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ID号:8239
标题:中小型校园网设计和维护
频道:教育论文
栏目:远程教育论文
属性:
作者:曾天文
来源:旧版导入
点击:
编辑:管理员
时间:2005-7-15 |
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中小型校园网设计和维护 |
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作者：曾天文 文章来源：旧版导入 点击数： 更新时间：2005-7-15  |
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【摘 要】本文从需求分析，设计原则，组网方案，布线规划，设备的选购，应用信息系统资源建设和网络设置、安装与调试等几方面介绍校园设计步骤；同时还着重介绍了校园网的维护的几种方法。
【关键词】Internet 需求分析 系统设计 系统资源 维护
一、 需求分析
校园网总体规划是依据校园网规划、建设的总目标，结合学校的实际情况和当今技术发展的现状而提出的应用设想，这些设想应当根据可预见的技术发展趋势，把今天的现实与明天的可能都包括在内。但实现这些设想需要大量资金，因此校园网的规划者或承建方应在总体规划的基础上，根据学校需求的轻重缓急和现实的可能在该部分划定出实现的设想及范围，既近期目标，并通过校园网解决方案去完成实现。
二、设计的原则
校园网网络系统的设计应当在总体规划的指导下做充分而周密的考虑。既要重点支持当前的应用又要兼顾未来规模的发展及需求结构的改变。学校的系统主干及重要的支干链条路希望依据当前需求在100M和1000M以太网做性价比较，为校方抉择提供参考。但考虑对未来应用需求更佳的支持，灵活的扩展性、可重组性以及平稳的升级能力应当在此给予相当的重视（如可考虑未来对ATM的支持等）。网络系统可考虑采用虚拟组网技术（VLAN），以利网络管理和提高网络效能。主干网络设备选择应考虑互操性。主干系统应重点关注高可靠性、高安全性、高效性和可管理性。校园网Internet的接入方式应提出几种选择建议。关键网络设备及部件的选择应详细说明并有比较依据。整个校园网建议采用统一的TCP/IP作为核心协议。具体解决方案应统一按照总体规划进行子网划分及IP地址的分配并适当考虑一定的冗余。每个应用点都应能申请得到独立的Intranet网IP地址，以便支持未来广泛的IP应用。一级节点到中心交换机的主干链路总带宽，可根据该节点对中心服务的需求量做相应设计调整。具有一定规模的校园网必须要强调网络管理及安全保障。网络管理在中小型校园网应采用集中式。远程访问支持拨号访问服务。网型结构设计应以应用需求和易于管理为主兼顾地理环境。总之，优良的网络系统设计一定要与应用紧密结合。 。综合起来应遵从以下几个方面的原则：
1、技术的先进性和成熟性。网络设计方案应立足于先进技术，采用最新的科技水平，同时还要保证所采用的技术和设备是目前已在工业界经过考验的、证明是成熟可靠的，以保证系统的稳定可靠。
2、开放性和标准化。系统必须符合国际上的公认标准，同时具有良好的开放性，以便和不同厂家的产品能够互操作和互连。
3、高可用性和高可靠性。网络结构、设备和线路必须具有高度的可靠性和一定的冗余性，以提供尽可能高的可靠性和可用性。
4、性能优良。由于当前的应用对网络的带宽、延迟和服务质量提出越来越高的要求，因此，网络设备的选型和设计，必须采用经过实验测试的高性能的设备，并能提供一定的服务质量保证，让关键和重要的应用有充分的带宽和服务质量保证。
5、可扩展性和投资保护。所有设备均可满足用户的目前需求，、又可扩展以保障用户将来的平滑升级。
6、良好的安全性。网络应该有强大的安全机制和方法，能够保证和隔离敏感牲的信息和机密文件，能够完全保证内部的安全性。
7、易于管理。网络设备必须支持常用的管理协议和标准；网络管理软件应该可以对网络系统进行全面的监控、管理和配置；并能够帮助网络管理员对故障进行诊断、排错、分析和规划。
8、合理的性能价格比。应该在满足系统需求的条件下，尽量减少投资。
三、组网方案
（一）针对不同学校的不同实际情况，目前有三种不同要求和配置的校园网建设方案。（如图一）
1、入门网：总线型对等网，是一种入门级的校园网络的初步系统，但也能保证校园网络建设的实质。
硬件：支持Win98/2000/XP的有盘工作站，每站1块至少含BNC接口的网卡（为了以后能升级到星型网络，在建对等网时请一定用BNC和RJ－45双接口网卡），每站1个T形头，两个终端电阻，同轴细缆线若干。
造价：网络设备约200元，每站35元（不含电脑价格，以下同），总价为（200＋35×站点数）元。
优点：造价非常低廉，安装也很容易。
缺点：连接点较多，故障率较高且不便查找和维护，系统可靠性差。
建设：在原有电脑中增加网卡、T形头，连线即可。
图（一）入门网
2、基本网：星型NT网或对等网，是一种能满足现代化校园网基本需要的校
网络，可直接从入门级网升级或从无网络状态建设。如图（二）
图（二）基本网
硬件：支持Win98/2000/XP的有盘或无盘站（建NT网需服务器一台），每站1个水晶头及1块启动芯片，双绞线若干，双速自适应Hub(总输出口数≥工作站数，有8口、16口、24口三种Hub。如16口Hub1～3台可支持16～48个工
作站)。
造价：网络设备约1000元（3台16口Hub及双绞线，满足48台电脑），每站约10元(从入门网升级，新建每站约45元)，总价为（1200＋10×站点数）元。
优点：检测故障容易，安装、管理和使用简单，成本低，扩展方便，网络布局容易，网络组建方便灵活。
缺点：中央节点负荷过重，双绞线抗干扰能力弱，通信线路利用率低，速度仍偏低。
建设：从入门网升级或新建，只需增加Hub、UTP线和水晶头，连线即可。
3、标准网 10/100M双速星型高速NT网，是一种较好的现代化校园网络
能从基本网升级到标准网。如图（三）
硬件：基本上和基本网相同，服务器到交换机和Hub时用双速自适应网卡，
双绞线为5类UTP线，用10/100M双速自适应交换机和双速自适应Hub。
图（三）标准网
造价：网络设备约3000元，如果从基本网直接升级，每站不需额外加费用。
新建每站约50元。
优缺点：除了投入稍高外，有了上述所有的优点且网络速度超100M，各站
独享10M，形成真正意义的现代化校园网。
建设：直接从基本网升级。
以上三种组网方案只是校内局域网，真正发挥其现代化功能的一方面是把它接入广域网，通过校园网，实现学校内部，学校与国内、国际信息的快速交流，达到资源共享，使广大师生及时了解国内外科学技术和高等教育发展的最新动态，促进教学、科研、管理事业的发展。校园网接入Internet的广域网的连接方案，可根据学校的具体情况选择DDN、ISDN或普通电话线上网三种方式。 选用DDN专线时，必须通过路由器与Internet相连，路由器中可配置防火墙。DDN的速度比较快，最高可达2M。但由于需向电信部门租用线路，所以费用比较高。 选用ISDN时，要通过ISDN设备或具有ISDN功能的路由器与Internet相连。这种方式的速度为128k，介于DDN与普通电话线之间，费用较DDN便宜。 选用普通电话线时，通过Modem以拨号方式与Internet相连。这种方式速度较慢，在64k以下，但因为是在用户使用时才连通，所以费用在三种方式中最低。 若采用ISDN或普通电话线路，可通过代理服务器实现多个用户共享一个Internet账号、Internet站点的数据缓存与跟踪和Internet节点过滤等功能。
（二）操作系统和网络协议的选择。现在大量使用的网络操作系统主要有UNIX、Netware WindowsNT/ 2000／XP和Linux。人们常用Windows，服务器采用Windows2000 server操作系统，工作站采用Windows98/XP操作系统。在常用的高层协议是有IPX／SPX协议和TCP／IP协议。在校园网的组建过程中，使用最多的是TCP／IP协议（传输控制协议／网际协议）
四、布线规划
在组建校园网络的过程中，当组网方案确定以后，接下来要做的事情就是根据组网方案中的网络结构和组网现场的实际情况确定网络的布线方案。具体说来它包括水平布线和垂直布线两部分。对一栋大楼而言，水平布线主要是指同一楼层内的布线情况，包括走线方式，走线路由等；垂直布线主要是指楼层与楼层之间的布线，也包括走线方式，走线路由等。
在具体的布线过程中还必须注意以下几个问题：
(1).连接任何计算机与集线器或者交换机之间的5类UTP线的长度不能超过100米，这是由UTP线电气特性所决定的。如果超过100米，由于信号的衰减，在线的另一段将接收不到何信号，也就导致连接在该线两端的连接设备或者计算机就不能进行通信。
(2)由于选择的是5类UTP线，其抗电磁干扰的能力不强，所以在布线时应尽量远离动力电和其他具有较强电磁辐射的物体。
(3)如果传输的信号是比较密的则布线最好隐蔽一些，因为5类UTP线的抗窃听能力不强。
五、设备的选购
网络类型：千兆以太网。主干采用光纤（1000兆带宽）；超五类双绞线（100兆）到桌面。
交换机：采用ACCTON3024C系列交换机。主交换机具备第三层交换能力，并具备第四层平衡服务器负载交换能力。
主干网包括校园网系统的中心交换机以及中心交换机到二级交换机之间的通信信道。子网（接入网）采用10/100Mbps的交换型快速以太网。二级交换机选用工作组ES3002交换机。
网卡、双绞线、RJ45水晶头等设备的选购比较简单，从略。
六、应用信息系统资源建设
校园网建设的是否成功可以在该系统中得以充分的体现。该系统应当是服务于教学、教研及学校管理等众多环节的综合系统而不能仅是一个Internet的浏览及相关服务的系统或是一个信息播放系统。就目前成熟的应用而言综合起来主要集中在以下几个方面：
（1）辅助教师教学，提高教学手段
（2）提供网络服务，方便师生教研
（3）改善办公条件，提高工作效率
（4）开放内外窗口，树立学校形象
这些目标的实现需要通过具体的网络功能来实现。我们根据当今技术发展的现状，结合学校实际情况提出以下校园网主要功能的设想，以供参考。
（1）建立课件、教学信息资料库及相关系统，实现授课点播和辅助教学。
（2）利用校园MIS软件，实现全校计算机辅助管理和办公自动化
（3）建立图书馆计算机管理系统和电子阅览系统，实现图书馆信息自动化管理、快速检索、电子阅览
（4）建立远程访问（RAS），利用校园网实现在家备课、办公和接入Internet
（5）通过建立对外信息站点，实现学校信息上Internet 和对外信息服务（包括校际交流等）。
（6）提供内外E-MAIL等信息交流服务，方便联络及合作。
（7）通过校园网实现全校上Internet和校内Intranet互访。
这些应用功能的设想直接决定了总体规划的方向和内容，规划方或承建方必须根据自己的经验与体会，通过详细而周密的调研与论证，提出一系列完整而紧密切合实际并切实可行的具体应用设想及解决方案，供校园网总体规划时使用。在每一期校园网的解决方案中，应当根据建设资金及需求的轻重缓急开列出可实现的应用系统和交工的时间表，共校方决策参考。校园网还应是一个以Internet技术为主，实现内接外连的一个信息服务体。对外有宣传学校的窗口，对内各部门及站点有互相交流的独立网站或网页。辅助教学系统的点播系统应具有共享并发响应快、线路容量大，可兼容点播多种格式的信息。资源服务器应考虑大容量的存储系统。电子阅览应考虑配置光盘塔等。各种应用系统应当易用、实用、便于管理，并具有良好的兼容性，防止锁定和限制未来的应用。共用及重要的系统应关注其可靠性、安全性，并具有定期备份。各类服务器的选型和放置地点必须针对应用有详细的说明。需共用的资源信息应当装得进，行得通，转得快，能共享。校园网应用系统主要来源于三个方面。一类为社会上广泛使用的通用系统，另一类为已开发出来的针对于校园网的应用系统，还有一类则为针对各校具体实际专门开发的系统。在解决方案中，对于前两类的应用应当有同类产品比较和选择的参考依据。后一种应用需说明设计思想、实现的功能和开发条件、进度表等。在当今计算机极其网络技术飞速发展的年代，设备和技术的折旧率和淘汰率是尽人皆知的，校园网建设一旦启动就应当尽可能快地使其发挥效用，因此校园网应用系统应当侧重于前二个方面的来源选择。总之校园网不是一个研究、试验性质的系统，其设计规划和解决方案优良、成败的关键不在于使用多么价高、性优的设备和前沿的技术，而是看其是否能深入了解学校的需求，并通过技术反映在应用系统设计中，使有限的资金为学校提供贴切而有效的服务。
维护
1.利用Windows 2000/XP的性能监视器和任务管理器进行系统的调整和优化。
使用任务管理器可以监视计算机性能的关键指示器，可以快速查看正在运行的程序的状态，或者终止已停止的程序。也可以使用多达成15个参数评估正在运行的进程的活动，以及查看CPU和内存使用情况。使用系统性能监视器可以用来监视服务实时活动，记录选定时间段内服务器的性能。需要注意的是，系统监视器不仅要以以图表的形式显示性能数据，而且在关键事件发生时还可以设置警告。
2.利用Windows 2000的网络监视器可以捕获和显示运行Windows 2000 Server的计算机网络信息，以及从局域网捕获发到和自网段上所有计算机的帧。网络管理员可以使用网络监视器检测和解决在本地计算中心上可能遇到的网络问题，并且监视共享资源的使用情况、查看当前连接到计算机的用户，还可以添加共享文件夹，或者是断开用户与你的计算机或指定文件之间连接。
3.在校园网的使用过程中，由于多方面的原因，不可避免地会发生网络故障，常常会出现“不通”现象。而对这种现象，可以利用Windows操作系统自带实用的网络测试工具软件——Ping命令。
可以在“开始”菜单的“运行”中直接执行。
Ping命令格式
Ping ip-address(IP地址)
Ping host-name(主机名)
Ping domain-name(域名)
Ping命令的基本应用
(1) Ping本地（即执行Ping命令的计算机）地址或者说127.0.0.1
Ping本地地址或127.0.0.1,可以确认：该计算机是否正确安装了网卡驱动程序、TCP/IP协议和正确配置了IP地址和子网掩码。
(2)Ping局域网其他计算机的地址
Ping局域网其他计算机的地址可以确认：a)确认目的地的IP地址、子网掩码的设置是否正确。如果测试不成功，应当在控制面板的“网络”属性中查看IP地址和子网掩码是否正确。如果不正确，须重新设置。b)确认网络连接是否正常。如果测试不成功，应当对网络设备和通信介质逐段测试、检查并排除故障。
（3）Ping Internet中远程主机地址
Ping Internet中远程主机地址，可以确认：a).确认本地机中网关项的设置是否正确。如果测试不成功，应当在控制面板的“网络”属性中查看默认网关是否正确。如果不正确，重新设置。b)确认本地机中域名服务器项的设置是否正常。如果使用域名测试成功，应当在控制面板的“网络”属性中查看域名服务器（DNS）设置是否正确。c)确认本地机在路由器上的配置是否正确。如果该计算机在路由器中被加入到禁止出站访问的地址列表中，那么，该用户将无法访问Internet。d)确认Internet连接是否正常。如果到任何一个主机的连接都超时，或丢包率都很高，则应当与ISP共同检查Internet连接，包括线路、MODEM和路由器设置等诸多方面的问题。
结束语
这里介绍的只是升级到100M的以太网。随着社会的发展现在许多校园网已采用1000M以太网或两者结合。不管怎样我们只要遵循以下的四个步骤，就可以建设出现代化校园网和管理好校园网了。
1、规划与建设：根据本校情况和财力、人力、物力作出切实可行的现代化校园网建设规划并付诸于实践。
2、培训与运行：对本校教师和现代教育技术相关人员进行全方位的富有针对性的培训，保证相关人员能正确、高效地运用和开发校园网及其资源。
3、使用与磨合 通过对校园网的充分使用、开发和继续建设，逐渐磨合校园网软硬件的关系、使用者与校园网的关系，使校园网充分发挥其效益、效率和效用。
4、研究与提高 在充分使用中逐渐提高，在逐渐提高中展开研究，在展开研究中促进使用，从而形成一种良性的“使用→提高→研究→使用”的循环。
参考文献
[1] 明月创作室《局域网高级组网技术与精彩案例DIY》 人民邮电出版社 2001年11月第1版
[2] 计算机网络(第二版) 谢希仁编著 北京： 电子工业出版社 1999.4
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