高校校园网络通信平台的规划与设计
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摘要:校园网已深入到广大师生学习、工作、生活的方方面面,提高了学校的教学水平,改善了学校的教学管理。通过成熟、先进的技术来规划与设计高校校园网络通信平台。
中图法分类号:TP393 文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)01-70-02
The Program and Design of Network Communications Platform in Campus Network
FENG Li-bo, CHEN Xiao-liang, SUN He
(Mathematics and Computer School of Dali University, Dali 671003, China)
Abstract: Campus network has penetrated into the majority of teachers and students to study, work, every aspect of life. It improves the standard of teaching in schools and the school's teaching management. In this paper, mature and advanced technology are adopted to program and design the campus network communications platform.
Key words: campus network; communication platform; programming; design; quality of service
校园网已深入到广大师生学习、工作、生活的方方面面,成为学校教学活动的发展平台,提高了学校的教学水平,改善了学校的教学管理。校园网的发展目标是可以提供一个高效、安全的平台,为高校的教育事业发展提供良好的条件[1]。利用校园网,以信息化、网络化的教育手段改革传统的教学模式、教学方法,真正实现网络教学、远程教学和教育资源的共享[2]。因此,只有建设合理的、符合学校发展和师生员工需求的信息化校园网,才能充分发挥校园网的重要功能[3]。
1 设计目标和设计原则
为了满足高校校园网的信息化发展,为学校提供教学、科研和管理等方面的稳定可靠的通信网络平台,对高校校园网提出了更高的要求,主要表现为:更高的带宽和更强大的性能,更全面的可靠性设计,提供完善的端到端QoS保障。
校园网络遵循技术和行业标准的指导原则,确保设计的解决方案满足校园网的需求,为将来的网络升级提供向后兼容能力[4]。因此,校园网的设计会采用标准化和成熟的技术,兼顾网络技术的发展方向,选择结构化、可扩充、多用途的网络产品,保证网络在较长时间内不落后[5]。同时在通信网络、网络管理上有良好的分层设计,使网络结构清晰,便于使用、管理和维护。
2 方案设计
设计方案就以下部分展开讨论:网络拓扑结构、网络设备选型、路由交换技术、网络管理技术。
2.1 网络拓扑结构分析
高校校园网是一个具有Internet接入和交互功能的专业性局域网,学习、科研、教学活动都可以通过此网络运行。因此,高校校园网是以建设一个高性能、高可靠性、以千兆以太网结合快速以太网为主体的遍布整个校园的信息网络系统为主要目标。基于以上原因,本方案建设如下图所示的校园网,本校园网主要采用层次化的网络拓扑结构,可分为核心层、分布层、接入层和边缘层。网络拓扑结构如图1所示。
2.2 网络设备的选型
由于校园网的建设有着十分重要的意义,在网络设备选型中要着重考虑新建网络的技术先进性、标准化、横向兼容性、可扩展性等多方面因素,达到一次建网,长期收益的目的。本方案全网采用思科设备。
核心设备必须提供高速交换,并具有高可靠性和容错性。因此本方案采用Cisco Catalyst 6500系列智能交换机。Catalyst 6500系列是最重要的智能交换机,主要用于园区网络的核心层、分布层和边缘层,并能够提供高性能、高可用性等特性。
在分布层上采用Cisco Catalyst4500系列多层交换机,在接入层交换机选择Cisco Catalyst 2960系列智能交换机,在边缘层路由器的选择上,选择Cisco 7200系列路由器作为边缘设备。
2.3 路由交换技术的选择
为了建立可适应网络突发性、随机性、网络拓扑的不确定性以及链路信息不完整性,在此,本方案选择EIGRP(增强型内部网关协议)动态路由协议。EIGRP是Cisco私有路由协议,同时具有距离矢量和链路状态的优点。同时EIGRP协议支持多路由,使路由器可以按照不同的路径进行负载分担。根据需要,本校园网中,还采用路由重分布技术。
为了提供一个更加灵活的网络和将广播流量限制在一定的边界内,本方案还进行了合适的VLAN(虚拟局域网)划分。VLAN通过把网络划分成一个个小的广播域,使数据只能在同一个VLAN上传送,避免了带宽的浪费,从而使得数据只传送到它需要的局域网。在核心设备之间的连接,本方案还采用EtherChannel链路绑定技术,通过将两个接口绑定在一起,充分利用现有接口的优势来增加可用带宽,并且能够为网络提供冗余。此外,Catalyst交换机支持PAgP(Port Aggregation Protocol,端口汇聚协议)和LACP(Link Aggregation Control Protocol,链路汇聚控制协议),其中PAgP是Cisco私有的,而LACP是一种标准协议。
2.4 网络管理技术的选择
随着网络规模的扩大和网络的复杂化,网络管理技术已经变得越来越重要,好的网络管理能使网络高效运行。网络管理,是指通过应用程序,对网络资源进行集中化的管理,包括配置管理、故障管理、性能管理、安全管理和计费管理五大功能。基于本方案全部采用思科设备,因此,在网管软件上选择Cisco Works,它是一款基于Windows的产品,界面友好,易于掌握,能够满足校园网对网管功能的全面要求。
3 具体实现
3.1 边缘层的设计
本方案中,边缘层的功能是由边缘层路由器来完成的,它连接到核心设备和租用电信的光纤接入到中国教育科研网。因此,需要配置两个方向上的路由:到校园网内部的路由和到Internet的缺省路由,其中内部路由通过配置EIGRP可以自动学习到所有的路由,然后需要配置一条缺省路由指向Internet并重分布进EIGRP路由表,使得内部的所有通信设备都能够通过EIGRP学习到这条静态默认路由。同时校园网内部全部采用私有IP地址,并通过网络地址转换(NAT)来访问Internet。
3.2 核心层的设计
核心层将分布层互连起来进行高速交换。采用两台Cisco 6500系列交换机,核心层链路都是路由链路,采用EIGRP路由协议的动态性来实现网络的冗余和负载均衡。HSRP能为网络提供冗余的功能。由于网管中心和服务器集群是直接由核心层连接到接入层,因此需要对网管中心和服务器集群配置HSRP。核心设备之间的连接采用EtherChannel技术,将两个接口绑定在一起,不仅增加了带宽,而且提供了网络的冗余性,当其中一条链路失效后,另一条依然可以承担转发功能。
3.3 分布层设计
分布层是将接入层进行汇集,还提供VLAN间的路由功能,同时也能实现一定的策略功能。在本方案中,选择了4500系列交换机。分布层交换机运行着EIGRP的路由协议,并将全部接口宣告进该协议当中。
3.4 接入层设计
接入层是为终端用户提供接入,并不需要提供复杂的功能,在本方案中,需要对其进行VLAN的划分,同时通过配置VTP(VLAN中继协议)在交换机之间进行VLAN信息的共享。
4 结论
校园网属于学校重要的基础设施,联系着教学、科研和管理等计多方面,它是一个能覆盖全校不同机构或部门的利用成熟、先进技术的大型网络系统。随着信息时代的来临,特别是多媒体技术在高校教学过程中的应用越来越普遍,使得校园网的高效建设成为高校教育信息化发展的必然趋势。
参考文献:
[1] 麻海雷.校园网性能监控系统的设计与部署[J].内蒙古农业大学学报,2009,6(2):226-228.
[2] 陈玉清.校园网的组建与管理[J].新乡学院学报,2009,4(2):66-68.
[3] 林永箐.多层次校园网络安全设计[J].吉林师范大学学报,2009,8(3):150-153.
[4] 冷永平,白海.基于开源软件的校园网监控体系[J].三峡大学学报,2009,8(4):102-105.
[5] 刘姚,吴斌.基于Linux 平台下校园网DNS 服务器配置方案[J].岳阳职业技术学院学报,2009,24(3):74-78.