高校数字校园网设计与应用

丛佩丽

(辽宁机电职业技术学院，辽宁 丹东118009)

校园网络系统是学院的重要信息基础设施，是公共教学服务体系的重要组成部分和支撑环境，是数字校园建设的基础，其规模和应用水平已成为衡量学院教学与科研综合实力的一个重要标志.功能完善、运行稳定的校园计算机网络系统是学校推进教学内容、方法和手段的更新及现代化的必要条件；是学校提高管理水平、优化教学、科研和管理环境的支撑平台.因此，建设高水平的校园计算机网络系统对于建设高水平的大学具有重要的支撑作用.

1 高校校园网现状分析与需求

1.1 高校校园网现状分析

高校信息化建设经过几年的发展，已经普遍具有下列服务功能：接入及网络管理、数字图书馆、办公自动化系统、WWW服务、邮件服务、网络杀毒服务等.但随着新的应用不断出现，校园网建设也出现了新的问题.

(1)用户数量剧增.由于学院教育规模不断扩大，学生数量增长了很多，并且网络已经深入到所有人的生活，相当一部分学生都拥有电脑，校园网的网络用户数量在5000以上.

(2)用户类型复杂.我院校园网的用户类型非常复杂，包括了：学生用户、教职工家庭用户、教职工办公用户、如多媒体教室、网络实验室等.

(3)管理策略复杂.由于用户类型非常多，对每一类用户的安全权限不一样、网络服务质量不一样、计费策略不一样，导致用户的管理策略非常复杂.

(4)网内、网外的流量非常大.在线用户数量大、学习和娱乐的多媒体资料在网络上交流频繁.

(5)网络安全威胁性大.校园网的网络资源丰富、大量用户随时在线、互相之间访问频繁、网络管理者对用户终端管理权限小，这都给网络安全造成了巨大的威胁，据称90%的垃圾邮件都来自高校校园网.

1.2 高校校园网需求分析

(1)教学需求.在教学方面，要利用多媒体、网络技术实现高质量教学资源、信息资源和智力资源的共享与传播，并同时促进高水平的师生互动，促进主动式、协作式、研究型的学习，从而形成开放、高效的教学模式，更好地培养学生的信息素养以及问题解决能力和创新能力.

(2)科研需求.在科研方面，要利用互联网促进科研资源和设备的共享，加快科研信息传播，开展网上合作研究，并且利用网络促进最新科研成果向教学领域的转化，以及科研成果的产业化和市场化，从而大大提高科研的创新水平和辐射力.

(3)管理需求.在管理方面，要利用信息技术实现职能信息管理的自动化，实现上下级部门之间更迅速便捷的沟通，实现不同职能部门之间的数据共享与协调，提高决策的科学性和民主性，减员增效，形成充满活力的新型管理机制.

(4)服务需求.在公共服务体系方面，要建立覆盖学校教学、科研、管理、生活等各个区域的宽带高速网络环境，提供面向全体师生的基本网络服务和正版软件服务；要建设高质量的数字化的图书馆、档案馆等；要在校园内建立电子身份及其认证系统，从而为学校高水平的教学、科研和管理等提供强有力的支撑.

2 数字校园网设计方案

2.1 校园网整体解决方案

根据对校园网现状和需求的分析，并考虑到未来的发展趋势，以辽宁机电职业技术学院校园网建设为例，提出了“层次化、区域化”的数字校园网设计理念，建立数字化的信息传输网络，满足数据、语音、视频、图像、多媒体等相关教育信息的传输，可以实现校园网内的运营收费、办公自动化系统、多媒体教学管理、数字图书馆和上网访问(Internet)等现有及未来的各种网络应用.具体设计方案如图1所示.

图1 辽宁机电职业技术学院校园网络建设拓扑图

按照该方案进行校园网改造和升级之后，能满足在未来一定时期内教学、管理和社会服务的需要.校园网主干网络带宽为千兆，各建筑物内以百兆到桌面；能提供到CERNET和电信双百兆的光纤出口；节点数量5000个；提供现代媒体资源库服务器、教学资源库服务器、内网外网DNS解析服务、办公自动化服务器、学院数据服务器、WEB服务器等；以千兆光纤直连方式实现学院主校区和黄海学院(分校区)的连接，VPN方式实现校外教师校内办公的远程访问.

2.2 层次化设计

在该方案设计中，采用层次化设计理念，将网络分为三个层次：接入层、汇聚层和核心层.依据辽宁机电职业技术学院具体应用，设计了三个层次的具体功能.

(1)接入层的功能.连接桌面PC；做为网络接入安全控制和QOS策略实现的边缘点；可以实现接入用户的802.1x认证.

(2)汇聚层的功能.承上启下，汇聚下挂设备的流量，高速无阻塞地转发给核心层设备；提供负载平衡、快速收敛和扩展性；完成路由选择；提供冗余；QOS实施.

(3)核心层的功能.连接各汇聚设备；提供负载平衡、快速收敛和扩展性；完成数据流的高速转发.

2.3 区域化设计

在该方案设计中，采用区域化设计理念，将网络分为四个区域：网络核心区，网络接入区，对内服务器区和网络出口区.依据辽宁机电职业技术学院具体应用，设计了四个区域的具体功能.

(1)网络核心区设计.此次建设的校园网采用双核心架构，确保骨干网络的可靠性.采用2台锐捷面向十万兆平台设计的S8610骨干路由交换机，其高性能，丰富的安全特性可以保证整个网络的高速和安全运行.

(2)网络接入区设计.本网络共划分为7个子区域，分别是行政中心、老校区、学生宿舍A区、学生宿舍B区、展览中心区域、机械工程馆和仪器仪表馆.

其中学生宿舍A区、学生宿舍B区由于上网人数众多，采用万兆模块化汇聚交换机S7606，该交换机性能高，行政中心和老校区对网络的稳定可靠要求更高，采用万兆模块化汇聚交换机S7604，S76系列设计在主控板、电源等关键部件可以提供冗余，更可靠的同时扩展性也更好；展览中心区域包含展览中心、工业中心、体育馆和食堂的网络接入的汇总，连同机械工程馆和仪器仪表馆，这三个地方的汇聚交换机采用合适万兆汇聚交换机S5750；汇聚交换机均采用两条千兆链路一主一备上连到核心交换机；所有的交换机采用锐捷新一代安全智能交换机RG-S26系列，千兆上连汇聚、百兆到桌面，高性能的同时支持丰富的安全功能，支持IPv6，可以很好的配置SAM实现校园网的安全计费运营.

(3)对内服务器设计.对内服务器区的用来放置对内提供的应用服务器，双千兆链路直接和2台核心交换机相连，高速的对内提供访问和各种应用，冗余的链路从网络方面让这些服务更加可用.

(4)网络出口区设计.采用专用的网络出口设备串联在一起，性能高并各司其职，成熟稳定.采用1台锐捷校园网专用的出口设备NPE50，其强大的NAT和策略路由功能，特别适合大型校园网的出口应用；通过部署1台锐捷的应用控制引擎ACE3000来控制网络应用对出口带宽的应用情况，保证关键业务的通畅，进而提高网络出口带宽的利用率，提高网络的使用体验；同时通过1台锐捷千兆防火墙1600T和园区骨干交换机相连，能够屏蔽来自外部的攻击，便于实施各种安全策略，DMZ区用来放置像WEB等对外发布的应用服务器.同时部署专用的VPN网关WALL V160E，根据实际的需求为校外访问者或内部人员的校外接入提供权限和简单、安全的SSL VPN的接入方式.

3 数字校园网建设带来的改变

辽宁机电职业技术学院的数字校园网建设方案已经建设完成，并投入使用，为学院的教学、管理、科研和服务带来了巨大的变化，使校园初步实现了数字化.

3.1 多媒体的校园

从教学应用的角度而言，通过实施校园网整体方案，原来的教师、学生和网络三者之间的关系会发生变化，传统的“填鸭式”教育将通过多媒体的教育手段得到有效改善.学生成为学习的主体，教师成为帮助学生掌握学习方法和信息技术的领路人，校园网为教师和学生“教与学”环节搭建出多媒体的交互平台.作为学生学习的指导者，教师将在教学过程中采用网络、多媒体技术，利用网络上丰富的教学资源，激发学生的学习兴趣，提高教学质量.多媒体技术则将文本、声音、图像、动画和视频技术融为一体，使教学活动变得生动且形式多变，从而提高学生学习的积极性、效率和效果.

3.2 网络化的校园

从教学管理的角度而言，实施校园网整体方案，学校能有效地利用计算机网络，采用先进的管理软件，规范学校的管理行为，提高管理水平和效率.

首先，利用计算机存储量大、处理快速的特点，在减轻学校管理者工作量的同时，为学校的决策提供更加准确、丰富的信息.其次，因为学校办公、信息交流和通讯方面有了合适的管理平台，从而使学校逐步跨入电子化、无纸化办公阶段.再次，随着笔记本电脑的普及，校领导或者教师移动办公的机会增多，甚至在校外办公的需求也渐渐增多，满足随时随地的安全访问和办公是网络化校园的更高阶段.

3.3 智能的校园

植根于应用方案的基础信息平台之上，“校园一卡通”得到了大规模的应用.它采用先进的信息集成技术，能同时嵌入学校正在使用的各种管理信息系统，使得分散的各个管理信息系统成为一个有机的整体，从而充分利用了各个管理信息系统的有效资源，真正实现了校园管理智能化.这意味着无论学生的就餐、教师的考勤、图书馆的管理，还是学生注册、个人基本资料的存储，只要一张小小的卡片就可完成.

3.4 开放的校园

网络化的校园不仅仅指校园内部的管理效率大为提高，它还包括学校的开放程度的提高.通过在服务器上开发的校园网站，学校可以面向学生家庭开放、面向社会开放，促进社会与学校的交流和沟通.从宣传效果而言，通过交互网页的新媒介手段，学校也进一步提高了自身的知名度.

4 结束语

高校校园网络作为重要的基础设施， 承担着高校教学、科研、管理和服务等多种角色， 而数字校园网在传统校园的基础上构建一个数字空间以拓展现实校园的时间和空间维度，从而提升了传统校园的效率，扩展了传统校园的功能，最终实现教育过程的全面信息化，是高校信息化建设得以顺利、快速开展的主导力量和坚强后盾.

参考文献：

[1]方洋，张选波.构建高级的交换网络[M].北京：锐捷网络大学内部教材，2010.

[2]张选波，方洋.构建优化的高级网络[M].北京：锐捷网络大学内部教材，2010.

[3]程庆梅.路由型与交换型互联网基础实训手册[M].北京:机械工业出版社，2010.

[4]王培军，姚秋芳.校园网络安全系统设计[J].北华航天工业学院学报，2010，20(4):24-27.

[5]张俊兰，郭金平.高校校园网设计方案[J].延安大学学报，2010，29(1):28-39.