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摘要:中学作为实施基础教育重点单位,校园网的建设不可或缺。本文从实践的角度对校园网的建设实施给出了一系列的建议和措施。
关键词:校园网;服务类型;拓扑结构;网络应用;网络维护
中图分类号:TP393文献标识码:A 文章编号:1673-8454(2009)22-0069-04
一、 学校概况及建设规模
1.学校概况
笔者的母校是一所县级重点中学,有教学楼、学生宿舍楼各三栋,学生餐厅、行政办公楼、体育馆各一座,实验楼两栋。学校现有52个教学班,13个现代化的实验室,3个多功能计算机教室,每个多功能计算机教室内配备了80台电脑。
2.建设规模
校园网建设是一项复杂的系统工程,要逐步细化,分步实施。鉴于目前学习、教学和管理的需要和建设经费及利用率的考虑,并非学校的全部楼宇设施都必须架设网络。本次规划校园网的出口干线使用千兆连接分别连接至CERNET和 Internet,目前IP地址按照上网计算机所在位置采取静态分配。校区内部采用100Mbps/1000Mbps光纤交换网络实现高速互联,光缆连接全校大部分主干信息点,初步规划是在行政楼(单人办公室每间一个信息点,集体办公室至少四个,视具体情况而定),教学楼(每间教室两个信息点),实验楼(每间实验室两个信息点)架设网络,但要为日后宿舍楼,餐厅和体育馆的网络铺设留有接口。目前餐厅和体育馆可以先只提供闭路电视,待日后完善计算机网络的架设。
二、建设的意义和必要性
面对信息化浪潮,教育部已在2000年10月明确要求,从2001年起,用5—10年时间在全国中小学基本普及信息技术教育,全面实施“校校通”工程,以教育信息化带动教育的现代化,努力实现基础教育的跨越式发展。随着社会信息化程度逐步提高,新的教育理论不断涌现和完善,社会对学校的要求也不再是原有的“教师教,学生听”的传统教学模式,而是转变为“以学生的学为主,以教师的教为辅”的新型教学模式,这就要求学校能利用校园网为全校师生提供更多的、可共享的、方便存取的信息资源。因此,校园网的建设既是反映国家教育文件精神的一项举措,又是全校师生发展提高的一个平台,而且一个学校的发展和进步在某种程度上可以反映并带动当地经济的发展。
目前全校师生正致力于把学校发展成为省级的示范性高中,学生成绩作为一项评估因素已不是障碍,硬件建设也基本满足要求。而要实现学校升级,不仅要发挥学校特色,还要积极学习其他高级中学的先进经验并且要扩大自己的影响,校园网是实现这一目标的一个有力的平台。在全国教育信息化的大趋势里,校园网的建设也是学校生存和发展不可或缺的因素。当前计算机和网络通信技术发展迅速并日趋成熟,为校园网建设提供了必要的物质和技术基础,因此我们更应该一鼓作气,加大力度进行校园网的建设。
三、总体设计规划
总体设计是校园网建设的总体思路和工程蓝图,是搞好校园网建设的核心任务。需要从对象需求分析入手进行一系列的建设计划并最终付诸实践。
1.功能需求分析
由于学校本身是一所普通高级中学,根据学校管理和教学的要求以及要晋升为省级示范性高中这一目标,结合当前教育信息化趋势下,国家对中小学应提供服务方面的一些要求和学校的长远发展需求,确定校园网应提供以下基本服务:
(1)实现信息资源共享,不仅是学校自身资源,还可以是外界的教育信息资源和其他一些相关资源。
(2)实现图书文献资料检索、借阅自动化。克服以往图书馆作用发挥不到位的情况。
(3)实现学校管理系统的信息化、自动化、透明化和快捷化。
(4)能够建立基于计算机网络辅助教学系统。
(5)可以依托校园网、广域网进行网络课程的学习。
(6)能够创建学校网站,使之成为对外宣传的重要窗口。
(7)要为广大师生提供宽松、开放、易用的网络环境,比如进行心理辅导、考试心得交流等。
2.网络的服务类型
根据以上功能需求分析,可以初步确定:网络除具有WWW、远程登录(Telnet)、文件传输(FTP)、电子邮件(E-mail )、 News、 BBS等基本功能外,还要具备视频点播(VOD)、办公自动化、网上多媒体辅助教学的功能和远程教学功能。
3.网络拓扑结构
网络拓扑结构是根据应用需求、建设目标和学校主要建筑分布特点进行系统分析和设计的。网络拓扑结构如图1。
4. 校园网建设技术设计原则
校园网建设技术设计的原则包含了整体的设计原则和分别在技术选型、布线设计、设备选择及软件配置等方面的标准和要求。一个完整的校园网建设在实施过程中可以分成两个环节:网络集成方案设计和信息系统集成。其中信息系统集成是目的,网络集成是手段。网络集成方案主要包括两个方面:结构化布线与设备选择、网络技术及设备选型。
(1)校园网建设的整体原则
①系统性,校园网是一个复杂的系统,校园网建设无疑是一个复杂的系统工程。网络的规划、设计、硬件建设、软件建设以及网络的使用、扩充等均需要以系统的眼光来看待。任何一项工作都要从全局、长远的角度出发,体现整体最优性。
②先进性,采用先进的设计思想、网络结构、开发工具,所选用的网络设备采用成熟的技术,在保证成熟的前提下,尽可能采用先进的技术。所采用的标准要统一并支持目前业界最新的网络协议,网络标准应符合国际标准。
③开放性,系统设计应采用开放技术、开放结构、开放系统组建和开放用户接口,以利于网络的维护、扩展升级及与外界信息的沟通。
④灵活性,采用积木式模块组合和结构化设计,使系统配置灵活,满足学校逐步到位的建网原则,使网络具有强大的可增长性;所选用的网络设备具有高扩展性使得用户数量的扩展应对网络影响很小。比如中心交换机应是插槽式的,考虑到未来发展的需求,交换机应有足够的插槽。
⑤可靠性,具有容错功能,管理、维护方便。对网络的设计、选型、安装、调试等各环节进行统一规划和分析,确保系统运行可靠。考虑系统经济性,投资要合理,有良好的性能价格比。
(2)网络技术选型
千兆位以太网技术以简单的以太网技术为基础,可为网络主干提供1Gb/s的带宽,并且它利用自然的方法来升级现有的以太网、工作站、管理工具和管理人员的技能,故方法简单而且成本效益高。千兆位以太网与其他速度相当的高速网络技术相比,价格低并且设计灵活,故建议采用千兆以太网技术。
千兆位以太网使用的传输介质有光纤、五类非屏蔽双绞线(UTP)或同轴电缆。目前,千兆以太网支持单模光纤、多模光纤和同轴电缆。为了保证网络的运行速度,要实现千兆主干,百兆到桌面。
为避免物理网络的束缚引起的网络堵塞,便于管理和节约开支,要根据需要划分相应的逻辑子网,也即VLAN,以便网络中的站点可灵活地加入到不同的逻辑子网中。
(3)结构化布线
校园网为园区网,楼群间子系统采用光缆连接,可提供千兆位的带宽,有充分的扩展余地。垂直子系统则位于高层建筑物的竖井内,可采用多模光缆或大对数双绞线。把管理区子系统并入设备间子系统,集中管理。楼内布线包括水平布线和主干布线。水平系统采用超五类双绞线,采用暗装墙内的方式。
在技术标准方面,综合布线系统的结构、性能要符合国内、国际标准和相应规范,并满足各个系统目前和未来发展的需要。不仅能满足校园内网络应用的实际需求,同时又与国际互联网等信息高速公路连接。布线系统应采用符合国内、国际标准的名牌布线产品,技术上要领先,同时要经过国内、国际广泛和较长期使用,具有良好的技术支持和服务。在保证质量的前提下,将从目前的实际应用出发,以需求与应用为主,使其性价比更高,实用性更强。
(4)校园网设备选型
硬件是架构校园网的基础,选择硬件产品时,要选择兼容性好、扩展性强的设备,并且在选择过程中综合设备的性能、价格等多方面的因素,而且该设备厂家必须能够提供良好的售前及售后服务。鉴于学校的资金状况,刚刚完成校区建设,因此在建设校园网时要选择好用,够用,适用的网络技术,建议选择适合中国国情的国产品牌来实现。
①交换机设备的选择
选择可信的技术指标,像交换容量(Gbps)、背板带宽(Gbps)、处理能力(Mpps)、吞吐量(Mpps)等众多技术指标,紧紧抓住“满设置时的吞吐量”这个指标。采用分布式的产品模块以满足校园网运行的音频、视频及数据信息量越来越大的需求。确保设备性能稳定和安全可靠,另外要考虑设备冗余能力、散热方式等。最后要确保功能齐全并且易于管理。建议选用思科公司的园区交换机6509,3550和华为公司的汇聚交换机6506以及2403来实现。
②路由器设备的选择
路由器产品在各行业中的应用已越来越广泛,成为实现各种网络内外部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。思科系统公司(Cisco Systems)是路由器技术的领导者,在因特网上流动的数据大多都会通过思科公司的设备,其中绝大多数是思科公司的路由器。推荐使用Cisco 1600系列路由器,它是思科公司为中小型网络接入Internet而量身定做的,是中小企业和校园网的理想选择。
③服务器的选择
因为要利用校园网传输和存储大量的视音频信息以及数据库的管理等,所以服务器系统CPU要处理能力强,I/O处理能力强,系统稳定性高,一般采用4路及4路以上服务器系统,由于数据库系统的高稳定性要求,一般要求使用冗余电源,最好是N+1冗余电源来实现。中学服务器绝对拥有量不高,可采用塔式服务器,其相对比较容易放置。 还要求服务器与机柜系统相搭配以易于管理,硬盘与电源多采用热插拔,以便在出现故障时迅速更换。
④传输介质的选择
在中心交换机到各子网的传输介质选择方面,应以应用需求为主,适当考虑成本。由于校园网分布范围较广,在中心交换机到二级交换机之间,线缆以多模光纤为主;如果距离超过多模光纤的极限,需要采用单模光纤作为传输介质。
⑤防火墙的选择
校园网存在内网带宽大、出口带宽小的特点,网络健康状态差的首要表现就体现在出口网关设备性能不足、带宽利用不合理上。传统的防火墙、路由器等产品只能是对内网的流量尽力而为的转发,超出的流量只能丢弃,这样既没有改善网络的健康状况,也没有保障内网大多数用户的利益。
防火墙选择上要考虑以下几点:可使得接入多条宽带线路并用并且互为备份;产品支持策略路由,可以指定学校内的部分客户端只能访问教育网线路,而其他客户端可以按最优路径访问;要优先保证关键应用的带宽并且针对每个IP进行详细管理和流量控制等。建议使用天网流控防火墙,它通过特有的ABTQ技术,公平合理分配学校的出口带宽,在公平的条件下尽量让学校查询学习资料拥有更多的可用带宽资源。
(5)供电设备选择
随着科技的发展和社会的进步,UPS电源在日常生活中,特别是在电力部门中的应用已经非常普及。UPS电源不同于一般的稳压电源或电源调节器,它是专为保障计算机及其外设正常工作的保护性电源。一般UPS电源是由充电器、逆变器、静态开关、蓄电池、控制器组成。校园网络主服务器(如域名服务器、WWW服务器、电子邮件服务器等)和其它主干网络连接设备,因此需要后备时间较长的UPS保证供电。选择设备参数如下:UPS功率为: 40KVA ,延时3小时;UPS通过WEB方式实现远程监视;UPS通过软件实现网络管理功能;后备电池使用大力神、松下两个任一品牌;主机使用APC。
(6)信息系统集成
信息系统集成指利用网络体系控制信息的有序流动,实现信息资源的共享,更有效地形成、整理、使用各类信息,分成内部信息建设、外部信息建设。内部信息是指封闭在校园内部的各类信息资源,对内部信息的建设包括校园办公系统、校园内部主页、内部电子邮件、多媒体教室、电子图书馆系统、校园IC卡管理系统、内部信息服务系统等;外部信息是指与校园外部相互交流的信息,对于外部信息的建设包括外部主页、电子邮件、远程教学等。
四、网络软件及应用管理
1.安装网络系统软件和基本应用软件
网络布线完成之后还只是“裸网”,需要安装网络操作系统、网络管理软件和应用软件后方可利用。
(1)操作系统。网络操作系统软件可以选用Windows2000、LINUX、NETWARE系统。
(2)网络管理系统。本网络中,网络中心采用网管软件对所有网络设备进行全方位动态在线监视与管理,网管人员在网络中心就可了解整个网络设备的运行情况,从而进行整个系统的管理。
(3)数据库系统软件。要求数据库软件能与WEB服务器做到良好的集成,支持多媒体,支持多种平台,支持多种网络协议,具有良好的安全性、扩展性;系统运行稳定,有良好的容错能力。
(4)应用软件。在暂不具备自主开发能力的情况下,为提高网络的利用率,宜选用国产校园网管理信息系统,多媒体课件制作系统和VOD视频点播系统(服务)。
2.网络应用的管理
(1)确定IP;
(2)子网划分。可根据服务要求采用VLAN进行子网划分,比如分为办公,教学,科研,后勤,图书馆,宿舍等;并指定IP;
(3)通信协议选择(用TCP/IP);
(4)进行安全管理。主要有硬件安全和软件安全,尤其为后者的安全控制;
(5)其他。随着校园网的投入使用,在其应用过程中不断发现问题,要求承办方免费提供一年的技术指导及系统的维护。
五、网络维护管理
校园网的建设为现代教育提供了优越的条件。要使它发挥出应有的作用,必须强化管理,制订一系列的管理措施,实行按章治校,依规办事。
硬件维护管理包括网络的使用规范、上网的规范、场地的使用管理制度,信息点、教学平台、电子讲台、计算机的管理操作制度,维修保养制度等。
软件维护管理包括网络教室及计算机软件的配置更新规范,教学软件、工具软件的培训推广应用制度,软件的购买、收集、操作制度,光盘、音像制品、素材库软件的使用保管制度等。
此外,还建议学校拟订出一套确实可行的校园网管理机制,防止校园网被破坏,建立设备的使用和保管制度、网络安全制度,以确保校园网运行畅通无阻。并且为了更好地实施上述管理方案,必须充分发动全校的教师,实行全员管理,人人定岗明确,职责分明,有奖有罚,只有这样才能达到强化管理的效果。
六、校园网资源建设和人员培训
校园网建设的内容很多,除了主干网络的建设以外,还包括许多典型应用项目。在经费有限的条件下,要优先考虑校园网信息资源建设,包括内部信息资源建设、外部信息资源建设、校园网站建设、信息资源库建设。待网络建设完成之后和学科教师、专家和技术人员商榷之后再定。
校园网建设对学校教育的影响是巨大的,将对教学制度、学校管理等带来巨大变化。但是,要充分发挥校园网的作用,并非易事,还有许多事情要做,其中的一项重要工作就是要抓好人员培训工作。 学校要动员教师积极参加培训,积极更新观念,探索计算机技术和在网络环境下进行教学的方法。也要进行学生培训,同样包含利用网络进行学习的技能和在网络环境下顺利进行高效学习的能力培训。
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(编辑:隗爽)
