diào)節(jié)器，它是專為保障及其外設正常工作的保護性電源。一般U PS電源是由充電器、逆變器、靜態(tài)開關、蓄電池、控制器組成。校園網(wǎng)絡主服務器(如域名服務器、WWW服務器、郵件服務器等)和其它主干網(wǎng)絡連接設備，因此需要后備時間較長的UPS保證供電。選擇設備參數(shù)如下:UPS功率為:40KVA，延時3小時;UPS通過WEB方式實現(xiàn)遠程監(jiān)視;;UPS通過軟件實現(xiàn)網(wǎng)絡管理功能;后備電池使用大力神、松下兩個任一品牌;主機使用APC。
(6)信息系統(tǒng)集成
信息系統(tǒng)集成指利用網(wǎng)絡體系控制信息的有序流動，實現(xiàn)信息資源的共享，更有效地形成、整理、使用各類信息，分成內(nèi)部信息建設、外部信息建設。內(nèi)部信息是指封閉在校園內(nèi)部的各類信息資源，對內(nèi)部信息的建設包括校園辦公系統(tǒng)、校園內(nèi)部主頁、內(nèi)部電子郵件、多媒體教室、電子系統(tǒng)、校園IC卡管理系統(tǒng)、內(nèi)部信息服務系統(tǒng)等;外部信息是指與校園外部相互交流的信息，對于外部信息的建設包括外部主頁、電子郵件、遠程教學等。
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四、網(wǎng)絡軟件及應用
1.安裝網(wǎng)絡系統(tǒng)軟件和基本應用軟件
網(wǎng)絡布線完成之后還只是“裸網(wǎng)”，需要安裝網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡管理軟件和應用軟件后方可利用。
(1)操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡操作系統(tǒng)軟件可以選用Windows2000 ,LINUX , NETWARE系統(tǒng)。
(2)網(wǎng)絡管理系統(tǒng)。本網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡中心采用網(wǎng)管軟件對所有網(wǎng)絡設備進行全方位動態(tài)在線監(jiān)視與管理，網(wǎng)管人員在網(wǎng)絡中心就可了解整個網(wǎng)絡設備的運行情況，從而進行整個系統(tǒng)的管理。
(3)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件。要求數(shù)據(jù)庫軟件能與WEB服務器做到良好的集成，支持多媒體，支持多種平臺，支持多種網(wǎng)絡協(xié)議，具有良好的安全性、擴展性;系統(tǒng)運行穩(wěn)定，有良好的容錯能力。
(4)應用軟件。在暫不具備自主開發(fā)能力的情況下，為提高網(wǎng)絡的利用率，宜選用國產(chǎn)校園網(wǎng)管理信息系統(tǒng)，多媒體課件制作系統(tǒng)和von視頻點播系統(tǒng)(服務)。
2.網(wǎng)絡應用的管理
(1)確定IP ;
(2)子網(wǎng)劃分。可根據(jù)服務要求采用ULAN進行子網(wǎng)劃分，比如分為辦公，教學，科研，后勤，，宿舍等;并指定IP ;
(3)協(xié)議選擇(用TCP/IP);
(4)進行安全管理。主要有硬件安全和軟件安全，尤其為后者的安全控制;
(5)其他。隨著校園網(wǎng)的投人使用，在其應用過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題，要求承辦方提供一年的技術及系統(tǒng)的維護。
五、網(wǎng)絡維護管理
校園網(wǎng)的建設為現(xiàn)代提供了優(yōu)越的條件。要使它發(fā)揮出應有的作用，必須強化管理，制訂一系列的管理措施，實行按章治校，依規(guī)辦事。
硬件維護管理包括網(wǎng)絡的使用規(guī)范、上網(wǎng)的規(guī)范、場地的使用管理制度，信息點、教學平臺、講臺、的管理操作制度，維修保養(yǎng)制度等。
軟件維護管理包括網(wǎng)絡教室及計算機軟件的配置更新規(guī)范，教學軟件、工具軟件的培訓推廣應用制度，軟件的購買、收集、操作制度，光盤、音像制品、素材庫軟件的使用保管制度等。
此外.還建議學校擬訂出一套確實可行的校園網(wǎng)管理機制，防止校園網(wǎng)被破壞，建立設備的使用和保管制度、網(wǎng)絡安全制度，以確保校園網(wǎng)運行暢通無阻。并且為了更好地實施上述管理方案，必須充分發(fā)動全校的教師，實行全員管理，人人定崗明確，職責分明，有獎有罰，只有這樣才能達到強化管理的效果。
六、校園網(wǎng)資源建設和人員培訓
校園網(wǎng)建設的內(nèi)容很多，除了主干網(wǎng)絡的建設以外，還包括許多典型應用項目。在經(jīng)費有限的條件下，要優(yōu)先考慮校園網(wǎng)信息資源建設，包括內(nèi)部信息資源建設、外部信息資源建設、校園網(wǎng)站建設、信息資源庫建設。待網(wǎng)絡建設完成之后和學科教師、專家和技術人員商榷之后再定。
校園網(wǎng)建設對學校教育的影響是巨大的，將對教學制度、學校管理等帶來巨大變化。但是，要充分發(fā)揮校園網(wǎng)的作用，并非易事，還有許多事情要做，其中的一項重要工作就是要抓好人員培訓工作。學校要動員教師積極參加培訓，積極更新觀念，探索計算機技術和在網(wǎng)絡下進行教學的方法。也要進行學生培訓，同樣包含利用網(wǎng)絡進行學習的技能和在網(wǎng)絡環(huán)境下順利進行高效學習的能力培訓。
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