某轻工学院校园网的规划与设计.docx
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某轻工学院校园网的规划与设计
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INTRANET环境下的校园网规划
在当今社会里，也许没有哪一种技术能象INTERNET这样对我们的工作方式、生活方式和学习方式带来如此迅猛而强烈的影响。
I作为生产知识和人才产品的“工厂”，学校更加直接地受到了INTERNET的冲击。
知识和人才是教育的最终产品，其原材料则是信息。
我们不难理解，“信息原材料”的获取将直接影响“最终产品”的质量。
在INTERNET时代，学校的教学将发生根本性的变革，这些变革体现在：
1．教育向社会延伸：
INTERNET将是一个“推倒围墙”的时代，学校办学将不再是招生入学、课堂授课的传统模式，网上教育将教室延伸到各种公共场所、企事业单位和家庭，求学者足不出户即可选择感兴趣的学校和专业学习。
2、专业化：
在网络环境里，教学面临的竞争是全球性的，学生选择课程的目的性更加明确，动因将来自于课程应用的针对性、教学内容的新颖性、教学手段的先进性、教学形式的灵活性。
也许用不了多久，我们将不再会听到“我是××大学毕业的”，人们更愿意谈论“我的××课程选择了××大学的”。
3时空的非限制性：
学生学习将不再象传统教学那样受到教学时间和教学地点的制约，他可以在教师讲课时到课堂上实时听讲，也可以在授课后的任何时间从网上下载课程内容。
4信息共享：
一、INTRANET简介
一、什么是INTRANET？
内部网（Intranet）是国际互联网（Internet）技术在企业内部或封闭的用户群内的应用。
简单的说，Intranet是使用Internet技术，特别是TCP/IP协议而建成的内部网络。
这种技术允许不同计算平台进行互通，且不用考虑其位置。
也就是所说的用户可以对任何一台计算机进行访问或从任何一台计算机进行访问。
Intranet与Internet的最主要不同是Intranet内的敏感或享有产权的信息受到防火墙或安全网关的保护，它只允许被授权人访问内部Web网点。
Intranet是一个群体环境所特有的，不一定必须与Internet有物理上的连接。
与Internet连在一起的Intranet还允许职员通过内部网直接访问Internet，同时也会有选择地允许外部的一部分人接入Intranet。
Intranet是大型机构内部通信方式的根本转变的一个范例。
它为人们在其桌面上获取各种信息资源提供了一个便捷的方式，就学校而言，从招生信息、教学规划到远程教育，毕业生推荐，等等都可以在网上完成，并且所有最新变化都会在线实时发生。
网络的普及与发展，使得网上电子信息的交流代替了印刷文档的传递，迈出了无纸办公的重要一步，提高了办学效率，简化了业务和管理的程序。
而且，越来越多的教职员工通过网络在全球范围内与同行和合作伙伴共享构思、信息和创造。
Intranet的应用，也使SOHO结构（SmallOfficeandHomeoffice）和RemoteAccess（远程访问）得以流行。
SOHO结构是远程小型办公室或家庭办公室通过小型路由器接入主干网的形式。
远程访问是通过远程访问服务器、调制解调器拔号进入企业内部网络。
在学校，教师在家中办公和在办公室里是一样的。
Intranet的产生与WWW的出现密不可分。
WWW使保存信息的服务器以及客户机或用户之间能够传递和显示多媒体文档。
技术的发展也将数据库与传统系统结合起来，以提供独立于平台的分布式应用。
虽然说Intranet是依靠Internet技术发展起来的，但它的发展速度比Internet更快。
许多大学、大企业、大集团非常重视这一技术的发展，纷纷将原有的网络平台向Intranet转移。
根据国际数据公司（IDG）的调查，到本世纪末，Intranet服务器与Internet服务器的销售量之比将超过10：
1（分别为460万台和44万台）。
Killen&Associates也研究预测Intranet市场将从1995年的27亿美元增长到2000年的200亿美元，平均年增长率为49%。
在INTRANET环境下，电子政府、电子学校、电子企业都在虚拟环境中实现，打破了时空和地域的限制，使分享共同信息资源的人们联系在一起。
二、为什么选择INTRANET
说白了，Intranet是网络上一种软件的设计模式。
时至今日，网络就是计算机，计算机就是网络的理念已被众多人所接受，计算机只有接入网络，才真正显示出它巨大的潜能。
自计算机网络应用出现以来，经历了中央集中式、主从式到今天开始流行的Intranet模式，我们对其作出如下比较。
1．中央集中式系统
早期的计算机网络一般采用这种系统。
它由主机（HOST）和终端两部分组成，两部分通过网络线连接起来。
网络资源的处理都是由主机来完成的，终端只是一个输入输出设备。
这种计算结构满足了早期的网络应用需求，它的特点是集中控制，系统资料易于统一，终端的界面保持一致，操作容易。
但它的缺点是应用的针对性强，主机的负担繁重，扩充和升级困难，如果主机负担过重容易造成系统瘫痪。
2．主从式系统
这是我们目前仍然在采用的结构体系，如客户机/服务器（C/S）模式。
这种体系结构以服务器代替主机，以PC机代替终端（称为工作站），这样原来要由主机单独完成的工作可以由服务器和工作站分担，使网络的效率大大提高，同时，系统的拥有成本大为降低。
主从式结构使网络的应用能力获得了极大的提高，但同时也带来了一些问题。
这些问题突出表现在：
系统的保密性不如中央集中式系统。
因为资料分散在不同的服务器上，系统管理员要照顾的范围变得很大，系统产生漏洞的可能性也大大增加。
系统集成的难度越来越大，因为系统采用的往往不是一家公司的产品。
资料的一致性差，这是采用主从式结构最突出的问题，因为不同的部门对同一问题可能作出不同的处理结果。
操作界面的不一致，给使用者带来了诸多不便。
这在网络应用中确实是一个令人头痛的问题。
就大多数的使用者而言，他们都不是电脑专家，要他们每使用一种应用程序就要掌握一种操作界面确实有相当大的困难。
3．Intranet模式
它是伴随着INTERNET的成功而产生的一种结构体系，而这也是INTRANET的精华所在。
如图一所示。
客户
代理
服务器
服务器
代理
客户
图一Intranet上数据库服务器访问模式
与主从式结构相比，有一个明显的不同之处是，在客户端和各种类型的服务器中间出现了一个被称为是“代理（AGENT）”的结构层。
代理的目的是集成后端不同的服务器，使他们的资料及操作界面都能够以统一的界面呈现。
在INTERNET中，WWW是一个典型的三层式结构，用户不管使用何种浏览器来访问INTERNET上的WEB站点，都可以看到相同的操作界面。
除非管理者自己有特别的说明，否则用户根本无从知道（也无须知道）WEB服务器后面所连接的是何种数据库。
这个特性正好符合用户对单一操作界面的需求，解决了主从式结构的难题，而且还保留了整体的弹性，后端的服务器可以随时根据需要扩充。
INTRANET正是吸收了三层式结构的这些优点。
DB
HTML文件
CGI/ASP
LAN/WAN
浏览器
图二用户通过WWW服务器访问数据库
与传统的网络模型相比，Intranet具有如下明显的优势。
（1）平台独立性。
基于Internet技术，这样能使用户实际上对任何一台计算机进行访问或从任何一台计算机进行访问。
当将平台独立性应用于封闭的公司环境时，多个专有产品的复杂的网络路由连接和桥接等头疼的问题就迎刃而解了。
（2）文档的平台无关性。
内部网在一台Web服务器上集中保存信息。
所有与内部网有关的文档均用超文本标记语言（HTML）编写，这是业界标准的编制含有文本和图形的文档方法，以使文档完全独立于平台。
无论是Wintel系统，还是AppleMacintosh，或者主机终端，只要装一个浏览器软件，就可上网工作，而且网络间的互访也非常方便。
（3）简单易用性。
丰富的网络服务仅仅通过一个友好的图形界面——浏览器就都能得到。
浏览器是一种软件，它处理文档、图象、声音、视频文件和应用程序，使用户能访问服务器上各种各样的公司信息，从公司的组织结构、人事和公司的政策文档到公司的公告牌等。
各机构也能利用浏览器从雇员中收集数据，如工时表的登录、假期申请表格和开支报告。
统一友好的用户界面使得用户培训和系统维护变得十分简单，大大地降低了系统的运行成本。
（4）开放性，可伸缩性。
Intranet以TCP/IP为通信协议，具有广泛的兼容性和可伸缩性，从局域网到广域网，可连接不同的计算机网络协议、不同的网络设备。
由此，网络建设时可从不同的厂商选择产品和服务，而顺利集成，从而可降低网络建设的成本。
（5）安全性。
出于安全方面的考虑，对外互联的网络节点都采用“防火墙”等安全技术，以保证网络不受侵害。
（6）规模无限性。
一个工作组可能只有一台Web服务器，一家公司可能有上百台Web服务器，而一家大型的专业化组织可能有上千台Web服务器，这些网络都叫Intranet。
Intranet有时可以是用户利用公用网建立的跨越地域的虚拟专网，仅仅是逻辑上的网，在物理上，站点可以分布的很广，只是对它们的访问控制在站点之间。
（7）方便沟通性。
Intranet可以提供电子邮件、新闻组、讨论组等应用。
（8）平滑升级性。
无论是学校原有的硬件资源还是软件资源，都不会因为建设Intranet而废弃。
因为Intranet只是改变了网络的应用方式和界面，并不需要改动原来网络的物理结构。
过去开发的数据库资源也都无需修改就可挂接在新的Intranet上。
原有的计算机及外设更因Intranet的平台无关性在新系统中当然得到应用。
这样就最大限度地保护了学校的原有投资。
二、INTRANET环境下的校园网应用
一、对于今天的学校来说，将信息技术融入到学习、教学及行政管理已是一种迫切的需要。
学生的需要正使与技术一起成长起来的一代人的生活发生着前所未有的巨大变化。
他们将进入对信息技术依赖程度越来越高的经济生活中。
要为他们的将来做准备，就要让他们接触一生都要赖已使用的工具。
----教育人士和管理人员也正通过最新的记录方法、简化的协作及不断提高的工作效率而从网络中受益，教师可将有关课程材料制成教学幻灯片，在课堂用电子白板以生动活泼的方式向同学传授知识，同时这种上课的方式的交互式的，学生可以随时对问题发表自己的看法或向老师提出疑问，消除了学生与老师之间交流的隔阂；学校可以将考试资料、习题放在网络上，学生可通过联机在网上做各科的习题，这样老师便可以通过计算机对学生掌握知识的情况进行量化的、综合的分析，甚至可以通过网络进行一些标准化的考试，目前，一些国际认证的专业技能考试正是通过全球互联网系统进行的，如微软公司的MCSE（微软认证系统工程师）、Novell公司的CNE（Novell认证网络工程师）等等，这些能力资格认证考试都是通过网络考试的形式来考核一个工程师是否具有所应有的能力。
----最为重要的是，网络对学习过程本身产生了巨大影响。
网络能够消除学生与学习资源间的界限，使学生可以自由地在任何时间任何地方获取信息。
它们扩大了课程的选择范围，使得学生能够查阅世界各地的图书馆，最大限度的获取世界各地的最新资料，增长学生的知识面。
目前国内各个高等学府以及国家图书馆都建立了自己的网站。
如清华大学、北京大学、中山大学、华南理工大学、中山图书馆等都拥有自己的网站，学生可以通过国际互联网随时查阅这些高等学府以及图书馆的资料，以便获得最新的信息。
最近国家的一些名牌大学开始试行网上招生，而电视大学今年已经招收了第一批学生进行网上远程教育。
----如果说知识是教育的终产品，那么信息就是其原材料。
由于能够帮助发现，移动及提供信息，且能消除进行交流的距离上的障碍，网络注定会在教育过程中发挥越来越重要的作用。
同时，网络也成了学生、教育人员、父母及社会间更好进行交流的一种媒介。
----在全球化的经济中，教育标准的不断提高对局部的教育提出了越来越多的挑战。
未来的经济稳定性及领导地位要求信息技术为学生学习、掌握，扩大个人经历及克服地理限制提供新的创新机会。
所有这些都预示着网络已越来越多的渗入到我们的生活、学习等各个方面。
战略连网目标
战略连网规划是任何教育方案一个不可或缺的重要因素，它指导从网络基础设施到它所进行的应用过程的所有开发。
理想的教育网络应按以下几点进行设计：
◆将学生及教师与无限的教育资源连接起来，不管这些资源位于世界的何处。
◆将边远地区的学校及设施与中央管理及学习资源连接在一起。
◆通过简化管理任务提高教师的工作效率，有助于最大限度地减少书面工作，并为教师节省更多时间进行课程开发及教学。
◆支持在线图书馆服务及数据检索。
◆提供学生、教师及管理人员接入Internet机会，使之可以访问全球各地的教育数据库。
◆确保网络存储和运行的敏感信息的安全，这些信息包括预算到研究及学生档案。
3Com解决方案通过全球教育界的检验，具有如下经过论证的能力：
◆可提供教室、实验室、图书馆及Internet间的高性能链路。
◆可使学习随时随地进行，可对中心网络资源进行简化高性能的远程访问。
◆通过提高不同地点间的通信联系及简化日常工作，提高教师及管理人员的工作效率。
◆可连接分散地区设施，与此同时将所增加的网络管理人员负担及广域网线路费用降到最低限度。
◆通过将原有系统与新技术相集成而使现有投资发挥最大效能。
◆用简单，功能强大的工具提高内部网络管理水平。
◆提供向更高性能支术平稳迁移路径，而这些技术正是适应同时传输的视频、数据和语音通信流以及多媒体和电视会议等应用所需的。
三、轻工学院校园网的规划与设计
一、需求分析
人类正在进入信息社会，从日常的商品信息、商业情报、到国内国际的政治经济形势，各种各样的信息充斥着社会生活的方方面面，影响着人们的经济活动和社会活动。
信息社会的基础是计算机网络，计算机网络是现代计算机技术和通信技术密切结合的产物，是随社会对信息共享和信息传递的要求而发展起来的。
广东轻工技术学院目前还没有计算机网络，出于现代化教学、科研、信息沟通以及迎接即将到来的“电子商务时代”的需要，校方有必要建成一条能适应于多媒体教学的现代化计算机网络系统，通过运用先进的技术手段，现代化的教学工具培养出能适应信息时代所需的人才，并为科研、信息沟通服务。
用户需求决定了该网络系统的特殊性，按照用户的要求，网络系统须实现以下功能
1、信息共享。
有关学校的各种资料，各种信息，如图书资料，教学资料，一些最新的学校公告等可通过网络进行查询。
2、信息交流。
可通过连接Internet实现与外部资讯的交流和沟通，从而获取当今世界的最新信息。
3、通过计算机网络实现多媒体教学。
如电子幻灯片、多媒体交互教学、电子白板等。
4、办公自动化。
通过运用先进的计算机技术实现办公自动化，使学校的各种行政、财务、日常办公等计算机化，提高学校的办事效率。
同时，网络必须具备较高的性能和高度的安全性、可靠性、容错性。
而且网络系统能平滑地向未来新技术过渡，保护已有的投资。
二、设计原则及设计目标
根据广东轻工技术学院的具体要求，结合我公司多年设计、建设和运行维护园区网的经验，基于以下原则设计贵学院校园网：
1、实用性：
遵循面向应用，注重实效，急用先上，逐步完善的原则；
2、先进性：
采用先进成熟的网络概念、技术、方法与设备，反映当今先进水平，又给未来的发展留有余地；
3、可靠性：
系统必须可靠运行，主要的、关键的设备应有冗余，一旦系统某些部分出现故障，应能很快恢复工作，并且不能造成任何损失；
4、开放性：
选择的产品应具有好的互操作性和可移植性，并符合相关的国际标准和工业标准；
5、可扩充性：
系统是一个逐步发展的应用环境，在系统结构、产品系统、系统容量与处理能力等方面必须具有升级换代的可能，这种扩充不仅能充分保护原有资源，而且具有较高的性能价格比；
6、可维护性：
系统具有良好的网络管理、网络监控、故障分析和处理能力，使系统具有极高的可维护性；
7、安全性：
必须具有高度的保密机制，灵活方便的权限设定和控制机制，以使系统具有多种手段来防备各种形式的非法侵入和机密信息的泄露。
一个系统的建设在实用的前提下，应当在投资保护及长远性方面做适当考虑，在技术上、系统能力上要保持五年左右的先进性。
并且从用户的利益出发，一个好的系统应当给用户一定的自由度，而不是束缚住他们的手脚，从技术上讲应该采用标准、开放、可扩充的、能与其它厂商产品配套使用的设计。
根据用户的总体需求，结合对应用系统的考虑，我们提出网络系统的设计目标：
技术选型、体系结构、带宽容量、流量设计、互操作性、运行性能以及可扩展性。
三、网络技术分析及选型
1网络带宽分析
广东轻工技术学院对计算机网络的应用主要是多媒体教学，通过计算机网络这种先进的技术手段，实施多媒体、交互式、内容丰富、形象生动的教学，以培养出能适应社会需求的具有专业技能的人才。
根据这一实际应用情况，我们分析在网络上传输的信息是音频、视频、数据相结合的信号，这样对网络的带宽需求就较高，因此，必须对网络带宽和网络的使用性能进行分析，以保证网络满足用户应用的需求。
1、音频信号所需的带宽。
模拟的音频信号必须转换成二进制数据后才能被计算机存储和处理。
对音频信号用等于信号最高频率两倍的速率进行采样，然后对采样值按一定的量化等级进行量化和编码，就可以将音频信号转化成数字数据，并且基本保留原来的信息。
采样频率和编码位数的选取视使用场合而定。
在电话系统中，一路电话所需的带宽只有56Kbps或64Kbps，而传送立体声唱片则需要1.411Mpbs。
2、视频信号所需的带宽。
在计算机中，一幅图像是由一个个的像素组成的，对每个比特进行编码。
灰度图像中，每个像素编码成一个8比特的数，在彩色图像中，每个像素记录了它的颜色，因此每个像素用24比特来表示，而为了获得平稳的运动画面，每秒钟又必须显示25帧的图像，这样一幅分辨率为800×600的图像所需的带宽为24×800×600×25＝288Mbps，通过压缩，带宽可达8－10Mbps。
以上两种信号是网络中对带宽要求最严的数据信号，而且音频信号和视频信号突发性很大，在网络中要求实时的和高质量的传输。
当网络规模比较大，网络用户比较多，网络中的多个用户同时发起音频、视频信号和其它各种数据信号的传输时，往往会对网络带宽带来压力，令网络带宽不堪负荷，造成网络拥塞，严重时会导致阻塞，使网络通信停顿。
为了解决网络拥塞问题，必须对各种网络技术进行选择，以符合用户对网络实际应用所提出的各项要求，以最高的性价比，实现网络功能。
2千兆位以太网技术
千兆位以太网是对现今迅速发展的各种多媒体应用而需求高带宽网络的最好的解决方案。
千兆位以太网是一种渐进式的技术，它可以让你在充分利用已有的以太网基础设施和技能的同时拥有处理不断涌现的数据库、图像、群件、Internet/Intranet和多媒体应用程序的能力。
千兆位以太网也是已有解决方案（例如ATM）的补充技术，并且它还是一种可靠的、高性价比的技术，可以用来增强交换式快速以太网，也可用于交换机与交换机之间以及交换机与服务器之间的连接，同时千兆位以太网可以解决主干网拥塞和和服务器瓶颈问题。
3交换式快速以太网技术
随着配备了高性能32位PCI总线处理器（如Pentium）的服务器的处理能力迅速增强，应用系统和应用程序功能的不断增强，网络用户日益增加，所产生的数据量也越来越大，原来的10Mbps网络在很多环境中已不能满足需求，网络带宽就成为一个瓶颈问题，快速以太网的出现给这一问题带来了一个较好的解答。
快速以太网提供了100Mbps的带宽，给工作站和服务器带来的最大好处，就是增大了吞吐量，从而可以安全地增大网络上的负载，同时其结构简单、灵活、便于扩充，易于实现，工作可靠便于维护和故障恢复，并且能和以前的10Mbps以太网进行无缝连接，保护过去的投资。
交换式以太网和共享式以太网相比，具有比共享式以太网更高的使用带宽，更好的传输性能，共享式以太网是网络上所有的设备共享网络带宽，对网络带宽进行争用，这样，当网络上的多个设备同时传输数据时，网络的效率就会明显下降，网络的传输速度会受到明显的制约，据测试，共享式以太网的利用率大约只有36%左右，当网络的利用率达到50%的时候，网络就会出现拥塞，严重时会造成网络运行的停顿，影响数据在网络中的传输。
虽然交换式以太网投入成本相对较高，但网络上的所有设备是独享网络带宽，那么一个100Mbps的交换式以太网就不会因为网络设备对资源的争用而影响整个网络的使用效率和传输速度，由于比共享式以太网增加了数倍的网络带宽，从而大大提高整个网络的性能，降低了网络拥塞的发生概率。
4网络拓朴结构图
四、服务器技术及网络操作系统分析及选型
1、计算机群集技术
群集指的是多个服务器为了提高可利用性或性能而进行的相互连接和集成。
群集服务器带来的第一个好处是高利用率，群集服务器的高利用结构保证在应用中一个服务器发生故障时，另一个服务器轻松地取而代之，这样便最大限度的降低了服务器和应用对终端用户的停机时间。
群集技术的第二个好处是通过多个服务器运行各种应用和大型数据库，提高并行运算的性能，从而大大提高了服务器的性能。
群集技术是围绕网络服务器的峡谷个基础技术展开的，一个是惠普的MC/ServiceGuard，它为端接惠普网络服务器产品提供了有效的解决方案。
另一个是微软的Wolfpack技术解决方案，它为多重WindowsNT平台提供了很多优点。
简单地说，群集就是为了提高系统的利用率和性能而将几个服务器连接或集成在一起的技术，不同的服务器完成不同的工作，但系统最终的可靠性和性能要比单个服务器重要提多。
服务器群集有多种实现方式，它们之间可以通过电缆系统直接连接，也可以通过开放共享磁盘子系统进行连接，有被动备份服务器和主动辅助服务器。
2服务器实现
我公司建议采用联想微机服务器进行服务器群集。
联想电脑公司是以研究开发、生产和销售计算机设备及其相关产品为主的高科技企业，从95年至今联想已陆续推出了4个系列15个型号的万全服务器产品。
标准的测试平台、专业的研发队伍以及与Intel公司在产品测试方面的密切合作，使得万全服务在产品硬件上已经和国际技术接轨，在时间上甚至领先国外品牌；完全自主开发的万全服务器中文导航软件是联想万全的又一特色。
联想万全服务器荟萃了先进的服务器技术，结合了用户的需求，以最佳的客户服务为企业带来最大的发展空间。
本方案根据学院的网络实际应用，建议采用两台联想万全2400G或万全3500服务器，采用双机电缆直连的方式来实现，这两种服务器支持双CPU，采用最新G×+主板，具有较强的数据处理能力和较好的安全性、优良的I/O性能，适合于处理数据量较大、又有一定安全要求的应用环境。
因为万全2400G服务器和万全3500服务器支持热插拔硬盘、又具有远程管理功能，当服务器硬盘出现故障时，不用打开机箱，就可以快速更换故障硬盘，结合RAID技术，可进一步提高数据安全性，适合做为中小网络中的NT主控机、E×change服务器、数据库服务器和文件服务器。
3服务器拓扑图
4网络操作系统
目前较好的网络操作系统有UNI×，WindowsNT，NetWare三种。
UNI×系统是一种在国际INTERNET网络上及大、中、小型机上广泛采用的系统，具有安全、高效，开放，不易受病毒感染的优点，但对维护及开发人员要求较高，对硬件设备要求及投资也较高；
WindowNT系统和NetWare系统则
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