【文章內(nèi)容簡介】 絡(luò)的依賴也越來越強，隨時隨地能夠從網(wǎng)絡(luò)獲得相要的資源成為教育用戶追求的目標。一般來說，如教室、圖書館、會議室等地方一般是不可能布設(shè)太多信息點的，但是隨著學生中筆記本電腦的普及和現(xiàn)代化教學的普及，上述場所往往在同一時刻有大量的電腦，而目前的有線校園網(wǎng)沒有辦法使學生們在這些區(qū)域都能夠上網(wǎng)。采用無線方式，在有限的信息點上連接無線接入器，就可以輕松 地 從一個信息點擴展到成百上千個信息點的應用。 在信息化的今天，人們 已經(jīng)把網(wǎng)絡(luò)當成獲取信息的重要的源泉，而 WEB 應用則起到了舉足輕重的作用。絕大多數(shù)的人都是通過瀏覽 WEB 頁面來獲取新知。校園網(wǎng)應該是寬帶上網(wǎng)的前沿陣地，學生們可以通過網(wǎng)絡(luò)獲取豐富的知識，增加與其他學校學生，甚至其他國家學生交流的機會。寬帶的網(wǎng)絡(luò)相比窄帶的撥號有著非常大的優(yōu)勢，通過寬帶上網(wǎng)就能夠真正實現(xiàn)網(wǎng)上沖浪。 服務(wù)系統(tǒng)需求 教學區(qū)、宿舍區(qū)用戶對校園網(wǎng)、教育網(wǎng)、 Inter 的訪問有相應的認證措施和計費策略。 采用雙網(wǎng)形式，即校園網(wǎng)和寬帶。校園網(wǎng)用戶通過給定的帳號上網(wǎng)，防止盜用 IP 等現(xiàn)象的發(fā)生；寬帶用戶由電信分配 IP，不同的上網(wǎng)方式對應不同的計費策略。 硬件需求 硬件是架構(gòu)校園網(wǎng)的基礎(chǔ) ,選擇硬件產(chǎn)品時，需要選擇兼容性好、擴展性強的設(shè)備，并且在選擇過程中綜合設(shè)備的性能價格等多方面的因素，而且該設(shè)備廠家必須能夠提供良 5 好的售前及售后服務(wù)，解除用戶的后顧之憂，所以在校園網(wǎng)硬件架構(gòu)上，包含了許多方面，可以分成以下幾個方面： 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選擇主要指網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、防火墻、無線控制器、交換機及路由器等，而 中心交換機和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)的核心。 ：它是整個校園網(wǎng)中最重要的設(shè)備，它的選擇應該遵從高可靠性、高性能、高吞吐能力和具有友好的人機界面的特點。根據(jù)校園網(wǎng)的特點，可設(shè)置有 服務(wù)器、ftp 服務(wù)器、語音服務(wù)器等。有條件的還可以設(shè)置視頻點播服務(wù)器，可以實現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò)參與視頻圖像的點播和廣播。 ：在選擇交換機設(shè)備時用戶一定要考慮管理的問題。尤其是針對規(guī)模較大的校園網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，管理型的交換機被普遍使用。如果建立的只是小型網(wǎng)絡(luò)，不需要使用中心網(wǎng)絡(luò)管理機制，應該購買普通無管理能力的交換機，節(jié)省這筆 資金 。 (Router)：它用于連接網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、物理層，執(zhí)行不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換，是內(nèi)網(wǎng)區(qū)用戶訪問 Inter 不可缺少的設(shè)備，為了內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全及限制內(nèi)網(wǎng)區(qū)用戶對外部網(wǎng)絡(luò)的訪問權(quán)限，在校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中心可以設(shè)置一臺具有防火墻功能的路由器，通過廣域網(wǎng)接口經(jīng)由 DDN 專線（或 ADSL）接入中國教育科研網(wǎng)。路由器上的一個以太網(wǎng)接口作為內(nèi)網(wǎng)連接端口，另一個可以用作校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器組等對外網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)段使用的端口。 （ Fire Wall）：也稱防護墻，它是一項信息安全的防護系統(tǒng)，依 照特定的規(guī)則，允許或是限制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過。防火墻的一端連接企事業(yè)單位內(nèi)部的局域網(wǎng)，而另一端則連接著互聯(lián)網(wǎng)。所有的內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)之間的通信都要經(jīng)過防火墻。 防火墻的基本特性：內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)之間的所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流都必須經(jīng)過防火墻；只有符合安全策略的數(shù)據(jù)流才能通過防火墻；防火墻自身應具有非常強的抗攻擊免疫力。 傳輸介質(zhì)的選擇 在從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，適當考慮成本。由于校園網(wǎng)分布范圍較廣，從核心交換機到匯聚交換機之間，線纜全部使用單模光纖。 校園網(wǎng)安全需求 校園網(wǎng)絡(luò)作為學校重要的基礎(chǔ)設(shè)施，擔當著學校教學、科研、管理和對外交流等許多角色。校園網(wǎng)安全狀況直接影響著學校的教學活動。 校園網(wǎng)絡(luò)安全主要考慮以下幾方面要求：各個部門、系所訪問網(wǎng)絡(luò)的控制，各單位之間在未經(jīng)授權(quán)的情況下，不能相互訪問。內(nèi)部網(wǎng)中要建立防火墻，即禁止外部用戶未經(jīng)許 6 可訪問內(nèi)部的數(shù)據(jù)，或者內(nèi)部用戶未經(jīng)許可訪問外部數(shù)據(jù)。 對安全問題的考慮主要是兩個方面：校園網(wǎng) 是一個開放的系統(tǒng)，它不需要與政府或商業(yè)公司的一樣的網(wǎng)絡(luò)安全保密性；校園網(wǎng)應該安全的，它不應該受到惡意的攻擊而無法運行， 一些科研成果也不應該對任何人都開放。主要利用虛擬局域網(wǎng)技術(shù)和防火墻技術(shù)來合理解決安全與開放的問題。 7 第 2 章 設(shè)計目標和設(shè)計原則 校園網(wǎng)設(shè)計目標 上網(wǎng)主體區(qū)為學生宿舍和辦公區(qū)域，所以本次重點建設(shè)針對學生宿舍和辦公區(qū)以及實驗樓的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。考慮今后會大量使用無線網(wǎng)，本次的方案在非主體區(qū)將采用無線網(wǎng)絡(luò)進行覆蓋，比如圖使館、階梯教室、活動中心等人員流動 頻繁 的區(qū)域。 由于要保證辦公網(wǎng)的正常使用，本次方案將把宿舍區(qū)和辦公區(qū)進行分劃，以確保辦公區(qū)的網(wǎng)絡(luò)不受學生宿舍區(qū)的影響。實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的最大化應用?？紤]學生網(wǎng)絡(luò)使用不同，采用雙網(wǎng)方式，可以由學生決定上校園網(wǎng)或是互聯(lián)網(wǎng)。充分考慮系統(tǒng)的各種應用服務(wù)器的資源占用情況，結(jié)合學校的發(fā)展配置相應得當?shù)母鞣N應用服務(wù)器及其相應軟件。由于組網(wǎng)方案特殊性，把網(wǎng)絡(luò)分成三層進行配置，核心層使雙核心冗余，匯聚層和接入層均采用星型。 設(shè)計原則 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的基本原則 校園網(wǎng)建設(shè)是一項大型網(wǎng)絡(luò)工程，各個學校需要根據(jù)自身的實際情況來制定網(wǎng)絡(luò) 設(shè)計原則。該學校網(wǎng)絡(luò)需要具有包括圖書信息、學校行政辦公等綜合業(yè)務(wù)信息管理系統(tǒng)，為廣大教職工、科研人員和學生提供一個在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進行教學和科研工作的先進平臺。校園網(wǎng)覆蓋整個學校校園，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計一般應遵循下列 5 個基 本原則： 網(wǎng)絡(luò)必須是可靠的，包括網(wǎng)絡(luò)物理級 別 的可靠性，如服務(wù)器、風扇、電源、線路等；以及網(wǎng)絡(luò)邏輯級 別 的可靠性，如路由、交換的匯聚，鏈路冗余，負載均衡等。網(wǎng)絡(luò)必須具有足夠高的性能，滿足業(yè)務(wù)的需要。 由于學校資金并不是很充足，不可能 一步到位。另一方面，學校的應用水平參差不齊，某些系統(tǒng)即使安裝了也利用不起來，因此，在校園網(wǎng)的建設(shè)過程中，系統(tǒng)建設(shè)應始終貫徹面向應用，注重實效的方針，堅持實用、經(jīng)濟的原則。 和易 升級性 系統(tǒng)要有可擴展性和易 升級性，隨著學院 不斷的擴招，業(yè)務(wù)的增長和應用水平的提高，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)和信息流將按指數(shù) 增長，需要網(wǎng)絡(luò)有很好的可擴展性，并能隨著技術(shù)的發(fā)展不斷升級。設(shè)備應選用符合國際標準的系統(tǒng)和產(chǎn)品，以保證系統(tǒng)具有較長的生命力和擴展 8 能力，滿足將來系統(tǒng)升級的要求。 、易維護 由于校園骨干網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)模龐大，應用豐富而復雜，需要網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有良好的可管理性，網(wǎng)管系統(tǒng)具有監(jiān)測、故障診斷、故障隔離、過濾設(shè)置等功能，以便于系統(tǒng)的管理和維護。同時應盡可能選取集成度高、模塊可通用的產(chǎn)品，以便于管理和維護。 此次校園網(wǎng)的設(shè)計原則 校園網(wǎng)是為學校師生提供教學、管理、科研和綜合信息服務(wù)的寬帶多媒體網(wǎng)絡(luò)；是學校信息化教學環(huán)境的基礎(chǔ)設(shè)施和實現(xiàn)各項管理的物質(zhì)基礎(chǔ)；是建立遠程教育體系的基本保證。采用成熟、先進的技術(shù)和設(shè)計思想，運用現(xiàn)有的系統(tǒng)集成的技術(shù)，強調(diào)系統(tǒng)先進、實用、開放、安全、使用方便和易于擴充等特點，突出系統(tǒng)功能的完善，實現(xiàn)辦公現(xiàn)代化、信息資源化和傳輸網(wǎng)絡(luò)化。其設(shè)計方案應注意以下原則： 技術(shù)上的先進性將保證處理數(shù)據(jù)的高效率、系統(tǒng)工作的靈活性、網(wǎng)絡(luò)的可靠性，技術(shù)上的先進性也使系統(tǒng)的擴充和維護變得十分簡單。 從網(wǎng)絡(luò)骨干線路的冗余備份、網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備的冗余備份和電源冗余備份等方面保證成都信息工程學院校園網(wǎng)的可靠性。 網(wǎng)絡(luò)管理基于 SNMP，并支持 RMON 和 RMON2，以及標準的 MIB。利用模塊化的管理界面和簡潔的操作方式，合理的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃策略，提供強大的網(wǎng)絡(luò)管理功能。一體化的網(wǎng)絡(luò)管理使網(wǎng)絡(luò)日常的維護和操作變得直觀，便捷和高效。 內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)之間、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部公共網(wǎng)之間的互聯(lián)，利用 VLAN 、防火墻等對訪問進行控制，確保網(wǎng)絡(luò)的安全。 學校規(guī)模在不斷擴大，用戶數(shù)在持續(xù)增加，要求網(wǎng)絡(luò)具有很好的擴展性，能夠根據(jù)需要繼續(xù)逐步升級 。 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計在性能價格比方面充分體現(xiàn)系統(tǒng)的實用性，既要采用先進的技術(shù)，又能在經(jīng)費允許的條件下實現(xiàn)建網(wǎng)目標。 模塊化設(shè)計原則 所謂模塊化就是將把整個網(wǎng)絡(luò)按功能和安全需求分為若干個組件，這些組件之間有一定的安全邊界，組件內(nèi)部有完整的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。模塊化設(shè)計的好處在于： ； ； ； 9 。 一個完整的模塊化設(shè)計如圖 21 所示。 圖 21 模塊化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 圖 校園網(wǎng)的設(shè)計可以借鑒這種思想，對各種不同種類，不同安全等級的業(yè)務(wù)進行模塊劃分，相互之間的訪問將受到控制。當然，在實際情況中并不一定要求嚴格按照上述模塊劃分，而是根據(jù)實際情況靈活運用，做適當?shù)牟脺p與調(diào)整。 層次化的設(shè)計 對于大型網(wǎng)絡(luò)，可以采用典型的“核心層 匯聚層 接入層”層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計模型。如圖 22 所示。 圖 22 層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 圖 10 核心層 : 核心層的功能主要是實現(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)之間的優(yōu)化傳輸，骨干層設(shè)計任務(wù)的重點通常是冗余能力、可靠性和高速的傳輸。網(wǎng)絡(luò)的控制功能最好盡量少在骨干層上實施。核心層一直被認為是所有流量的最終承受者和匯聚者，所以對核心層的設(shè)計以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的要求十分嚴格。核心層設(shè)備將占投資的主要部分。 核心層需要考慮冗余設(shè)計。 匯聚層 : 匯聚層顧名思義就是作為接入層到骨干層的匯聚，通常為訪問層與骨干層實現(xiàn)基于策略的網(wǎng)絡(luò)間連接。匯聚層主要由三層交換機組成，提供對網(wǎng)絡(luò)流量模式控制、服務(wù)訪問控制 、 QoS、定義路由路徑度量 （ path metric）和路由協(xié)議通告網(wǎng)絡(luò)的控制。 接入層 : 接入層作為各模塊到交換骨干的連接，根據(jù)不同模塊進行邏輯子網(wǎng)劃分，并通過 VLAN 技術(shù)實現(xiàn)子網(wǎng)之間的隔離。訪問層主要功能在于隔離模塊間的廣播流量，避免不同模塊之間相互影響。訪問層主要通過二層交換機組成。 “核心層 匯聚層 訪問層”層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計模型有如下優(yōu)點： 遵循層次化模型網(wǎng)絡(luò)比扁平式網(wǎng)絡(luò)更具有的伸縮性和可管理性，因為各功能網(wǎng)絡(luò)通過模塊化實現(xiàn)，潛在問題更易于識別。 每一層的功能性清晰劃分，簡化每一層的實現(xiàn)。 每一層的功能經(jīng)過良好定義，網(wǎng)絡(luò)更為簡單，有助于故障的隔離。模塊化設(shè)計也有效限制故障影響范圍。 層次化的功能劃分，整個網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和管理更為簡單。 11 第 3 章 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架和主要應用技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 安陽工學院網(wǎng)絡(luò)設(shè)計上規(guī)劃為 3 個大的區(qū)域，分別為宿舍區(qū)、教學區(qū)和綜合區(qū)。其中宿舍區(qū)包含 16 號宿舍樓；其中教學區(qū)分為 11 棟教學樓 14 個學院，綜合區(qū)包括圖書館、3 棟階梯教室 、 1 棟科研樓、 1 棟辦公樓、餐廳和活動中心。 我們將圖書館作為中心，對全院的網(wǎng)絡(luò)進行控制，并將網(wǎng)絡(luò)分為：宿舍區(qū)、教學樓區(qū)、綜合區(qū)，其中綜合區(qū)包括有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)。 首先向大家大概闡述安陽工學院校園網(wǎng)邏輯拓撲如圖 31 所示。 圖 31 安陽工學院園區(qū)網(wǎng)邏輯拓撲 圖 校園網(wǎng)整體采用核心層、區(qū)域匯聚、樓宇 匯聚、接入層 4 層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在每個區(qū)域的局域網(wǎng)采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即：區(qū)域核心 樓宇匯聚 樓宇接入。具體拓撲如圖 32 所示。 12 圖 32 區(qū)域拓撲圖 校園網(wǎng)的全局物理拓撲如圖 33 所示。 圖 33 校園網(wǎng)整體拓撲圖 網(wǎng)絡(luò)中應用的主要技術(shù) 路由技術(shù) 路由協(xié)議通過在路由器之間共享路由信息來支持可路由協(xié)議。路由信息在相鄰路由器之間傳遞，確保所有路由器知道到其它網(wǎng)段的路徑?？傊?，路由協(xié)議生成了路由表，描述 13 了網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，執(zhí)行路由選擇和數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)功能。路由協(xié)議是用來確定到達路徑的，它包括動態(tài)路由協(xié)議和靜態(tài)路由協(xié)議。靜態(tài)路由需要管理員手動指定，并且不會隨網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的變化而變化， 因此靜態(tài)路由僅適用于小型網(wǎng)絡(luò)。動態(tài)路由協(xié)議可自動根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)的 變化而調(diào)整路由，比較智能，適 用于大中型網(wǎng)絡(luò)。 本次校園網(wǎng)設(shè)計中采用開放最短路徑優(yōu)先路由協(xié)議（ OSPF）。 OSPF 是動態(tài)路由協(xié)議，基于鏈路狀態(tài)算法，可以自動根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的變化調(diào)整選擇路徑，不受網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的限制。同時，采用組播泛洪，觸發(fā)更新，使網(wǎng)絡(luò)收斂速度快。除此之外， OSPF 還具有如下優(yōu)點：支持無類域間路由（ CIDR），支持區(qū)域劃分，無路由自環(huán)，支持多路徑等價和不等價負載均衡，支持簡單口令和 MD5 認證。 HSRP 熱備份路由器協(xié)議（ HSRP）的設(shè)計目標是支持特定情況下 IP 流量失敗轉(zhuǎn)移不會引起混亂、并允許主機使用單路由器，以及即使在實際第一跳路由器使用失敗的情形下仍能維護路由器間的連通性。實現(xiàn) HSRP 的條件是系統(tǒng)中有多臺路 由器，它們組成一個“熱備份組”，這個組形成一個虛擬路由器。在任意 時刻，一個組內(nèi)只有一個路由器是活動的，并由它來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，