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11111．引言自1995年中国教育科研网（CERNET）建成后，全国各大专院校的校园网建设也进入了个蓬勃发展的阶段。校园网的建成使用，对于提高教学和科研的质量、改善教学和科研的条件、加快学校信息化的发展、开展多媒体教学与研究、使教学多出精尖人才、使科研多出一流成果，有着十分重要而深远的意义。大学校园网网络系统是一个非常庞大而又复杂的系统，它不仅为现代化教学、综合信息管理和办公自动化等一系列的应用提供一个基本环境的平台，而且能为各种应用系统提供多种服务，使信息能够及时、准确的传给各系统。校园网在国内发展还不成熟，学校、媒体甚至计算机业界，对校园网都缺乏全面、深入的理解和认识，带有一定的盲目性和偏见。同时因为应用软件匮乏造成了只注重有形网络建设而忽略了无形文化建设的后果，使大多数校园网失去应有功效。建设校园网要经过周密的论证、谨慎的决策和紧张的施工。许多教训是当一堆设备变成网络的时候，学校的满腔热情也已冷却凝固；网建成了，问题也出现了：设计目标无法实现；应用软件缺乏，阻碍了设想实施；维护费用不堪承受等等。这就需要在网络建设实施前确定明确的设计目标。1.1设计目标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。具体而言这样的设计目标应该是：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。1.2设计思想进行校园网总体设计，首先要进行对象研究和需求调查，明确学校的性质、任务和改革发展的特点及系统建设的需求和条件，对学校的信息化环境进行准确的描述；其次，在应用需求分析的基础上，确定了学校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；第三是确定网络拓扑结构和功能，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，规划校园网建设的实施步骤。校园网总体设计方案的科学性，应该体现在以下基本要求方面：（1）整体规划安排；（2）先进性、开放性和标准化相结合；（3）结构合理，便于维护；（4）高效实用；（5）支持宽带多媒体业务；（6）能够实现快速信息交流、协同工作和形象展示。22222．需求分析2.1用户需求分析校园网应建设为一个计算机辅助教学、现代计算机校园网文化及办公自动化为核心，以现代网络技术为依托，技术先进、扩展性强、能覆盖全校主要楼宇的校园网主干网络，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，在内外沟通的校园计算机网络系统，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。系统总体设计应本着总体规划、分布实施的原则，总分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性，同时具有良好的开放性、可扩展性：信息结构多样化——校园网应用分为电子教学（多媒体教室、电子图书馆等）、办公管理和远程通讯（远程教学、互联网接入）三大部分内容：电子教学包含大量多媒体信息，办公管理以数据库为主，远程通讯则多为方式，因此数据成分复杂，不同类型数据对网络传输有不同的质量需求；安全可靠——校园网中同样有大量关于教学和档案管理的重要数据，不论是被损坏、丢失还是被窃取，都将带来极大的损失；操作方便，易于管理——校园网面向不同知识层次的教师、学生和办公人员，应用和管理应简便易行，界面友好，不宜太过专业化；经济实用——学校对网络建设的投入有限，因此要求建成的网络应经济实用，具备很高的性能价格比。随着校园网用户数目与新的应用需求不断增加，特别是网上多媒体及远程教育应用的展开，对校园网主干带宽提出了新的更高的要求，因此希望：.新的校园主干采用具有第三层交换功能的千兆位以太网（GigabitEthernet）以满足广大用户的各种要求。.新的主干建设应能保护校园网的已有投资，要求与原有ATM校园网实施最佳连接，并提供新校园网的管理方案与管理策略。.新的主干设备应能满足10，000用户接入访问的要求。.支持IP多目广播（Multicast）与服务质量（Qos）或服务类型(CoS)，满足远程教育的需要.支持虚拟网络（VLAN）。.网管软件应具备对接入层交换设备进行远程可操作的能力（如在网络中心对接入交换机进行针对端口IP过滤条件的远程设置）。2.2网络需求分析校园网的网络部分的设计应满足以下要求：1、主干网必须是高速局域网，能支持虚拟分段和多媒体应用。2、多媒体教室主要完成多媒体网络教学任务，要求支持60个用户同时上网。3、利用学校现有的小总机的闲置资源，为教职工提供低廉的家庭拨号入网服务，减少家庭市话线入网而长时间占线带来的话费大幅增加。拨号入网用户可以访问本校资源和视聆通，从而实现移动办公。4、支持图书馆网络和其它网络之间资源的双向访问。5、接入校园网的所有电脑应能访问视聆通的资源。6、网络要有足够的扩展能力，当网络扩大时，网络性能不会大幅度下降。7、网络要易于维护和管理，有方便的网络管理工具。8、网络应有一定的安全机制，防止滥用。2.3信息服务需求分析校园网在信息服务和应用方面应满足以下几个方面的需求：1、图书馆书目查询图书馆已经在Novell网络环境下建立了一个基于FOX数据库系统的图书管理系统，系统内已包含了详尽的图书目录，为了让师生简单快速地了解书目的情况，学校提出要在校园网上实现基于的书目查询服务，以便师生可以随时随地查询书目。2、学校主页学校应建立独立的服务器，在网上提供学校主页等服务，包括校情简介、学校新闻、校报（电子版）、招生信息以及校内电话号码和电子邮件地址查询等。3、邮件服务邮件服务使得师生可以自由地收发电子邮件（Email）。每个师生都可以拥有自己的私人邮箱，他们可以通过校园网上任意一台机器收发自己的信件。他们不仅可以在校内相互通信，而且还可以和视聆通的用户进行邮件交换。4、文件传输服务考虑到师生之间共享软件，校园网应提供文件传输服务（ftp）。文件传输服务器上存放各种各样自由软件和驱动程序，师生可以根据自己需要随时下载并把它们安装在本机上。5、系统应提供基本的Web开发和信息制作的平台2.4管理需求分析根据校方要求，学校的东西大楼，主楼，阶梯教室楼，办公楼（原老图书馆），计算中心，科技楼，图书馆和学生宿舍须纳入校园网络。网络管理中心初步可设置在图书馆。3．系统的设计原则实用性的原则系统的设计既要在相当长的时间内保证其先进性，还应本着实用的原则，在实用的基础上追求先进性，使系统便于联网，实现信息资源共享。易于维护管理，具有广泛兼容性，同时为适应我国实际情况，设备应具有使用灵活、操作方便的汉字、图形处理功能。安全性的原则目前，计算机网络与外部网络互连互通日益增加，都直接或间接与国际互连网连接。因此，系统方案设计需考虑到系统的可靠性、信息安全性和保密性的要求。可扩充性的原则系统规模及档次要易于扩展，可以方便地进行设备扩充和适应工程的变化，以及灵活地进行软件版本的更新和升级，保护用户的投资。目前，网络向多平台、多协议、异种机、异构型网络共存方向发展，其目标是将不同机器、不同操作系统、不同的网络类型连成一个可协同工作的一个整体。所以所选网络的通迅协议要符合国际标准，为将来系统的升级、扩展打下良好的基础。灵活性的原则采用结构化、模块化的设计形式，满足系统及用户各种不同的应用要求，适应业务调整变化。规范性的原则采用的技术标准按照国际标准和国家标准与规范，保证系统的延续性和可靠性。综合性的原则满足系统目标与功能目标，总体方案设计合理，满足用户的应用要求，便于系统维护，以及系统二次开发与移植。4．总体设计方案4.1主要网络技术目前，主要流行四种高速网络技术：快速以太网100BASE-T、异步传输（ATM）、光纤分布数据接口（FDDI）、100VG-AnyLan。在校园主干网主中应用最多的是千兆以太网和ATM。千兆以太网是快速以太网的一种，千兆以太网依然遵循802.3以太网协议，包括帧格式、媒体控制技术（MAC）、全双工技术和流量控制技术，但数据速率达到1000Mbit/s，比快速以太网提高了10倍。今天，局域网中最普遍采用的技术是以太网技术。据国际数据公司（IDC）的分析家分析，截至1997年底，所有已安装的网络85%都是以太网，其中有1.18亿台PC、工作站和服务器互联。在所有重要的高速局域网技术中，交换型千兆以太网具有最优的性价比。下图比较了单位数据速率下千兆以太网与交换型FDDI、155Mbit/sATM、622Mbit/sATM、快速以太网的价格。千兆以太网之所以受欢迎，是因为它集价格低廉、连网简单、可扩容和管理简便等优势于一身。ATM技术最初是由电话业务发展起来的，可提供155M~622Mbit/s的速率，2.4Gbit/s的速率很快也会应用。ATM是为大型可伸缩的和可恢复的骨干网而设计的，其主要功能之一是可在LAN和WAN中将电话、数据、话音和视频传输集成在一起。但是，ATM现在的通用标准还未完全确定，ATM的网络解决方案还只能由各网络设备商提供，各网络设备商之间还不能完全兼容。投入多少资金是评价任一新的网络技术的重要因素，这不仅包括购买设备的价钱，还需考虑网络管理、应用维护、人员培训、设备维修及故障监测等多方面的费用。如果采用像以太网这类人们熟知的技术，人员的开支在减少，网络管理者不必对现有的网络维护人员重新进行配置和培训，也不必更换现有的网络分析和管理工具。但越来越多的协议和技术会增加网络的复杂度，因此采用基于以太网解决方案要比采用FDDI或ATM更为简单。同时，相对简单的网络也相应能降低投资成本。布线和传输距离：基于多模光纤的千兆传输距离不小于550米，基于5类非屏蔽双绞线的千兆传输距离不小于100米，在单模光纤上的传输距离现已达到了50,000米，显然，这个距离对于园区建筑物之间的互连环境已经足够了，但是对于城域网和广域网，它仍然显得无能为力。ATM的发展目标就是要建立这样一个广域信息传输系统。它不受任何物理结构的限制，也和所传输的数字数据类型无关。就是说，ATM可以用于在世界上最大的广域网络中传输任何形式的数字数据信息。升级的可行性和可用性：只需将传统以太局域网的主干设备加插千兆以太网适配模块，在新的网络主干之间形成千兆链路，或是增加千兆以太网多层交换机，而将原先的网络主干结构移向下级应用即可，为园区局域网升级提代了较为合理的解决方案利用ETHERCHANNAL技术提供了一个主干带宽平滑升级和主干链路冗余备份的办法。在传统以太局域网所提出的ATM技术升级解决方案中，均采用ATM交换机形成网络主干，这样做难以保护用户已有的投资和技术。ATM局域网升级的投资要比升兆以太网升级的投资高得多此外，用户在进行ATM网络升级时，为了保证网络的可靠性和高效率，也就不得不选用同一厂商的网络产品。可直接由以太网升级而来，也可直接升级为千兆以太网，利用THERCHANNAL技术提供了一个主干带宽平滑升级和主干链路冗余备份的办法。服务质量：千兆以太网和传统的以太网技术一样是基于争用媒质的网络技术，但通过利用目前出现的一些协议，如IEEE802.1P/Q，再加上多层智能交换技术和RSVP可以提供网络服务满意的质量保证。在ATM端到端的环境中，具有严格和细致的服务质量保证能力，实现价格昂贵，目前的ATM网络几乎都没有利用到它的服务质量能力。千兆以太网技术结合