基于校园网的网络拓扑自动发现技术研究

基于校园网的网络拓扑自动发现技术研究21世纪是一个以数字化、网络化与信息化为核心的信息时代。信息技术的高速发展使得计算机网络发展的非常迅速，已经成为信息科学的一个新的分支。随着计算机网络的发展，校园网已经成为学校走向信息化时代的必然发展趋势，使我国教育管理向智能化发展。校园网络的规划设计是一项系统工程，不同的规划设计方案，可使网络存在较大的性能差异，它不仅体现在网络本身具备的技术特性和应用特点上，也体现了不同用户的各种需求，而校园网的建设必将对学校的信息化建设和教学素质的提高起到强大的推动作用，同时提供简单、有效、便捷的理想办公、教学环境。本文通过对学校园网建设的研究，着重从需求分析、校园网的设计、设备的选型、网络互联设备配置等方面进行了分析与描述，并给出了具体的设计方案。总体设计是校园网建设的总体思路和工程蓝图，是搞好校园网建设的核心任务。进行校园网总体设计，首先，进行对象研究和需求调查，弄清学校的性质、任务和改革发展的特点，对学校的信息化环境进行准确的描述，明确系统建设的需求和条件；其次，在应用需求分析的基础上，确定学校Intranet服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标；第三，确定网络拓朴结构和功能，根据应用需求、建设目标和学校主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求；第五，规划安排校园网建设的实施步骤。网络拓扑结构的获得对于校园网的网络管理具有十分重要的意义，是校园网络管理软件中一项非常基础的功能，校园网拓扑发现系统就是为了解决校园网络中的拓扑发现问题而开发的。SNMP协议在当前的校园网环境中广泛应用，利用SNMP的相关技术进行校园网拓扑结构的获取具有技术成熟，可行性强的特点。本系统的主要功能就是利用SNMP协议自动发现校园网络环境中的各种网络设备，并确定它们的连接信息，绘制出校园网络的拓扑结构图。校园网络拓扑发现系统的体系结构划分为三个层次：最下层是拓扑信息获取层，负责网络设备基础拓扑信息的采集，然后以一定的形式送到中间层；中间层是拓扑信息分析层，负责从收集到的基础拓扑数据中分析出网络拓扑结构；最上层为拓扑图形显示层，负责拓扑图的绘制和展示。校园网的设计目标简而言之是将各种不同应用的信息资源通过高性能的网络设备相互连接起来，形成校园区内部的Intranet系统，对外通过路由设备接入广域网。建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心，以现代网络技术为依托、技术先进、扩展性强、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、终端设备和局域网连接起来，并与有关广域网相连；在网上宣传和获取教育资源；在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软、硬件环境；开发各类信息库和应用系统，为学校各类人员提供充分的网络信息服务；系统总体设计本着总体规划、分布实施的原则，充分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性、良好的开放性、可扩展性，以及建设经济性。校园网络系统基本可分为校园网络中心、教学子网、办公子网、图书馆子网、宿舍子网及后勤子网等。校园网络中心设计主要包括主干网络的设计、校园网与Internet的互连、远程访问服务等。外部信息资源建设应包括以下几个功能：Internet功能、远程访问功能、电子邮件功能、以多媒体方式介绍学校的功能、讨论和交流功能、信息发布功能。各项功能均可通过相应的网络信息平台实现。1、西区光纤分布图2、东区光纤分布图网络中心形成了主干网，是整个校园网的总节点，并提供连接广域网和拨入服务，在主干网系统采用以太网结构。在方案中，中心机房放置着中心交换机、服务器群、路由器、机架MODEM等网络设备，这些设备以中心交换机作为中心，以星形拓朴结构通过双绞电缆线连接在一起。网络中心与子网的连接，是通过根据与子网的距离，通过光纤和双绞电缆线将中心交换机和子网的交换机连接起来。主干网采用Cisco产品Catalyst8540交换机，此交换机集成了原来的Catalyst5000和LS1010的功能,又增加了许多新的功能,有良好的可靠性、扩充能力和适应性,能支持各种高速的交换网络技术:FDDI,快速以太网，ATM及千兆位以太网络技术。为适应新的ATM标准,作了硬件上的准备。采用虚拟网络技术。虚拟网络是在交换式网络的基础上,结合增值软件建立起的一个可跨接不同物理网段、不同类型网段（如以太网、令牌环网等）的站点到站点的逻辑网络。从逻辑上对用户和相关资源进行分配,并设立相应的安全和访问权限,而不必考虑物理连接的方式，为网络管理和应用带来极大的方便和灵活性。各局域网以交换式以太网连接起来,保证了真正的虚拟网络的实现。一个站点可以属于多个VLAN。1、网络中心2、网络中心形成了主干网，是整个校园网的总节点，并提供连接广域网和拨入服务，在主干网系统采用以太网结构。在方案中，中心机房放置着中心交换机、服务器群、路由器、机架MODEM等网络设备，这些设备以中心交换机作为中心，以星形拓朴结构通过双绞电缆线连接在一起。网络中心与子网的连接，是通过根据与子网的距离，通过光纤和双绞电缆线将中心交换机和子网的交换机连接起来。2、信息交流功能(1)互联网信息服务--让学校了解世界，让世界了解学校(2)校内信息服务，信息的接收者就是信息的发布者3、学生学习功能网络使学生的学习方式发生了很大变化，他们利用网络自主学习，提高自己的学习能力。他们需要上网查了资料，将完成的作业利用电子邮件发送给了老师。鼓励学生们建立自己的网页，包括英语角、名站鉴赏、硬件长廊、编程作坊、会员网页、游戏论坛、电脑文化等栏目。4.图书馆功能，以图书馆为信息源图书馆可以开设面向教师开放的电子备课室和光盘阅览室，开设面向学生开放的电子阅览室。采购、分类编目、流通、查询、期刊等环节全面实行计算机自动化管理，可以在校园网提供网上在线书目检索服务，读者可以在网上实现检索图书、浏览全文、查阅借阅情况、办理预约及续借手续等。进而实现图书管理的电脑化和资料查询的网络化。5、办公子网学校管理机构作为学校的中枢管理系统，协调、组织整个学校工作的正常运行，为了能适应管理机构的功能，办公子网需要针对用户的权限，完成数据生成、修改、查询，进行办公自动化、人员资料管理、课程管理等方面的工作。办公子网与网络中心的信息通信比较多、每天要访问大量的数据，还有音频、视频等方面的需求，可以采用一个千兆光纤模块的交换机，在与网络中心的中心交换机通信时有足够的带宽，足以适应各种场合的应用。6、多媒体教学子网在多媒体教学活动中，需要有大量的视频、音频数据进行传输，而基于共享工作方式的集线器，其有限带宽、广播式工作模式不利于这些信号的传输。所以推荐采用交换机用为主要设备，只有在个别用户数目比较少、对信号质量要求不高时，采用集线器。多媒体教室与网络中心的数据通信一般不多，但距离比较远，可以根据教室的多少，增加二级交换机，各个教室采用端口数比较多的交换机。7、图书馆子网图书馆子网主要功能是在图书馆范围内进行计算机文献检索、电子阅读、计算机借还系统以及在校园网上进行文献检索等。由于图书、文献等多以文本的形式出现，数据量不大，可以采用集线器作为节点。图书馆子网中需要存储大量数据，所以要设置专用的数据库服务器作为数据存储、管理系统，数据存放在光盘塔、硬盘阵列等系统中，支持图书馆子网和校园网用户的访问和查询。图书馆子网与网络中心采用1000M带宽的交换机。8、宿舍子网学生和教师宿舍子网主要是通过100M接入层交换机实现互联。组建校园网的根本目的在于应用，而这之中，网络教学又是重点。要充分发挥校园网的作用，就需要在网络教学中体现。网络教学包括一系列的软、硬件系统。当然建立网络教学也需要建立起配套的网络办公软件。这是现在办公自动化的一个体现,可以大大的提高办公效率，具体办公系统如下：1、多媒体教学系统建立起基于多媒体的教学系统，在这中间充分利用多媒体教室的计算机、网络系统，为教学提供帮助。在相关软件配合下，实现现代化的教学。在这过程中，软件方面建立相应的CAI软件库。CAI软件库应做到学科齐全，内容丰富和形式多样，要适应不同学科，不同层次的课堂和个性化学习的需要。2、建立教学资料、课件库要保证网络为教学提供必要的辅助，除了在CAI软件外，就是建立相应的资料、课题库。这就包括参考资料，相关教师、学生信息，还有典型的专家教学案例，网络教学课件。其内容包括多方面的，可以是文本，如WORD文件，PowerPoint演示文件等；也可以是声像，如Flash教学文件，VCD，DVD，RM/RMVB，WMV教学录像资料。3、建立基于Internet/Intranet的网络办公系统目前，办公无纸化是一个趋势，办公无纸化就是指通过在Internet/Internet服务器建立相应的办公软件，并发布相应办公信息。各Internet/Internet客户端通过相应软件访问服务器资源，查看服务发布的各种信息。在这个过程中,网络办公系统包括处理日常事物，教学事务，学生信息管理，考试系统等。校园网络办公系统不仅要考虑到校园办公的实际需要，而且要增强信息管理和信息查询功能，为校园网领导提供相应信息服务，这样才能充分发挥校园网的优势，完成学校办公系统自动化的管理要求。系统在WEB浏览器上实现校园网的办公需求，应具体有如下功能：(1).办公自动化：包括公文流转、公文管理及日常办公事务处理等(2).信息服务：包括办公管理信息查询和日常信息服务，办公管理信息主要是学校的教务信息、学生信息、教职工信息、教学信息、财务信息、校园设备信息、多媒体信息、图书馆信息等。日常信息主要是学校相关介绍、新闻动态、教学信息、招生信息等。这要求系统能提供较强的扩充功能，并且学校可根据自己的需要，对信息进行修改和扩充。(3).信息共享：主要包括数据的共享，体现在数据转储、查询构造等。系统安全l应用系统的安全技术由于应用系统的复杂性，有关应用平台的安全问题是整个安全体系中最复杂的部分。下面的几个部分列出了在Internet/Intranet中主要的应用平台服务的安全问题及相关技术。1、WebServer应用安全WebServer是校园对外宣传、开展业务的重要基地。由于其重要性，成为Hacker攻击的首选目标之一。2、电子邮件系统安全电子邮件系统也是网络与外部必须开放的服务系统。由于电子邮件系统的复杂性，其被发现的安全漏洞非常多，并且危害很大。3、操作系统安全市场上几乎所有的操作系统均已发现有安全漏洞，并且越流行的操作系统发现的问题越多。对操作系统的安全，除了不断地增加安全补丁外，还需要：(1)检查系统设置(敏感数据的存放方式，访问控制，口令选择/更新)。(2)基于系统的安全监控系统。防毒技术l病毒防护技术病毒历来是信息系统安全的主要问题之一。由于网络的广泛互联，病毒的传播途径和速度大大加快。病毒防护的主要技术如下：(1)阻止病毒的传播。在防火墙、代理服务器、SMTP服务器、网络服务器、群件服务器上安装病毒过滤软件。在桌面PC安装病毒监控软件。(2)检查和清除病毒。使用防病毒软件检查和清除病毒。(3)病毒数据库的升级。病毒数据库应不断更新，并下发到桌面系统。(4)在防火墙、代理服务器及PC上安装Java及ActiveX控制扫描软件，禁止未经许可的控件下载和安装。结论:一个校园网络系统的组建需要从多方面进行考虑，不但涉及许多技术问题，而且包括网络设施、信息资源、专业应用、等众多成份的综合化以及信息化教学环境系统的建设。本文用言简意赅的语言描述了如何组建一个性能可靠技术先进、功能丰富的校园网系统。