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湖南文理学院校园网的规划与设计-

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摘要
学校目前正加紧对信息化教育的规划和建设。开展的校园网络建设，旨在推动学校信息化建设，其最终建设目标是将建设成为一个借助信息化教育和管理手段的高水平的智能化、数字化的教学园区网络，最终完成统一软件资源平台的构建，实现统一网络管理、统一软件资源系统，为用户提供高速接入网络，并实现网络远程教学、在线服务、教育资源共享等各种应用；利用现代信息技术从事管理、教学和科学研究等工作。最终达到在网络方面，更好的对众多网络使用及数据资源的安全控制，同时具有高性能，高效率，不间断的服务，方便的对网络中所有设备和应用进行有效的时事控制和管理。我们必须跟上时代的步伐，因此在经济条件允许的情况下，尽快实行湖南文理学院简单模型设计规划势在必行。信息技术将彻底的改变我们的学习、生活和工作方式，现行教育体制面临着严重挑战。本设计围绕湖南文理学院校园网建设的规划和设计多方面展开论述，包括校园网络现状描述，校园网建设需求分析，校园网网络结构整体规划与详细设计等关键环节，并将结合实际情况对本校给出具体方案，并给出方案实施过程，对于加快学校的信息化建设有一定的借鉴作用。关键词：数字化校园；连网技术；网络安全

前言
当今社会已步入信息社会，信息成为社会经济发展的核心因素，信息化已成为当今世界潮流。其背景是：半导体集成电路、计算机、光纤、卫星、多媒体等电子信息科技发展迅猛，并迅速广泛应用于社会各领域，产生和激发出新的生产力，正引起社会经济乃至人们工作、生活方式的深刻变革。自从1993年美国政府公布实施“信息高速公路计划”之后，在世界引起巨大反响，许多发达国家和一些发展中国家也相继提出了本国或本地区的信息基础设施计划。可以说，信息化程度已成为衡量一个国家现代化水平和综合国力强弱的重要标志。
建设校园网络信息系统，在校园内部实现资源高度共享，为教学、科研、管理提供服务，为计划、组织、管理与决策提供基础信息和科学手段；支持教育教学改革，提高教育技术的现代化水平和教育信息化程度，为学校教师的备课、课件制作、教学演示提供网络环境；通过互联网、录像机、扫描仪、数码相机等各种渠道获得多媒体资料，实现素材收集、电子备课功能。培养创新人才，提高学生收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作和社会活动的能力，使学生能自主学习、协商学习、发现探究式学习以及自我评价，为学生的全面发展创造相应的条件。实现办公自动化，提供与上级教育部门、社会、家庭之间通讯的出入口，提供电子函件、公告牌和教育教学信息查询等服务，提高工作效率和管理水平。及时、准确、可靠地收集、处理、存储、传输学校的教育教学信息，完成与因特网的通讯和资源共享实现社会教育、学校教育、家庭教育的有机结合。实现课堂多媒体电化教学。具备适用于双向课堂语音教学及语音室功能学习。以代替手提录音机，实现音频数字化资源共享、集中管理。电教综合平台实现多媒体电教设备及室内电器设备电动一体化控制。建立校园网管理应用系统。以顺应无纸教学，无纸办公的发展趋势，充分利用现代化技术来进一步提高教学质量和办公效率，为向各高校输送优秀学生提供一个优良的硬件教学环境。

目录
1案例描述 ......................................................................................................................... 1 1.1概述 ...................................................................................................................... 1 1.2学校简介 .............................................................................................................. 1 1.3网络系统现状 ...................................................................................................... 2 2需求分析
......................................................................................................................... 3 2.1带宽 ...................................................................................................................... 3 2.1.1网上数据流特点 ....................................................................................... 3 2.1.2网络流量情况 ........................................................................................... 3 2.1.3校园网主干需要的数据流量 ................................................................... 3 2.1.4需求的流量类型 ....................................................................................... 4 2.1.5性能与要求 ............................................................................................... 4 2.1.6接入层需求分析 ....................................................................................... 5 2.2子网与VLAN规划 ............................................................................................. 6 2.3实现的信息服务 .................................................................................................. 7 2.4应用程序 .............................................................................................................. 8 2.5存储系统分析
...................................................................................................... 8 2.5.1性能需求 ................................................................................................... 8 2.5.2功能需求 ................................................................................................... 9 2.5.3应用需求分析 ........................................................................................... 9 2.6系统及数据安全分析 ........................................................................................ 10 2.7网间隔离 ............................................................................................................ 10 3拓扑图及方案整体描述
............................................................................................... 13 3.1主干网传输方案设计 ........................................................................................ 14 3.2Internet接入方案 ............................................................................................... 15 3.3远程访问支持 .................................................................................................... 16 3.4子网划分与VLAN设定 ................................................................................... 16 3.5存储方案
............................................................................................................ 18

3.5.1服务器系统部分 ..................................................................................... 18 3.5.2存储备份系统部分 ................................................................................. 19 3.6设备选型 ............................................................................................................ 19 3.7软件 .................................................................................................................... 19 4设备报价 ....................................................................................................................... 21 设计总结 .......................................................................................................................... 22 参考文献 .......................................................................................................................... 24 致谢 .............................................................................................................................. 25

1案例描述
1.1概述
随着经济的发展和国家科教兴国战略的实施，校园网络建设已逐步成为学校的基础建设项目，更成为衡量一个学校教育信息化、现代化的重要标志。目前，大多数有条件的学校已完成了校园网硬件工程建设。然而，多年来都对校园网的认识不够全面，甚至存在很大的误区。例如：认为网络建设越高档越好，在建设中盲目追求高投入，对校园网络建设的建设缺乏综合规划及开发应用；认为建好了校园网络，连接了Internet，就等于实现了教学和办公的自动化和信息化，而缺乏对校园网络的综合管理、技术人员和教师的应用培训，缺乏对教学资源的开发与积累等等。所有这些，都极大地阻碍了校园网络在学校管理、教育教学中所应发挥的实际效益。概括地讲，校园网是为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络。首先，校园网应为学校教学、科研提供先进的信息化教学环境。这就要求：校园网是一个宽带、具有交互功能和专业性很强的局域网络。多媒体教学软件开发平台、多媒体演示教室、教师备课系统、电子阅览室以及教学、考试资料库等，都可以在该网络上运行。如果一所学校包括多个专业学科（或多个系），也可以形成多个局域网络，并通过有线或无线方式连接起来。其次，校园网应具有教务、行政和总务管理功能。
1.2学校简介
湖南文理学院是一所多学科全日制普通本科院校，至今已有五十多年的办学历史。学校占地面积1791亩，校舍建筑总面积45万平米，教学科研仪器设备总值12528万元。学校学科结构合理，设有文史、法学、外国语、数学与计算科学、经济与管理、资源环境与旅游、物理与电子科学、化学化工、生命科学、机械工程、电气与信息工程、计算机科学与技术、土木建筑工程、音乐、美术、体育、继续教育等17个学院和一个独立学院——芙蓉学院；学校是国家高等学校大学生文化素质教育基地、国家Linux技术培训与推广中心、教育部大学英语教学改革试点高校。湖南文理学院现代教育技术中心是为了适应学院发展的需要，于2008年2月，由原计算机基础教学部的多媒体教学服务中心、网络中心以及大学英语教学部的语音室等整合组建而成。图1.1是学校地域分布图

图1.1 学校地域分布图
学生公寓教师公寓实验楼

教学楼
办公楼
1.3网络系统现状
现代教育技术中心是集教学实验、技术开发、信息资源建设为一体的教学服务部门。承担了全院的外语视听教学系统，多媒体教学系统，校园网和校园“一卡通”系统的建设、管理及维护。多媒体教学服务部主要为全院的多媒体教学，大学英语语音教学，多媒体课件制作和教师的现代教育技术培训提供服务。现有多媒体教室，教室内配有广播系统及先进的计算机多媒体可视化教学设备，平时也可作为学院学术报告、大型会议、讲座、学生活动举办地点。
校园网采用千兆到楼，百兆到桌面的全交换网络系统，覆盖东西两院、艺术楼以及各个家属区，共计光纤链路40余条，交换机130余台，网络信息点3500多个。整个系统包括一批高性能网络交换机、路由器、防火墙、入侵检测、存储、备份和安全认证计费管理软件、网络版杀毒软件。核心采用锐捷RG-6810E高性能三层管理交换机，汇聚采用锐捷三层交换机，接入桌面采用锐捷21系列。现有的WEB服务器，“一卡通”数字系统，OA办公管理系统，教务管理系统，图书管理系统，流媒体服务器，网络杀毒服务器，为全院教学科研、管理和生活等方面提供了良好的Internet应用服务。

2需求分析
设计校园网的目标是：不仅要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。而且还要依据学校规模大小，结合学校教学科研的内容及其发展的需要，制定一个在未来十年中的近期、中期及长期的建设规划，以保持网络建设的延续性，并保护先前的投资（含各种硬件、软件及信息资源），能融入不断涌现的新技术和新应用。下面我们具体分析一下校园网各个方面的需求。
2.1带宽
2.1.1网上数据流特点
大学校园网具有网络互联的广泛性和使用多样性等特点，广播包将对数据流产生较大的影响，校园网的数据并发性，一般是呈现波峰波谷的，绝大多数情况下，存在高并发性访问的因素，除了周末或者夜间学生晚自修之后的时间，某些特殊的应用也有可能对负荷有突发要求，如使用空间数据，大范围数据搜索，视频方面的应用等，这些突发的负荷有相当一部分转移到应用设备上。这些流量的转移对于网络设备提出了较高的要求，必须要求核心（汇聚）设备均支持万兆技术。
2.1.2网络流量情况
根据的业务，每位学生主要需求占用的带宽为：视频流，数据，语音（包括桌面会议），图形、空间数据，管理支撑等。考虑应用上某些并发的排斥特点，以及网络应用环境对通畅性的要求，一般每位学生占用的平均实际网络带宽约为1M左右即可以完全满足以上需求，在满足网络在有收敛比的情况下的带宽要求；这就要求汇聚、核心设备均具备万兆智能能力。
2.1.3校园网主干需要的数据流量
网络主干流量的是基于业务工作在网上展开的情况分析，实际上对网络流量的需求是逐步提升的，特别是要协同体系出现后，干道的流量会大量的增加。我们初步选用

1000M带宽以太网作为校园网的主干，考虑到信息点同时在线的收敛比，本网络已经具备极高的伸缩能力，以满足其很强的扩展性要求。
2.1.4需求的流量类型
(1客户机/服务器数据 (2Web (3Mail (4多媒体教学，VOD，视频会议 (5语音/传真 (6网络管理
千兆以太网作为校园网的主干，按10M/100M交换式子网方式接入。采用分散式三层交换体系，二级交换机具有第三级交换能力，主干线路压力小，而且全部实现百兆交换入室。三级交换机可以堆叠，能将一个主干和桌面交换机组成一个整体，提供足够的交换口，可扩展性好。
工作组子网可选用100M交换模式。使用户终端独占100M带宽的数据交换。在核心交换机与工作组交换机之间，采用100Mbps传输带宽，当使用全双工时，传输带宽为200Mbps。
2.1.5性能与要求
接入速率需求：接入速率最基本的是由端口速率决定的。在以太网终端用户中，接入速率通常是按10Mbps、100Mbps和1000Mbps 3个档次划分，不过目前通常是要求百兆位到桌面，支持10/100Mbps自适应速率即可。对于骨干层、核心层的端口速率通常需要支持双绞线、光纤到千兆位，甚至到万兆位速率。
扩展性需求：网络系统的扩展性需求是通过在网络结构设计和网络设备选型方面来保证的。网络系统结构设计要适当超出企业当前应用的需求，以便日后在技术上平滑升级。如当前的实际需求只是普通的百兆位，设计时就可以考虑核心双绞线千兆位。甚至是光纤千兆位。其次，网络结构中不同速率端口配置一定要留有适当的冗余，既有利于日后的网络规模扩展也有利于网络维护。另外，网络的扩展性还体现在服务器上，通常需要增加处理器的数量，提高处理器的性能，增加内存容量，提高内存性能，增加磁盘容量，提高磁盘性能等。
吞吐速率：吞吐速率主要由各级交换机的背板交换矩阵的带宽决定的，吞吐速率一

般可通过交换机堆叠来扩展交换机的背板带宽。选择百兆级的路由器和放火墙即可满足需要。
响应时间：响应时间越短，性能就越好，效率就越高。局域网的响应时间通常为1ms~2ms，广域网的响应时间为60ms~1000ms，越高越好。一般的文字工作可以用一般的响应标准，但大容量的多媒体文件传输，如视频点播、远程视频教学，响应时候就不能那么高了，那样会对整个网络硬件和服务器的配置要求相当高，会增加成本。
并发用户数支持：并发用户数支持是指某一系统可以承载的同时访问的用户数，并发用户数越多，系统性能越好，配置也就越高档。具体的并发用户支持数需求要看同一时间系统的人数而定，并稍高于实际值。目标用户容量=目标CPU容量/每个用户Web CPU总成本，目标CPU容量=处理器的数量*CPU的频率定额。
磁盘读写性能：终端用户只用于一个人的磁盘读写，一般的磁盘系统可以满足，但