【正文】 正常運轉的前提條件和基礎，也是通遼市教育城域網數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的重要要求之一。 可擴展性及易升級性 面對中國 IT 的飛速發(fā)展，系統(tǒng)的計算機設備和網絡設備必須有非常好的擴充性。 2 先進性、成熟性 作為一個系統(tǒng)，先進性是系統(tǒng)賴以生存發(fā)展的基礎。電腦教室、校園網、教育中心網站、網上學校的出現(xiàn)，使得接受教育不再受時間、地域或是年齡的限制。特別是教育領域，傳統(tǒng)的教學模式正面臨著重大變革。 設計的原則 通遼市教育城域網數(shù)據(jù)中心的建設將是一項關系到教育局運營的重大網絡工程， 它的設計必須遵循以下原則： 高效實用性 作為一個系統(tǒng)，實用性永遠是放在第一位的。為了與這些專用系統(tǒng)互聯(lián)，所耗費的代價甚至與新建系統(tǒng)不相上下，形成了一種“食之無味，棄之可惜”的“雞肋”現(xiàn)象。 具有最佳的性能價格比 我們仔細分析討論了教育局信息中心系統(tǒng)的需求，力求設計緊貼用戶需求，在設計上尋求最佳的性能價格比。故在整個系統(tǒng)設計中，要嚴格按照 機房設計標準建造機房，并對計算機系統(tǒng)采用不間斷電源（ UPS）保護，確保整個系統(tǒng)在運行過程中，造成不必要的系統(tǒng)損壞。 ☆ 防止信息泄漏 由于采用符合國際標準的 C2 安全級操作系統(tǒng)和大型關系數(shù)據(jù)庫，可以做到操作 系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應用程序三級保護。主要功能將包括： ● 監(jiān)控本區(qū)域網絡及網絡設備和流量； ● 發(fā)現(xiàn)并排除各種網絡故障，維護網絡的正常運轉； ● 收集、統(tǒng)計、保存和交換網絡的狀態(tài)參數(shù)； ● 實施整個網絡的計費功能。 為了提高教育局工作效率和管理水平，應在教育局信息中心聯(lián)網并建立計算機輔助辦公支持系統(tǒng)，建立遠程教學系統(tǒng)資源管理中心，建立能覆蓋各學校主要職能部門的 綜合管理信息網，能處理各學校的主要事務，并且通遼市教育城域網數(shù)據(jù)中心要具有信息共享、傳遞迅速、使用方便、高效率等特點。 6）接入因特網：通過 ISP/ADSL 接入 ChinaNet、 Inter，對外發(fā)布信息。 8）靈活原則 系統(tǒng)配置靈活，備用和可選方案多，能夠適應應用和技術發(fā)展需要。由于 ATM 技術不成熟，若過早的采用 ATM 產品，就不能有效地保護用戶現(xiàn)有的投資，而且應用到桌面情況下 ATM 價格還太貴。 快速以太網可采用全雙工 200Mbps 連接， FDDI在某一時刻只能單方向傳輸（半雙工）。 ● 安裝和配置簡單，現(xiàn)有的管理工具依然可用。目前的第三層交換機憑借先進的 AISC 技術，對 IP 包直接進行芯片道路級處理，速度大大高于路由器采用的基于CPU 的處理方式，能夠提供全線速的轉發(fā)，避免發(fā)生堵塞和丟包；同時完全兼容路由器的RIP 1 和 RIP 2 協(xié)議，能夠與傳統(tǒng)路由器進行相互的自學習，掌握整個網絡的路由信息。 在教育局信息中心網絡中，采用的第三層交換機是基于包進行交換的，能夠進行分布路由，為了避免發(fā)生堵塞，第 三層交換機必須能夠提供接近交換速度的路由能力。 虛偽網劃分 虛擬網（ VLAN）技術同傳統(tǒng)的網絡一樣，也是由一個一個物理的網絡組成，劃分虛擬網以后，一是可以隔離廣播，交換機只能隔離沖突，不能隔離廣播，劃分 VLAN 可 臺有效的防止廣播風暴，同時也可以增加網絡的安全性；二是可以不依據(jù)地理位置來劃分邏輯子網；同一虛網內的用戶不一定都連接在同一物理網段上，就是說同一虛網內的用戶可以在同一座大樓內不同的辦公室里，也可以在不同的大樓甚至可以在不同的城市工作。 交換式虛擬網絡在帶寬利用、組網費用和網絡管理等方面都具有十分優(yōu)越的性能 。 ▲ 其它子網 其它子網的劃分先按照每個高速節(jié)點對應一個虛擬網的方式進行劃分，并且對應一個或者一部分 C 類 IP 網絡地址。網絡中心的廣域網連接采用一臺 Intel 路由器，為各個園區(qū)網連入提供連接。 教育局信息中心的 WAN 連接的路由協(xié)議，可根據(jù)具體的骨干網結構來選擇相應的協(xié)議。傳統(tǒng)的教學方式和信息知識傳播方式嚴重地阻礙了教與學互動的充分發(fā)揮。而在數(shù)據(jù)的存儲與管理方面，則更加側重數(shù)據(jù)的多平臺共享性，集中存儲與管理能力，數(shù)據(jù)在復雜 操作系統(tǒng)平臺之間的共享，數(shù)據(jù)的低成本備份與保護等方面。 一、 集群的簡介 ? 集群的定義 Cluster 集群技術可如下定義：一組相互獨立的服務器在網絡中表現(xiàn)為單一的系統(tǒng)，并以單一系統(tǒng)的模式加以管理。當一臺節(jié)點服務器發(fā)生故障時，這臺服務器上所運行的應 用程序將在另一節(jié)點服務器上被自動接管。操作系統(tǒng)和用戶程序安裝在兩臺服務器的內置系統(tǒng)盤上。系統(tǒng)盤和共享數(shù)據(jù)盤分別做了不同等級的容錯，保證了系統(tǒng)在任意一片硬盤故障時，仍然能正常運行。其他諸如數(shù)據(jù)庫等服務器可視網絡用戶的具體需求來決定如何構建，在這不作具體分析。數(shù)據(jù)平臺體系結構將變得與網絡體系結構同等重要。基于教育行業(yè)特點，如何以較低的成本對數(shù)據(jù)進行集中存儲和管理。每一次的切換不會影響下一次切換。 即當主服務器運行某個應用系統(tǒng)時，備份機不停地監(jiān)視主服務器，一但主服務器發(fā)生故障（主機故障，網絡故障、軟件故障等），備份機就會自動接管主機的任務，使得整個應用系統(tǒng)能繼續(xù)工作。當以上任一故障發(fā)生時，客戶將能很快連接到新的應用服務上。 17 Cluster 大多數(shù)模式下，集群中所有的計算機擁有一個共同的名稱，集群內任一系統(tǒng)上運行的服務可被所有的網絡客戶所使用。 ? 要求 支持多 CPU； 系統(tǒng)應具有強大的計算能力和事務處理能力； 具有連續(xù)的可擴充性和強大的升級能力； 配置功能強大、穩(wěn)定、易操作性、成熟的操作系統(tǒng)； 具有卓越的可靠性、可用性和可維護性； 具有靈活多樣的網絡連通性； 具有優(yōu)異的性能價格比； 支持 RAID； PC 服務器要基于 Intel架構； 對直接上網用戶進行計費，網絡管理方便，網絡要求有一定的安全性。多媒體網上教育作為知識信息的傳播工具越來越多的為大家所認可，同時也廣泛的得到了大家的支持。對教育局信息中心的管理主要采用基于 Intel Device View for Web 的管理方法，基于 Intel Device View for Windows 的管理方法進行輔助管理，而基于 tel 和終端仿真的管理方法作為備用。 ◆ 下屬園區(qū)網的接入 網絡中心使用上述的 CISCO 路由器，同時作為下屬園區(qū)網通過專線或無線的接入。 ▲ 分布路由設置 由于 CISCO 的網絡產品支持分布式的虛擬網設置，因此整個網絡只需要維護一套虛擬網列表。利用網管軟件可以方便地劃分 VLAN。虛似網的劃分和管理是利用軟件來實現(xiàn)的。在關鍵子網，保證與主干網絡高速通道的足夠帶寬，以及冗余連接。 基于流的交換 當需要進行跨路由數(shù)據(jù)傳輸時，第一個包進行常規(guī)路由處理，后續(xù)包直接進行轉發(fā)。 建立教育局信息中心的網絡系統(tǒng)應高起點，統(tǒng)一全面規(guī)劃，并考慮到將來的擴展與投資的 保護；因此，為適應教育局的發(fā)展，以可延展的方式提供更多的帶寬，滿足復雜的事務處理能力，教育局信息中心的主干采用領導高速網絡發(fā)展 先進交換技術的快速以太網為主干，并充分考慮將來到 ATM 的升級。 快速以太網通過生成樹增加容錯特性， FDDI采用雙環(huán)容錯技術，但其代價比快速以太網要高，而且在斷環(huán)的情況下，嚴重影響通路情況。但是，毫無疑問 ATM 將成為工作組網、多媒體網和企業(yè)網發(fā)展的目標，將局域網與廣域網最終隔合為一個統(tǒng)一的 ATM 通訊世界。 10）模塊化 每種功能都由一定的模塊來實現(xiàn)，方案只需要選擇不同的模塊，并將這些模 8 通遼市教育城域網數(shù)據(jù)中心設計方案 總體結構 9 網絡通道技術選擇 ☆ 流量分析 主干網絡作為教育局信息中心的運行核心，它決定整個教育局信息中心網絡的性能。 3）實用原則 實用有效是最主要的設計目標，設計結果能滿足需求行之有效。教育局信息中心局域網是整個教育局信息中心系統(tǒng)的一部分，通過專線或無線與下屬學校相連。 網絡中心局域網 通遼市教育城域網數(shù)據(jù)中心建設自己的局域網，并以此為平臺組建教育局教育研究中心及培訓中心等，可以負責一定 的教研開發(fā)工作，并可以向所屬單位園區(qū)網提供技術支持和咨詢，指導各個園區(qū)網的建設和管理，定期對所屬范圍的網絡管理人員進行技術培訓，舉辦各類培訓班。 4 整個系統(tǒng)的建設，應用是關鍵。 3）軟件安全保密 操作系統(tǒng)、系統(tǒng)程序、應用軟件運行穩(wěn)定，在應用軟件開發(fā)中，遵循安全、可靠、實用的原則，在充分利用現(xiàn)有的系統(tǒng)支持軟件基礎上，進行應用軟件的設計、開發(fā)。力求系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定的運行。主要產品，如服務器，網絡等 都支持開放的 CLIENT/SERVER 結構，并且，所選產品都遵循相應的標準。方案所推薦的主要技術和產品具有成熟、穩(wěn)定、實用的特點，并充分滿足教育局各個下屬單位園區(qū)網接入的需要。國家在《關于深化教育改革全面推進素質教育的決定》中明確提出：要大力提高教育技術手段的現(xiàn)代化水平和教育信息化程度，加強經濟實用型平臺系統(tǒng)和校園網或局域網的建設。在當今知識經濟時代， 競爭歸根到底是科教興國戰(zhàn)略，將教育擺到了重中之重的位置。我們的根本原則就是能最大限度地滿足通遼市教育城域網數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)建設實際的需要。 本系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng)，網絡產品具開放性，采用 TCP/IP 協(xié)議作為主協(xié)議。 具有高可靠性和安全性 本方案所采用的主要產品采用可靠性設計，服務器采用高可靠性技術。 ☆ 硬件設備安全性 在網絡主設備及主服務器的選擇上，考慮到其可靠性，如：網絡接口冗余、支持熱插拔、電源可實現(xiàn)均衡負載和冗余、熱備份等。 ☆ 保證數(shù)據(jù)完整性 系統(tǒng)結構選用 Client/Server 體系結構，數(shù)據(jù)庫選用大型關系數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存放在主機數(shù)據(jù)庫中，并配有數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)恢復、錯誤處理功能，可充分保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。 廣域網連接部分 廣域網連接部分主要包括各個校園網的接入，各個學校的園區(qū)網可以根據(jù)各地的實際情況通過公用數(shù)據(jù)網或公用電話網或無線接入。 通遼市教育城域網數(shù)據(jù)中心網絡建設目標是將教育局的各種 PC 機、工作站等，通過高性能的網絡，連接到各種服務器上，組成分布式的計算環(huán)境，使其成為提高辦公、管理水平必不可少的網絡支撐環(huán)境。 設計的依據(jù)與原則 設計依據(jù) 1）中國教學和科研計算機網絡（ CERNET）工程技術規(guī)范書 2）中華人民共和國計算機信息網絡國際聯(lián)網管理暫行規(guī)定 3）有關的網絡技術國際標準 4） RFC 有關文件 7 設計原則 1）開放原則 采用開放標準； 采用開放技術； 采用開放結構； 采用開放系統(tǒng)組件； 2）可靠原則 設計結果穩(wěn)定可靠，具有高 MIBF（平均無故障時間）和 MTBR（平均無故障率），采用開放用戶接口。 9）可擴展性 能夠在規(guī)模和性能兩個方向上進行擴展，擴展后的性能有大幅度提高。此外 ATM 與傳統(tǒng)通訊協(xié)議如SNA、 DECNet、 NETWARE 等的互操作還有限。 快速以太網與以太網采用相同的幀格式，無需任何轉變，大大提高了轉發(fā)速度。 ● 支持交換方式，有全雙工方式通訊的產品。采用基于包交換 的第三層交換機，網絡的配置、設備和軟件都不需要變動，能夠實現(xiàn)基于包的安全控制。另外為了在整個網絡上實現(xiàn)虛擬網劃分，第三層交換機還必須支持分布式的虛擬網設置。他們是邏輯的連接在一起，而不是物理的連接在一起。所采用的設備 CISCO 快速以太網交換機可以提供強大的支持虛假網的性能。 13 ▲ 子網的分割 由于以節(jié)點為子網劃分依據(jù)，每個子網范圍較大，可能包括幾個部門，不利于管理，也容易發(fā)生 IP 地址盜用問題，不利于計費，因此應該根據(jù)具體情況分割成為小子網，從而進行以小子網為單位的管理。 Intel 路由器支持目前所有的主要網絡協(xié)議和路由協(xié)議： WAN 的接口支持 、 FrameRelay、 ISDN 等，并且它有擴展插槽，支持所有的 LAN 接口。 網絡管理 網絡管理對于一個大型 化的網絡是至關重要的，同時也具有挑戰(zhàn)性。 為了解決這一問題，在充分運用現(xiàn)代科學技術的基礎上，多媒體的網上教育系統(tǒng)應運而生。 由此，我們對主機系統(tǒng)的需求進行分析，概括如下： ? 用途 能提供 WWW、 Email、 DNS、 FTP、 News、 BBS、 DataBase 服務、多媒體教學、視頻點播、上網記費 、 網絡管理 及 OA 系統(tǒng) 等功能。此單一系統(tǒng)為客戶工作站提供高可靠性的服務。當一個應用服務發(fā)生故障時，應用服務將被重新啟動或被另一臺服務器接管。 它分為三種模式： ? 被動式備份服務器 （ Standby） 指一臺為主服務器，一臺為輔服務器，輔服務器備份服 務器數(shù)據(jù)，當主服務器發(fā)生故障時接替其工作。 ? 從安全的角度出發(fā)： 雙機雙控容錯系統(tǒng)的硬件設計保證了系統(tǒng)可支持安全的多次切換。 主機系統(tǒng)存儲的實現(xiàn) 一、 概述 存儲建設 的關鍵 19 教育電子化的各種方式的基礎就是各種多媒體數(shù)據(jù)，在現(xiàn)有 IP 校園網絡上的級中存儲，共享與傳輸。所以，如何構建一個高可用性、可擴展性、可管理性的多媒體數(shù)據(jù)