江西省基础教育资源中心总体建设方案节选.docx
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江西省基础教育资源中心总体建设方案节选
江西省基础教育资源中心总体建设方案（节选）
一、系统总体设计
（一）系统总体设计目标
江西省基础教育资源中心计划利用自身技术实力组建全方位服务于教育教学的资源中心。
该教育资源中心建成以后，将大大推动江西省的基础教育教学、教育管理和教育资源的统一。
江西省基础教育资源中心计划以建设一个提供基础教育教学资源为根本，未来将逐步形成教育资源中心、教育管理中心、教育培训中心。
建设江西省基础教育资源中心是为了教育资源调用、存储、教学应用提供软硬件基础设施，也要担负起各种数据管理上的职能。
针对目前教育资源网络建设中缺乏统一规划的弊端，资源中心建设将软硬件资源在教育资源中心进行有效的相对集中，增加教育中心的服务内容，使各种应用服务提供和网络运行维护的任务向资源中心转移，缓解学校和各设区市资源建设和网络维护的压力。
因此，江西省基础教育资源中心特别强调教育资源中心的规划建设，要将教育资源中心建设成为集网络管理、行政管理、教育资源、远程教育、教师培训于一体的资源中心。
教育资源中心为初期建设项目，建立一个涵盖全省教育资源库为首期的建设目标。
根据江西省基础教育资源中心的发展要求，在短期内迅速建立基本的教育教学应用和教学资源中心，并预计在一两年的时间内，将逐步丰富信息资源，扩大、完善各应用软件。
（二）系统总体设计原则
系统设计的原则是系统在满足各种信息处理功能需求的前提下，为了提高系统的各项性能指标所应遵循的规则。
遵循这些规则不仅可以提高系统整体性能，还能延长整个系统的使用寿命。
结合江西省教育的实际情况，本方案遵守以下设计总则：
1、先进性原则
采用当今国内、国际上最先进和成熟的计算机软硬件技术，使新建立的系统能够最大限度地适应今后发展变化和业务发展变化的需要，从目前国内发展来看，系统总体设计的先进性原则主要体现在以下几个方面：
Ø采用的系统结构应当是先进的、开放的体系结构
Ø采用的计算机技术应当是先进的，如双机热备份技术、共享磁盘阵列技术、容错技术、SCSI技术、光纤通道技术、多媒体技术
Ø采用面向对象的软件设计、编程方法，保证系统的模块化设计
Ø采用先进的浏览器/服务器（B/S）模式、客户端—应用服务器—数据库的3层架构，使用中间件等先进技术
Ø先进的现代管理技术，以保证系统的科学性
2、可靠性原则
系统运行后，经常要采集大量的数据，并进行处理。
信息量大，存贮周期长，因此任一时刻的系统故障都会给用户带来不可估量的损失，这就要求系统具有高度的可靠性。
系统建设尽可能采用主流产品，以保证其高质量和稳定性，采用成熟技术以降低系统的不稳定性。
同时系统采用尽可能详尽的故障处理方案，加强系统的故障对策功能。
3、安全性原则
安全性是江西省基础教育资源中心正常运转的必备条件之一，由于江西基础教育资源中心连接有各个地市电教馆，并且连接到Internet，将保存江西大多数学校和教师的各种资源库数据，将来同时承载有计算机考试、办公自动化等应用，数据的被窃取、修改和破坏都将造成极大的经济和社会影响，因此必须考虑数据传输的保密及完整，外部非法侵入的防范，内部人员的越级操作的防范等。
4、易用性原则
江西基础教育资源中心是一个大型、复杂的系统，现在和未来的需求多种多样，承载的应用纷繁复杂，因此，系统的使用要简单方便和可靠，供各类用户使用。
5、开放性原则
开放性是现今计算机技术发展过程中形成的一种建立大系统，扩大系统交流范围的技术原则。
系统总体方案设计在体系结构、硬件平台、软件平台的确定方面，从设备选型到设计、开发都充分考虑了“标准和开放”的原则。
6、标准化原则
严格按照国际国内相关标准设计实施，保证系统具有较长的生命力和扩展能力，满足将来系统升级的要求。
选用的各软硬件产品必须遵循国际标准和行业标准。
并且符合教育部、省教育厅的有关规定。
7、实用性原则
实用性就是能够最大限度地满足江西省教育应用实际工作要求，是各子系统在建设过程中必须考虑的一种系统性能，它是计算机应用系统对应用最基本的承诺，所以，本方案考虑如下几个方面：
Ø服务器平台建设必须以江西省教育信息骨干网络（以专线形式建立）的带宽和性能为依据
Ø硬件环境的处理能力要考虑江西省基础教育资源中心当前需求及未来发展的需要，面向建立综合信息平台和多媒体教学的目标
Ø采用系统总体集成设计、分步实施的技术方案，稳步向全面计算机化应用过渡
8、可扩展、可维护原则
随着教育技术和应用的发展，系统的扩展将是不可避免的，保护投资是系统设计需要考虑的。
因此，提高系统的可扩展性、可维护性是提高系统生命力的必备手段，在系统实施过程中按如下原则考虑：
Ø充分考虑整个江西省目前教育业务信息系统的需要，强调系统的可扩展性、对应用发展的适应性
Ø系统总体设计要充分考虑资源中心当前的各业务层次、各环节管理中数据处理的便利性和可行性，把满足业务管理作为第一要素进行考虑
Ø系统将充分考虑在结构、容量、通信能力、产品升级、处理能力、数据库、软件开发等方面具备良好的可扩展性和灵活性
Ø采用标准化、模块化的产品，使整个硬件平台系统具有良好的可扩充性和可维护性
9、经济性原则
根据实际需求及教育的发展趋势，设备选型一方面要考虑安全、可靠、先进，同时，要考虑经济实用，要易于扩展升级、易于操作、易于管理维护、易于用户掌握和学习使用。
在完成系统目标的基础上，力争用最少的钱办最多的事，保护电教馆的投资。
10、统一规划、分步实施原则
江西省基础教育资源中心系统建设是一项复杂的工程，涉及众多的软硬件产品，因此在整体上要考虑合理的分步实施，确保系统建设的成功。
（三）系统总体设计模型
根据省基础教育资源中心的基本情况，为了使系统结构更清晰，我们抽象出一个系统模型，将整个系统划分为不同的系统平台，下面是抽象出来的系统模型图：
从上图可以看出，网络系统、主机系统、存储及备份系统处于整个系统的最下层的物理层，是其它系统的基础。
本方案设计的重点是网络系统平台、主机系统平台、存储及备份系统、安全系统和网络及主机管理系统。
以上各章我们将在各部分分别说明。
二、网络系统方案
（一）简述
根据江西省基础教育资源中心一期工程的具体要求，我们为资源中心建设设计了一整套的网络构建方案，我们采用华为3com公司和IBM公司的一体化互连信息网络解决方案和计算设备，为江西省基础教育资源中心网络工程构建优质、可靠、稳定的网络平台。
提供方便、高效的网络管理手段及良好的可扩展性和易维护性。
（二）网络工程需求及分析
1、系统建设目标
根据江西省基础教育资源中心建设要求，网络建设应该以应用为核心，在设计中充分考虑到管理和多种应用的要求，并且网络技术上应该具有一定的先进性，同时还要为以后的扩展留有一定的空间。
为此网络应该能达到以下要求：
稳定可靠的网络--只有运行稳定的网络才是可靠的网络，而网络的可靠运行取决于诸多因素，如网络的设计，产品的可靠。
要求有物理层、数据链路层和网络层的备份技术。
高带宽--由于江西省基础教育资源中心对整个网络系统的性能要求相对来说比较高。
其中，网络速率要求核心结点1000M、所有的信息点100M交换到桌面，网络中各终端间具有快速交换功能。
为了支持数据、话音、视像多媒体的传输能力，在技术上要到达当前的国际先进水平。
要采用最先进的网络技术，以适应大量数据和多媒体信息的传输，既要满足目前的业务需求，又要充分考虑未来的发展。
为此应选用高带宽的先进技术。
易扩展的网络--系统要有可扩展性和可升级性。
易扩展不仅仅指设备端口的扩展，还指网络结构的易扩展性（即只有在网络结构设计合理的情况下，新的网络节点才能方便地加入已有网络）；网络协议的易扩展：
无论是选择第三层网络路由协议，还是规划第二层虚拟网的划分，都应注意其扩展能力。
对于核心网络设备，要求骨干交换机具备第三层交换能力，要求支持今后的视频点播、电视电话会议的宽带多媒体应用，并要求留有一定的扩充千兆能力。
QoS保证--随着网络中多媒体的应用越来越多，如VOD视频点播，这类应用对服务质量的要求较高，本网络系统应能保证QoS，以支持这类应用。
安全性--网络系统应具有良好的安全性，由于网络内部涉及到重要的数据库资源，安全管理十分重要。
网络具有防止及便于捕杀病毒功能。
应支持VLAN的划分，并能在VLAN之间进行第三层交换时进行有效的安全控制，以保证系统的安全性。
网络与Internet网相连后具有"防火墙"过滤功能，以防止网络黑客入侵网络系统。
可对接入因特网的各网络用户进行权限控制。
容易控制管理--对于网络管理，要求采用智能化网络管理软件，实现对网络的自动监测和控制。
并支持虚拟网络功能，对网络用户具有分类控制功能。
IPMulticast--由于网络中包含许多多媒体应用通信，会存在许多的广播信息，占用大量的带宽资源。
所以网络系统应能支持IPMulticast，可以减少网络中不必要的广播，节省主干的带宽。
符合IP发展趋势的网络--在当前任何一个提供服务的网络中，对IP的支持服务是最普遍的，而IP技术本身又处在发展变化中，如IpV6，IPQoS，IPOverSONET等等新兴的技术不断出现，网络必须跟紧IP发展的步伐，也就是必须选择处于IP发展领导地位的网络厂商。
在网络建设过程中，性能可靠、管理方便、易于升级是首先需要考虑的因素。
网络产品的品质保证、产品性价比和厂商服务也是不可忽略的因素。
2、网络流量分析
为更好地进行网络规划，我们粗略地分析江西省基础教育资源中心网络目前需求的网络带宽。
网络的信息流大体上可分为宽带信息流和窄带信息流2种类型，宽带信息流主要为视频信息、音频信息；窄带信息流一般是Http、snmp、pop3、IMAP、Https、File、SMTP、ICQ、FTP等。
根据众多的网络运行商对数据流的统计，在网络上80%的信息是窄带信息，20%的应用是宽带应用。
在80%的窄带应用中只有15%的访问是基于FTP、POP、SMTP、IMAP协议的应用，而用户多在使用Http、ICQ等应用。
不同的协议对带宽的依赖不同，基本情况如下：
窄带信息流
宽带信息流
Http窄带访问链接需求带宽约30Kbps，FTP连接下载需求带宽约为50Kbps，Email的上传和下载需求带宽为40Kbps，收听音频广播的应用需求带宽约为14Kbps，IP电话需求带宽约为8-12Kbps
Mpeg-1视频格式视频服务（点播、组播）占用带宽约为1.5Mbps，Realplay视频格式视频服务占用带宽500Kbps
下面按平均1个连接40Kbps进行估算
下面按平均1个连接1.5Mbps进行估算
（1）窄带应用带宽分析
同一时刻访问进行窄带操作的为同时上网人数的20%，则按高峰期并发访问量为2000个连接，因此窄带应用的带宽需求为：
2000×40Kbps＝80Mbps
（2）宽带应用带宽分析
江西省基础教育资源中心的宽带应用是视频组播和点播服务，其一个流的带宽需求为1.5Mbps，由于一个视频点播或组播的持续时间比较长，因此，基本上可以认为视频流的需求是同时的，但由于有镜像站点的分流，实际上省中心的视频请求不多，如果同时有80个视频服务需求，则宽带应用带宽需求为：
1.5Mbps×80=120Mbps
（3）资源中心出口带宽分析
资源中心作为江西省基础教育资源专用网的网络中心和信息服务中心，其与基础教育资源专用网的连接带宽应该满足高峰期各地市镜像站点和可能的各个学校对中心访问流量的总合，即总流量=宽带服务流量+窄带服务流量。
总带宽为：
120Mbps+80Mbps=200Mbps
一般情况下，链路的实际使用率以不超过链路的80%为合适，则：
带宽需求为：
200Mbps/0.8=250Mbps
可以看出，网络带宽的主要需求是宽带应用，即视频应用，因此，合理有效的进行视频应用系统的规划和建设可以大大缓解网络带宽问题。
但是根据省电教馆统一规划的目标，旨在11个地市设置分镜像站点，因此各地市有数据分流的作用，减轻了省中心的数据流通讯负载，采用100Mbps的外网连接线路，可以在避开峰值时满足11个地市数据分发负载。
3、需求分析
（1）网络系统需求
Ø对江西省基础教育资源中心网络主干建设，建设为1000M的主干
Ø架设广域网链路，实现各地市基础教育资源中心间互联。
Ø对网络综合布线新建或进行升级改造，实现1000M主干100M交换到桌面。
对尚未综合布线的部分进行室内布线
Ø确定主干网网络设备，以适应1000M传输要求。
Ø对江西省基础教育资源中心所有网络设备提供集中供电解决方案，要求提供良好的防雷接地和防雷措施，接地电阻不大于4欧姆。
同时建议购置20KV在线式APCUPS一台进行集中供电。
（2）系统集成需求
Ø对江西省基础教育资源中心核心设备、Internet网络出口进行统一规划和协调，同时考虑增设出口。
Ø提供网络安全及管理的解决方案。
能自动监测网络故障并提交告警服务。
（3）系统应用需求
Ø开展VOD视频点播服务，增加与之相适的服务器。
Ø建立江西省基础教育资源中心存储系统，数据备份系统，灾难恢复系统。
Ø进行邮件系统升级，能够初步提供全省今后用户的应用要求。
4．未来扩展需求
Ø实现根据用户身份的路由策略、对访问资源中心的各种服务进行权限设置，通过统一认证界面按照用户身份的不同提供不同的服务。
Ø实施对江西省基础教育信息资源网络用户的计费，策略灵活多样性，如流量、包月、子网、时段优惠、国内国外流量划分等。
对指定服务器的访问能提供具体的日志信息以备察。
Ø为省内各地市分中心应用系统的实施做好网络平台的前期准备工作，保障给省内网络应用一个安全通畅的环境。
因此：
1）要求使用以高速宽带交换技术为主干的网络技术。
提供标准化、高速度的局域网和广域网连接，可以在同一个网络中支持多种服务质量，以支持目前和未来的未来应用和服务的需求。
网络集成，提供良好的局域网、广域网应用支持能力。
广域主干设备要求能够支持目前业界流行的广域网形式和广域网协议，并能够提供足够的广域带宽满足各种应用的需求；
2）要求所选用的设备和技术符合国际标准。
网络中使用的设备和协议应完全符合国际通用的技术标准，兼容现有的网络环境，提供很好的互联性；
3）要求网络提供足够的带宽，丰富的接口形式。
以便满足用户对应用和带宽的基本需要，并保留一定的余量供扩展使用，最大可能地降低网络传输的延迟；
4）要求网络有很高的安全可靠性、稳定性及冗余。
提供拓扑结构及设备的冗余和备份，把单点失效对网络系统的影响减少到最小，避免由于网络故障造成资源中心损失；
5）要求网络有良好的可扩充性，对未来的应用和技术有一定的前瞻性。
随着网络的规模及其运行的应用在不断发展，现有系统应是成熟的，提供足够的扩充能力，并且适应发展的需要；
6）要求网络易于安装、操作和维护。
在网络中使用单一的网络管理软件来管理所有网络设备，对网络设备及VLAN等进行直观、灵活的配置，提供完整的网络拓扑图，可以根据网络的流量情况作出分析和建议。
（三）网络工程设计方案
1、设计原则
本方案的设计将在追求性能优越、经济实用的前提下，本着严谨、慎重的态度，从系统结构、技术措施、设备选择、系统应用、技术服务和实施过程等方面综合进行系统的总体设计，力图使该系统真正成为符合江西省基础教育资源中心应用的网络系统。
从技术措施角度来讲，在系统的设计和实现中，江西省电教馆将严格遵守以下原则：
（1）实用性和集成性
系统的软硬件设计、还是集成，均应以适用为第一宗旨，在系统充分适应政府教育信息化的需求的基础上进而再来考虑其他的性能。
该系统所包含的内容很多，系统设计者必须能将各种先进的软硬件设备有效地集成在一起，使系统的各个组成部分能充分发挥作用，协调一致地进行高效工作。
（2）标准性和开放性
只有支持标准性和开放性的系统，才能支持与其他开放型系统一起协同工作，在网络中采用的硬件设备及软件产品应支持国际工业标准或事实上的标准，以便能和不同厂家的开放型产品在同一网络中同时共存；通信中应采用标准的通信协议以使不同的操作系统与不同的网络系统及不同的网络之间顺利进行通讯。
（3）先进性和安全性
系统所有的组成要素均应充分地考虑其先进性。
我们不能一味地追求实用而忽略先进，只有将当今最先进的技术和我们的实际应用要求紧密结合，才能获得最大的系统性能和效益。
网络的安全是至关重要的，在某些情况下，宁可牺牲系统的部分功能也必须保证系统的安全。
（4）管理成熟性和高可靠性
作为信息系统基础的网络结构和网络设备的配置及带宽应能充分地满足网络通信的需要。
网络硬件体系结构应在实际应用中能经过较长时间的考验，在运行速度和性能上都应是稳定可靠的、拥有完善的、实用的解决方案，并得到较多的第三方开发商和用户在全球范围的广泛支持和使用。
同时，应从长远的技术发展来选择具有很好前景的、较为先进的技术和产品，以适应系统未来的发展需要。
可靠性也是衡量一个计算机应用系统的重要标准之一。
在确保系统网络环境中单独设备稳定、可靠运行的前提下，还需要考虑网络整体的容错能力、安全性及稳定性，使系统出现问题和故障时能迅速地修复。
因此需要采取一定的预防措施，如对关键应用和主干设备考虑有适当的冗余。
应急处理信息系统能够全天候工作，达到每周7x24小时工作的要求。
一个高可用性的系统才能使用户的投资真正得到回报。
（5）可维护性和可管理性
整个信息网络系统中的互连设备，应是使用方便、操作简单易学，并便于维护。
对复杂和庞大的网络，要求有强有力的网络管理手段，以便合理的管理网络资源，监视网络状态及控制网络的运行。
因此，网络所选网络设备应支持SNMP、RMON、SMON等协议，管理员通过网管工作站就能方便地进行网络管理、维护甚至修复。
在设计和实现计算机应用系统时，必须充分考虑整个系统的便于维护性，以使系统在万一发生故障时能提供有效手段及时进行恢复，尽量减少损失。
（6）可扩充性和兼容性
网络的拓扑结构应具有可扩展性即网络联结必须在系统结构、系统容量与处理能力、物理联接、产品支持等方面具有扩充与升级换代的可能，采用的产品要遵循通用的工业标准，以便不同类型的设备能方便灵活地联接入网并满足系统规模扩充的要求。
为了使所实现系统能够在应用发生变化的情况下保护原有开发投资，在设计系统时，应将系统按功能做成模块化的，可根据需要增加和删减功能模块。
（7）其它
在系统集成的设计过程中，决定性的因素还有很多，需要结合资源中心建设的需求综合考虑。
例如，网络数据流量的估计是网络所需带宽的重要依据，以信息服务系统为例，其工作方式主要分为局域网内部工作站对网络服务器上的信息资源的访问和远程计算机对本局域网网络服务器上信息资源的访问两种。
由于局域网内工作站对网络服务器的访问有可能造成网络最大的数据流量，使服务器和网络设备之间的连接成为系统瓶颈口，使网络发生拥塞，因此需要对这一数据流量进行一个大致的估计，以便按照估计在服务器和工作站之间配置容量相当的网络设备和通讯带宽。
遵从了如上的设计原则，选择技术先进，经济实用、适应性强、可靠性高、可扩展性好的设备，从而保证系统具有较高的性能价格比，起到示范工程的作用。
2、江西省基础教育资源中心拓扑结构
江西省基础教育资源中心系统拓扑结构如图所示。
江西省基础教育资源中心网络的结构采用核心结合的结构，即核心层（一级节点）、汇聚层（二级节点）和接入层（三级节点）统一用2台高性能的核心交换机来实现。
核心层提供整个网络的中心多层路由、交换能力；汇聚层提供汇聚各接入层数据至网络的核心层，并分担核心的部分功能，提供本区域的多层路由、交换能力；接入层提供用户提供桌面10/100M或1000M连接和本地的交换能力。
核心层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输，核心层设计任务的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输。
在网络中心放置2台核心路由交换机QuidwayS6503，作为江西省基础教育资源中心网络的核心层设备，使用VRRP协议，双机运行，提高网络的可靠性。
QuidwayS6503交换机支持10G以太网。
核心层交换机与周围设备的连接具体如下：
与汇聚层的其它交换机（电教馆已有的）通过千兆链路相连
预留一定的千兆端口给今后的扩展使用
千兆连接资源中心各个应用服务器
提供2个10/100/1000M以太网端口连接防火墙，通过防火墙连接Internet、Cernet。
连接相应的江西省基础教育资源中心网络服务器群。
核心层中心配置QuidView网络管理平台1套（基于Windows平台），QuidView可以统一管理江西省基础教育资源中心网络的华为3com数据产品和IP话音等产品。
3、全省地市网络连接
本次江西省基础教育资源中心需要在11个地市建立资源镜像站点，分担省中心资源服务器的负荷。
11个地市电教馆资源中心需通过广域网络与省资源中心连接。
采用电信部门的专线（如DDN、SDH），不仅传输带宽有限（DDN为2M），并且租用线路费用昂贵，还需要投资接入设备。
目前各地市电教馆均在当地申请了宽带网络，我们可以充分利用宽带网络资源，使用VPN方式与省电教馆资源中心相连，不仅提高了网络的带宽（视申请的宽带带宽而定），还能节约了专线租用费用，并且外出用户还可以能通过宽带使用VPN客户端软件登录到资源中心网络系统。
通过二层或三层的VPN封装，加密可以达到128位以上，安全性可以得到保障。
在设备投资方面，可以利用防火墙所带的VPN功能实现，避免重复投资。
VPN连接拓扑为：
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