校园信息网络的设计与实现

1[内容摘要]校园网的设计：需求分析,统一规划，分布实现；网络系统的设计；应用系统的设计；网络实现的易操作性；利用设计平台对校园网运行情况进行测试、分析和监控，迅速判断、查找、排除网络故障；校园网的实现，注意安全管理。[关键词]校园网、信息、设计、实现、测试、管理、安全校园信息网络的设计与实现引言随着信息时代的到来，社会对高技术、高素质、复合型人才的需求进一步增加，传统的教育方式和管理已经很难适应新的社会需求，学校应首先在老师和学生中普及计算机知识。正如学习外语需要有语言环境一样，学计算机也需要环境，而校园网最能提供这种环境。本人几年来刻苦钻研互联网技术，总结了校园网设计和管理的一些心得，希望与广大信息技术工作者分享。校园网的设计直接影响着校园网的管理，是我们讨论的重中之重，它应注重实用性和先进性，开放2性和标准化，可靠性和安全性，经济性和可扩充性，使用有限的资金为学校提供贴切而有效的服务。近年来，校园网络的设计在中学掀起一股热潮，许多中学都建起了自己的校园网，形成了一个覆盖全国的计算机网并通过专线与internet连通。这一方面加强了学校与国内外的联系，有利于及时了解国内的信息，有助于提高学校的科研教学水平；另一方面，校园网的建立及以其为基础的管理信息系统的开发，也有利于各学校管理水平的提高。也有利于中学信息课的开展，提高了学生运用知识的能力。设计校园网对每个学校来说都不是一件容易的事情，校园网不只是涉及技术方面，而是包括网络设施、应用平台、信息资源、专业应用、人员素质等众多成份的综合化、信息化教学管理环境系统。应此每个校园网的设计、实现都要经过周密的论证、谨慎的决策、专业人员的研究和紧张的施工。根据实践经验和研究，作者认为，在设计与设计校园网的过程中，要着重把握好以下几方面的关键问题：一、确立设计校园网的目标1.确立校园网设计的目标，不仅要考虑技术方面，更要考虑环境、实现和管理等，必须与学校各方面改革、设计相结合，与学校长远发展相结合，科学论证和决策。根据这样的使用要求：设计一个技术先进、扩展性强、能覆盖全校主要楼宇的校园主干网络，将学校的各种pc机、工作站、交换机、路由器、终端设备互相连接起来，组成校园局域网，形成结构合理、整个校园互相沟通的校园计算机网络系统。在此基础上建立的校园网应具备以下三点应用目标：首先，学校的目的是通过教学过程来培养人才，因此对教学过程提供直接支持应是校园的基本功能。其次，校园网必须能够支持学校的日常办公和管理。再次，与interent的联接也是校园网的基本功能之一。联接interent可以使学校把目光投向更广阔的社会空间。大大扩展师生获取知识的途径，还可以增强校内外的沟通以及自由地发布教育消息。32.学校校园网建设，要为教育教学服务，为促进学校教育现代化服务，要紧密结合教育教学的需要和经济承受能力，本着高效、实用的原则，有计划、有重点、分层次、积极稳妥地推进校园网建设。考虑到我们学校的经费、师资水平、网络管理的经验，我们建设校园网采取分块上马、区域联合的总方针，先上图书微机管理系统、校园办公管理系统、再上多媒体教学系统，直至连接internet。分块上马又不失总体规划，考虑计算机硬件、软件更新换代速度之快的因素，我们提出：总体规划十五年不落后，局域网络有较大扩展性。如：网络布线采用总线型拓扑，星型拓扑相结合，即楼与楼之间采取4蕊多模光纤连接的总线型拓扑方式，在同幢大楼内采用超五类双绞线和100mbit/s交换机星形拓扑方式。这种结构最大优点：局域网络故障检修容易，方便增加和拆除站点，提高网络的安全性与扩展性能。二、校园网设计分析:1.作为不同类别的学校，对校园网的需求也不同。因此在设计网络时应先分析本校校园网所应具备的功能。我校作为一个全区质量监督学校、片区龙头校，在学校工作的各个方面都应起带头作用。因此我校的校园网在学校管理和教学教研各方面应全面应用。(1)学校管理：随着教育现代化改革步伐的加快，计算机在学校管理领域应该被广泛应用，以提高管理效率和质量。学校管理主要体现在校长管理系统（校长有权及时了解各部门的工作情况、布置学校的各项工作和发展计划）、教务教导管理系统（学生档案管理电子化、排课、成绩统计等）、办公管理系统(学校的日常活动、教职工管理)和总务管理系统（学校后勤工作管理、学校财产管理、工资管理等）等。学生管理系统（学生作业的检查与评定、电子点名、学生监控、跟踪辅导）总之，学校办公管理网络化、信息化必然对学校的现代化和信息化起到巨大的推动作用。4(2)教学教研：现代教育技术的应用，可以弥补传统教学的不足，提高教学质量。主要体现在计算机辅助教学（校园网把网络和多媒体技术与现代教育理论有机结合起来，创造一种新的教育理念）、提高授课效率和密度、远程教学和在线辅导、教育资源共享和开发课件集体化等。2.在校园网络建设中，若只重视硬件建设，而轻视软件投入就等于有路无车，根本无法发挥路的作用。所以我们在校园网硬件建设的同时，注重管理软件的开发、选择与使用方法的积累。鉴于我们学校网络技术力量的现有水平，我校决定：大型管理软件如图书管理软件、学校办公管理软件等，坚持正版，选择专业公司开发的软件。坚持正版，使我们使用的数据合法化。专业公司开发的软件，我们在使用过程中能够接受其技术上指导，并不断获得免费升级的软件，使我们始终使用的是最优秀、最成熟的软件。从而保证我们学校建立的教学、办公数据规范化，连续性，有利于对外交流。例如，图书管理软件我们选用福建省教委推荐的大连博菲特公司开发的软件，经过两年运作，证明该软件容易操作，安全稳定。学校办公管理软件我们选用国家教育部鉴定通过的zdnet''99校园网软件平台，该软件数据小、运行快、稳定，并且符合当今流行的web方式设计，各工作站可通过ie流览器链接使用，具有方便上英特网，方便维护等特点。我们还购买k-12中国中小学教育教学网站开发的k-12教育资源库，该库有大量的教学参考资料，数十万个图片、动画、音效等课件素材，以及翔实浩翰的知识博览。即可为教的备课、教研活动提供了大量教学资料与素材，又可做为扩大学生视野、兴趣、知识面的第二课堂学习材料。购置以上软件与光盘资料，我们学校是花了一笔钱，但也使我校的教学水平、管理水平上了一个新台阶，应该说是效益大于支出。3.一个高效的校园网应该同时具有路车货驾驶员四个条件。路就是校园网的网络系统。车就是运行在校园网硬件网络系统上应用系统。货就是应用5系统上装载的数据。驾驶员就是校园网使用人员-主要包括网络管理人员、行政人员、教师。有了路车货，还必须要有合格的驾驶员，所以培养网络管理人员、行政人员、教师，使用现代化管理设备和现代化教育技术是当务之急。我校成立了以学校领导为组长的校园网络管理小组，采取了走出去、请进来、边学习、边实践的方法，学习网络管理经验，保证校园网运行的稳定与安全，解决善未入门或刚刚入门的教师、行政人员使用电脑登录校园网易产生故障的后顾之忧。在我们学校里，对校园网的设备不怕使用，就怕不用，提倡人人会电脑，教学、管理用电脑。定期组织不同水平级别的电脑学习班，举行多媒体课件设计的交流会等等，学习运用现代管理技术、现代教学技术尉为风气。目前学校行政办公正在实现电脑化，50岁以下的教师要求能够通过校园网索取k-12教育资源库的教学资料，能够使用电脑编写教案，打印试卷与练习，年青教师能够设计多媒体课件。三.校园网的技术方案设计与实现：校园网的设计应尽量采用符合国际工业标准的、比较成熟的技术，兼顾网络技术的发展方向，选择结构化、可扩充、多用途功能完善的网络产品，保证网络在较长时间内不落后。同时网络设计应结构合理，在通信网络、资源配置、系统服务和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。另外网络应坚持高效实用的原则，着眼于教学、科研、管理的实际需要，用有限的资金优先解决工作急需的问题。校园网的技术方案设计分以下几步：（1）网络体系结构的选择网络体系结构是指计算机通讯系统的整体设计，它为网络软件、硬件及网络通讯协议、数据存取控制和拓扑结构提供标准。因此网络体系结构的选择是实现校园网设计目标的核心环节。在充分了解各种网络的特点、性能、价格的基础上，根据学校的实际应用，考虑学校能够投入的资金及现有的设备、将来的升级问题，设备的采用可以追求品牌和先进性、局域网和其它资源情况，进行综合分析，确定符合6自己需要、有利于开发利用、有利于发展扩充、性能价格比高的网络方案。校园网是局域网中的一类，按传输速率分主要有10m以太网、100m以太网和千兆以太网三种。10m以太网不足以满足教学中多媒体信息的传输，所以不作考虑。千兆以太网又太昂贵，因此采用主干千兆、桌面百兆混合的结构。各楼之间距离较远，而且各楼相当于一个小型的局域网，在网络中心与各楼之间使用光纤，这样数据传输速度、质量都会得到保证。各楼采用百兆交换机，使得计算机数据交换自如。为了管理方便，在办公楼设立网络中心，网络中心由4台可堆叠式交换机（含光纤模块）组成，既满足办公楼各处室计算机的连接，同时完成各楼计算机的数据交换工作。使用ddn专线联入因特网，使学校与外界的信息交流畅通无阻。同时配备了硬件防火墙和网关设备，使整个校园内部的安全得到一定的保证。在网络中心配备了4台服务器和一台光盘塔，其中两台采用dell的高端服务器（双cpu、大内存1g、高容量磁盘）分别作为数据服务器和网站服务器；一台采用dell的中端服务器，仅提供因特网的接入服务；一台使用acer服务器作为图书馆管理之用。这些服务器皆使用光纤与中心交换机连接，保证数据传输速度。办公楼配备为各处室配备品牌计算机、1间多功能会议室和1间电子备课室（20台计算机、数码摄像机、数码相机、刻录机、采集卡、录象机、dvd等）；实验楼配备了3间多媒体网络教室，每间60台和9间多功能教室；教学楼44间教室配备了三机一幕（计算机、液晶投影仪、实物投影仪和电动银幕）；图书馆配备1间电子阅览室，这些计算机都已联入校园网，并可通过网络中心访问因特网。整个校园网的关键在网络设备，设备性能的好坏直接影响到校园网的性能。还有设计网络时，在够用的情况下应考虑将来设备的增加，比如交换机使用的数量、型号。这样才不会为了添加一台计算机而去买一个交换机。整个网络中心的投资7大概在50万左右，我认为对一个中型的中学来说是差不多的。各个学校应该从自己学校的规模、资金方面去考虑投资，比如可以采用一些国有品牌的服务器等。目前，fddi在100mbps传输技术上最成熟，但其基于带宽共享的传输技术从本质上限制了大量多媒体通讯同时进行的可能性，且支持数字化语音、图像的新一代fddi标准迟迟未能发展出来，fddi正在被atm和千兆位以太网技术迅速取代。作为一种全新的技术，千兆以太网是快速以太网的延续，是性价比很高的一种主干网技术，但由于千兆以太网所涉及的标准还没有全部确定，各厂家间的兼容性也有待测试，使其不能提供严格服务质量保证。在对传送视频应用等响应时间不可预测的网络中，千兆以太网将不是最佳选择。atm技术的出现比千兆以太网早了三年多，而且目前的atm网络市场相当繁荣，atm能提供较高的网络带宽和服务质量控制，具有适合于语音、视频、数据传输的特点。考虑到多媒体技术的迅速发展和现代学校教学中大量多媒体课件的开发应用，目前一种能满足网上大量多媒体信息传递的需要，比较先进和稳定的方案是采用atm作主干，局域网和用户端仍采用以太交换网的方案。（2）确定合适的网络拓扑结构当计算机台数较多或可靠性要求高时，优先考虑采用星型或树型连接；对于少数几台距离较远或可靠性要求不高，共享任务不繁重，可考虑用一根电缆进行总线型连接。实际的拓扑结构常为以上两种方式的综合。（3）设备的选择与布线系统的设计选择网络设备，首先要符合cernet、internet等国内、国际联网标准；其实要能支持多种网络协议，如tcp/ip、ipx、decnet、netbeui等常用网络协议，具有良好的可靠性、可扩充性和可管理性；第三，价格在预算范围内，有良好的性能价格比；第四，应选择信誉高的网