高校网络结构的分析研究

雷　鸣，刘毅娟，何　旸，王　奇（华北理工大学冀唐学院，河北　唐山　063300）

高校网络结构的分析研究

雷鸣，刘毅娟，何旸，王奇
（华北理工大学冀唐学院，河北唐山063300）

摘要：在网络高速发展的今天，高校信息化建设的程度直接决定了高校的教学、科研水平。服务器虚拟化、大数据传输等应用对网络的传输速率、稳定程度提出了更高要求。近年兴起的大二层网络既具有传统三层网络的优点，又符合扁平化设计的原则，可以很好地满足高校的网络应用。

关键词：网络;改造;规划

1　高校网络的现状

目前，高校的日常教学、办公、管理、服务、科研等对网络的依赖程度不断增强，不管是网络硬件故障还是网络设置故障都可能给高校正常运转造成重大影响。高校除肩负教学科研任务外，还承担了重大的社会责任。高校网络故障可能导致学生的思想、行动有所异动对社会稳定造成隐患。此外，高校网络的稳定与否成为作为国内外知名学府的考察因素之一。

1.1高速稳定的网络

校内整个网络的高速稳定运行是对网络的最基本需求，网络设备的物理设计可靠，路由策略等网络逻辑设计可靠成为其基本保障。同时，网络必须具备极短的响应时间且能够长时间不间断工作。合理的网络架构和网络管理方式成为了高校网络的必需品，一个好的网络架构和配置链接方式能够极大的保障网络和稳定性和容灾能力，一套合理的网络线路和设备管理方式能够主动发现网络中出现的问题，并及时处理，在故障没有发生时就将其解决。

1.2多种网络连接方式

目前，网络终端移动化、智能化程度越来越高，各种应用向移动终端的倾斜程度也越来越高。高校网络也应该能够满足用户对移动网络的需求。移动网络不应该只作为有线网络的延伸，因其能够随时随地访问网络，具备方便、快捷的特点，还应该成为信息推送等应用不可缺少的平台。可以使教师给学生下发通知、布置作业、抽查学习情况等应用更加便捷。

1.3对网络服务及管理的新需求

在高校校园网总带宽固定，但用户数量较以往成翻倍增长，致使频繁发生网络出口堵塞状况，导致关键性应用服务稳定性无法保证。可是高校网络惯用管理方式都是宽松式，应对各种网络应用程序很少限制，这造成大量网络带宽不当使用，如网络视频、在线音乐、在线购物、网络游戏等占用大量带宽，导致网络堵塞，影像到关键性应用服务。

1.4各类应用系统及数据急需整合

在信息化建设初期，各部门根据自己需求建立了各自的信息系统，如教务系统、就业系统、图书管理系统、机房使用系统、学生信息系统等，但系统之间没有数据共享，存在信息大量浪费、重复使用，且业务逻辑不统一等问题，让本该便捷的系统使用起来繁琐、孤立，无形中人为建立了一道信息屏障，阻碍了信息共享。

总体来说，针对现有问题需要搭建一套统一的信息门户及数据共享管理平台，将各应用系统有机结合起来，协同运行，提高工作效率及准确性。

2　高校网络改造的总体思路

针对当前高校网络普遍存在的问题和需求，高校网络改造主要从网络结构优化、网络设备管理、网络流量和行为管理三个方面进行。

2.1网络结构优化

目前，校园网络采用核心层、汇聚层、接入层的三层网络结构，将网络结构优化成核心层、接入层，从而改善网络的连通性能。并保证网络连接的稳定、快速、多样，尽可能提供较高冗余率，提供容灾能力。

与此同时，须在保证实用性的前提下，保证网络的扩展性、升级性。避免设备性能差、网络功能弱而影响学校教学发展的风险。

2.2网络设备管理

网络设备和线路的管理主要表现在一下两个方面：

首先，拓扑自动发现。当网络结构发生变化时能够对网络配置、设备性能、网络故障进行有效提醒、预报，从而有助于网络故障的识别和定位。

其次，网络可视化。通过网络可视化，便于对网络进行管理，同时也可从不同角度对网络运行及其变化规律进行研究。

2.3网络流量和行为管理

网络行为的管理分为两方面：一方面是对网络的管理，一方面是对用户的管理。

网络管理就是识别和控制网络应用保证有效流量通过，限制其他流量，尽量使出口带宽有效利用。

用户管理最重要的就是在身份认证、访问权限控制进行设置，这样既可以限制对关键资源的方位，可能够防止非法用户入侵活合法用户的不慎操作而造成破坏。

2.4改造后网络选型

传统三层网络具有天然瓶颈，核心交换机的性能决定了整个网络的整体性能。二层网络符合扁平化设计，不会受某个特定设备的约束。能否将三层网络和二层网络的特点结合起来，是下一步网络改造的关键所在。最近兴起的大二层网络既具有三层网络有效防止环路、网络震荡快速收敛的优点，又具有二层网络扁平化设计的特点，所以高校网络改造宜采用此种网络结构。

下面将对大二层网络的特点进行具体说明。

（1）高效转发。大二层网络中的每一个路由网桥都是源节点，到其他节点的最有路线是由最短路径算法计算得出的。若最短路径有多条，就能分别分担负载，利用多路转发的模式高效利用带宽。

（2）有效避免环路。大二层网络可以自己找出分发树的起始位置，学习其他路由对分发树的管理模式，并且对他人展示自己分发树，通过这种模式建立出全网的组播分发树。利用这个组播分发树连接所有的节点，转发单播、多播或组播报文而不会产生环路。

（3）快速收敛。以前的二层网络的数据报文中不包含TTL字段，而且在网络不稳定时，不能对产生的树协议进行快速收敛，严重是可能需要几十秒时间来完成收敛，远远不能到达数据中心对可靠性的要求。

3　高校大二层网络的规划和设计原则

对高校现有网络进行整合，在不投入大量资金的情况下，实现合理的大二层网络架构；组建的网络必须具有良好的扩容能力、方便管理的特点；对教育教学具有良好的辅助作用。

第一，遵循实用性为基础，网络的应用性为前提，急需的应用优先建设，逐步增加后续应用的原则，充分利用前期投资，建设高性价比的大二层网络结构。

第二，网络运行必须具有高可靠性和高容灾能力，关键部分的设备和线路应该具有冗余备份。如果网络出现故障，能够及时切换到备份线路并能及时修复。

第三，采用的技术和设备要既能体现先进水平，又具有良好的实用性，并未以后的扩容留有必要的空间。

将高校的现有网络资源进行整合，对其充分利用，减少资金投入，避免造成设备、线路等资源的浪费。

参考文献：

[1]美国讯宝科技推出新型无线网络交换机[J].电子科技,2004(06).

[2]申燕.网络交换机原理及选择[J].长沙通信职业技术学院学报,2006(01).