毕业设计高校数字化校园建设规划设计.docx
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毕业设计高校数字化校园建设规划设计
高校数字化校园建设规划设计
摘要
校园数字化建设已成为衡量高等院校学术水平和管理水平的重要标志,也是国内各高校进行信息化建设的重点和热点。
本文介绍了数字化样园网的概念及建设目的,采用理论联系实际的方法,以培华职业学院校园网建设为例,对校园网的设计目标和功能需求作了详细分析,重点论述了校园网的接入、拓扑结构以及网络设备的选择与配置。
并给设计了该校校园网建设的方案。
希望能为高校数字化校园网建设积累一些经验和参考。
本文第一部分主要针对数字校园的概念进行了阐述;然后在第二部分围绕培华职业学院数字化校园网络系统的规划设计建设这个实际项目,从理论联系实际的角度出发进行需求分析;第三部分是组网技术的选择。
第四部分是本文的重点,从实际情况出发,从新技术的应用以及管理功能的实现两方面制定校园数字化建设规划方案;在第五部分,根据培华学校业务需求对软件平台进行选择。
第六部分是对全文的总结,从校园的数字化展望未来国家教育的信息化建设。
关键词数字化校园;信息技术;规划
第1章绪论
随着计算机技术和网络技术的大力发展,高等院校基本都已建立了自己的校园网。
充分利用已建成的校园网建设数字化校园是当前校园建设的一项重要任务。
本文介绍了数字化校园的概念、建设目的、以及实施数字化校园建设的方案。
1.1数字化校园定义及数字化校园建设目的
什么是数字化校园?
通常是这样定义的:
数字化校园是以数字化信息和网络为基础,在计算机和网络技术上建立起来的对教学、科研、管理、技术服务、生活服务等校园信息的收集、处理、整合、存储、传输和应用,使数字资源得到充分优化利用的一种虚拟教育环境。
通过实现从环境(包括设备,教室等)、资源(如图书、讲义、课件等)到应用(包括教、学、管理、服务、办公等)的全部数字化,在传统校园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,提升传统校园的运行效率,扩展传统校园的业务功能,最终实现教育过程的全面信息化,从而达到提高管理水平和效率的目的。
数字化校园建设目的主要目的是:
1)实现校园内教学、科研、服务的数字化、信息化、网络化,深化教育改革、提高办学质量办学效益和科研水平;
2)实现信息资源和信息服务的合理规划、合理分配、合理利用;
3)提高学院管理过程中和管理系统上的质量、效益、效率;(4)保证资源和服务的可靠性、安全性、科学性。
1.2数字化建设的现状
1.2.1国内现状
在我国,校园网的建设经历了校园网硬件建设阶段,综合信息系统建设阶段,网络教学(含远程教学)实验阶段,现正向着更高层次的数字化校园发展。
目前,很多重点院校的数字化校园建设工程已经被列入国家211工程,其他学校也多方筹集资金准备开始数字化校园的建设,有些院校的数字化校园建设已初具规模。
但我们也应当清醒地认识到,在数字化校园的建设过程中,尚存在着以下一些观念和建设上的问题亟待解决。
目前数字化校园建设呈现以下状况。
4)重视技术应用,忽视教育理念转变
数字化校园的建设,从物质层面上看是网络及设施的建设,但实际上应是信息化教育的具体体现。
而在目前数字化校园的建设过程中,还存在着只重视技术应用,忽视教育理念转变的现象。
这主要表现在数字化校园的建设过程中,更多的是考虑技术层面的因素,而较少从如何通过数字化校园来转变教育理念、教学观念的角度出发进行思考,造成的结果是所建成的数字化校园不能完全满足信息化教育的要求。
数字化校园的建设与应用,不单纯是技术上的变革,更重要的是信息化教育所带来的教育思想、教育观念、教育方法的转变。
只有用现代教育理念来指导数字化校园的建设,才能真正发挥其在教育、教学中的作用。
5)重视硬件设施建设,忽视软件建设及应用
在目前数字化校园的建设中,存在着重建设、轻软件建设及应用的倾向。
这主要表现在两方面:
首先,投入大,收效小。
很多部门配备的计算机档次很高,但利用效率不高,这其中很重要的一个原因就是使用者信息素质的相对缺乏。
所谓信息素质,就是人们在解决问题时懂得利用信息的技术和技能。
它是人的素质的一部分,它基于人的文化素质和思想方法,是经过培养训练而获得的。
根据美国教育技术协会(ISTE,InternationalSocietyforTechnologyinEducation)的建议,所有教师应具备下列三大领域的信息素质:
一是计算机科技的基本操作和概念;二是能够运用工具,例如文字处理、数据库管理系统、电子表格系统、网络通讯来提高工作效率以及促进专业发展;三是运用计算机和相关技术来支持未来任教的年级和学科领域。
从以上三点来看,大多教师能达到第一层要求,少数教师能达到第二层的要求,但在第三个领域中发挥作用的教师尚为数不多。
其次,各种硬件设施完善,但与之配套的软件和资源则显得相对贫乏,存在有路无车,有车无货的情况。
在软件的建设方面,许多教学软件相对缺乏,在资源建设方面,数字化校园需要大量数字化教育资源内容的支撑,学校对教育资源库产品的需求也不断增大。
但有些所谓的“资源库”只是一些从互联网上随便下载的内容,缺乏科学性和权威性。
而且存在着信息资源陈旧,信息更新维护工作缓慢,甚至网上无信息可流通的现象。
6)重视校内的信息化建设,忽视校外的资源
利用计算机网络的最大特点就是能实现资源共享。
特别是现在各种网络的发展都十分迅速,可供利用的资源也层出不穷,如何利用好各种网络的资源,应该是数字化校园的管理者和使用者所关注的。
但有很多学校在数字化校园的建设过程中,比较重视校内的信息化建设,缺乏对校外的资源进行收集和整理。
这就使得教师或学生在资源的查找中,要多花很多气力,多走许多弯路。
如果能把各种与教学相关的信息,由专人进行分类、整理,会使相关的检索工作变得轻松,从而极大地提高教师、学生的工作和学习效率。
7)重视管理系统的建设,忽视教学系统的建设
学校的主要目的是通过教学来培养人才,因此对教学过程提供直接支持应是数字化校园的基本功能。
教学过程包括多个方面,有教学计划制定、教师备课写教案、课堂授课、练习、实验、学生课后自修、成绩考核及评估等,此外,还应有学生个体发展情况的跟踪。
在现在许多数字化校园的建设过程中,比较重视各种管理信息系统的建设和使用,例如管理信息系统(MIS)、办公自动化系统(OA),这无疑对提高管理工作效率,起到了积极的意义。
而对于教学系统的建设,则显得相对薄弱。
特别是与教学密切相关的一些网络教学系统,例如课件库、辅助资源库、电子图书馆、网上备课系统、网上教学系统、网上考试系统等的建设,尚未进入到实质性的应用阶段。
很多学校的远程教育,也还处在单向信息传播的阶段,缺乏真正的师生互动。
1.2.2国外现状
国外数字化校园建设起步比较早,随着无线技术的进步,教育需求和资源的变化、发展,无线系统正逐渐成为不少发达国家教育机构、院校或部门的重要组成部分。
特别是在美国、加拿大、澳大利亚、日本等国,无线校园已经成为提升教学环境品质,提高教育资源利用率,增加教育灵活性和交流性的重要方式。
一些研究显示,国外的无线校园在改善校园的教育质量、扩大教育影响力、促进学术研究等方面有着明显的正面作用,甚至在部分院校中已经成为某些学科主要的教学平台。
而另一些研究则显示,国外教育院校对无线校园网的依赖程度正逐渐提高。
1.2.3本文主要内容
本文一共为四章
第1章为绪论主要介绍数字化校园定义、目的及数字化校园建设国内外现状。
第二章以培华职业学校为例主要讲述校园数字化建设需求分析。
第三章组网技术产品选择
第四章校园网设计方案
第五章网络软件平台
第六章总结
第2章需求分析
校园网络需求主要为以下五方面:
教学楼、办公行政楼、宿舍区、图书馆、信息网络中心
2.1教学楼
主要为电脑机房、多媒体教室,将计算机多媒体视听引入课堂教学、声音、图像、动画的普遍采用可以大大提高教学效果。
2.2办公行政楼
办公自动化基本web综合管理信息的信息系统、提示行政、人事、学籍、后勤、财务管理、公文收发管理、教师档案管理、学生档案管理、科技档案管理等、使学校日常办公无纸化、减少办公开支提高办公效率等。
2.3图书馆
图书馆是给师生们提供自主学习的场所,师生可以根据需要自由选择内容以及基于web的图书音像供学生随时读、并于连接Ineternet、使图书馆得到进一步拓展、使师生能够得到近乎无限的网上资源
2.4学生宿舍
学生宿舍分为A、B、C、D四大宿舍区。
2.5信息网络中心
中心机房到汇聚层节点采用4兆光纤(多模)连接,汇聚层到接入层采用百兆的五类线(或者超五类)连接。
通常考虑,建议数据信息点的接入用交换10/100Mbps自适应以太网端口接入,以便能较经济的提供较高的带宽。
整个方案设计的目的是建设一个集数据传输和备份、多媒体应用、语音传输、OA应用和Internet访问等于一体的高可靠、高性能的宽带多媒体校园网。
第3章组网技术及产品选择
3.1组网技术选择
在校园网网络的建设中,主干网选择何种网络技术对网络建设的成功与否起着决定性的作用。
选择校园网网络需求特点的主流网络技术,不但能保证网络的高性能,还能保证网络的先进性和扩展性,能够在未来向更新技术平滑过渡,保护用户的投资。
根据对校园网网络需求的分析并结合目前高速主干网络技术的特点,建议采用快速以太网技术做为校园网的主干网络。
3.2组网要求
校区网络建设应该以应用为核心,在设计中充分考虑到教育管理和多媒体教学的要求,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。
为此校园校区网络网应该能达到以下要求:
3.2.1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,而选择一个具有运营此类网络规模经验的网络合作厂商则更为重要。
要求有物理层、数据链路层和网络层的备份技术。
3.2.2高带宽
由于校园校区网络网络应用的特殊性,它对整个网络系统的性能要求相对来说比较高。
其中,网络速率要求主要的信息点100M交换到桌面,园区网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。
3.2.3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能力。
3.2.4安全性
网络系统应具有良好的安全性,由于网络连接园区内部所有用户,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。
校区网络与校园网相连后具有“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。
3.2.5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。
3.2.6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,校园网络必须跟紧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。
3.3产品选择
3.3.1交换机CISCOSLM224G2如表3.1所示
表3.1交换机CISCOSLM224G2参数表
项目
主要参数
交换机类型
智能交换机
应用层级
二层
传输速率
10Mbps/100Mbps/1000Mbps
网络标准
IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3ab、IEEE802.3z、IEEE802.3x、IEEE802.1D、IEEE802.1Q/p、IEEE802.1w、IEEE802.1s、IEEE802.1X
端口结构
非模块化
端口数量
26
接口介质
10/100Base-TX/T、10/100/1000Base-T、GBIC/SFP
传输模式
全双工/半双工自适应
交换方式
存储-转发
背板带宽
8.8Gbps
包转发率
6.55Mpps
VLAN支持
支持
QOS支持
支持
网管支持
支持
MAC地址表
8K
模块化插槽数
2
电源
110-240V
环境标准
工作温度:
0℃-40℃、工作湿度:
10%-90%无凝结、存储温度:
-20℃-70℃、存储湿度:
10%-95%,无凝结
尺寸(mm)
430×202.5×44.45
重量(Kg)
2.32
3.3.2智能交换机CISCOWS-C2960-24TT-L如表3.2所示
表3.2智能交换机CISCOWS-C2960-24TT-L参数表
项目
主要参数
交换机类型
智能交换机
应用层级
二层
产品内存
64MB
传输速率
10Mbps/100Mbps/1000Mbps
网络标准
IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.1x、IEEE802.1Q、IEEE802.1p、IEEE802.1D、IEEE802.1s、IEEE802.1w、IEEE802.3ad、IEEE802.3z、IEEE802.3
端口结构
非模块化
端口数量
24
接口介质
10/100Base-T、10/100/1000Base-Tx
传输模式
全双工/半双工自适应
交换方式
存储-转发
背板带宽
4.4Gbps
包转发率
6.5Mpps
VLAN支持
支持
QOS支持
支持
网管支持
支持
网管功能
Web浏览器,SNMP,CLI
MAC地址表
8K
模块化插槽数
2
指示面板
每端口状态:
连接完整性、禁用、活动、速度、全双工,系统状态:
系统、RPS、链路状态、链路双工、链路速度
电源电压
100VAC-240VAC、50Hz/60Hz,1.3-0.8A
环境标准
工作温度:
0℃-45℃、工作湿度:
10%-85%(非冷凝)、存储温度:
-25℃-70℃、存储湿度:
10%-85%(非冷凝)
产品尺寸(mm)
44*445*236
产品重量(Kg)
3.6
3.3.3企业级交换机CISCOWS-C3560G-24TS-S如表3.3所示
表3.3所示企业级交换机CISCOWS-C3560G-24TS-S参数表
项目
主要参数
交换机类型
企业级交换机
应用层级
三层
产品内存
128MBDRAM和32MB闪存
传输速率
10Mbps/100Mbps/1000Mbps
网络标准
IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3z、IEEE802.3ab
端口结构
非模块化
端口数量
24
接口介质
10/100/1000BASE-T/1000FX/SX
传输模式
支持全双工
配置形式
可堆叠
交换方式
存储-转发
背板带宽
32Gbps
包转发率
38.7Mpps
VLAN支持
支持
QOS支持
支持
网管支持
支持
网管功能
网管功能SNMP,CLI,Web,管理软件
MAC地址表
12k
模块化插槽数
2
电源电压
100-240VAC(自动适应)50-60Hz
环境标准
工作温度0℃-45℃
产品尺寸(mm)
378*445*44
产品重量(Kg)
5.4
3.3.4企业级交换机CISCOWS-C3750-24TS-S如表3.4所示
表3.4企业级交换机CISCOWS-C3750-24TS-S参数表
项目
主要参数
交换机类型
企业级交换机
应用层级
三层
传输速率
10Mbps/100Mbps/1000Mbps
端口结构
非模块化
端口数量
24
传输模式
支持全双工
配置形式
可堆叠
交换方式
存储-转发
背板带宽
32Gbps
包转发率
6.5Mpps
VLAN支持
支持
QOS支持
支持
网管支持
支持
网管功能
SNMP,CLI,Web,管理软件
MAC地址表
12K
模块化插槽数
2
产品尺寸(mm)
445*301*44
产品重量(Kg)
3.6
其他技术参数
创新的堆叠技术;
1RU可堆叠多层交换机;
提供到网络边缘的企业级智能化服务;
预装EMI;
基本的RIP和静态路由器,可以升级到完全动态的IP路由
其它特点
3750系列交换机是一个创新的产品系列,里程碑地提升了堆叠式交换机在局域网中的工作效率。
这个产品系列采用了最新的思科StackWise智能堆叠技术,不但实现高达32Gbps的堆叠互联,还从物理上到逻辑上使若干独立交换机在堆叠时集成在一起,便于用户建立一个统一、高度灵活的交换系统--就好像是一整台交换机一样。
3750系列最多可以将9个交换机堆叠在一起,构成一个统一的逻辑单元,其中总共包含468个以太网或以太网供电10/100端口或者252个以太网10/100/1000端口、或9个10GB以太网端口。
各个10/100、10/100/1000和10Gb以太网单元可以根据网络的需要任意组合。
3750系列可以使用标准多层软件镜像(SMI)或者增强多层软件镜像(EMI)。
SMI功能集包括先进的服务质量(QoS)、速率限制、访问控制列表(ACL)和基本的静态和路由信息协议(RIP)路由功能。
EMI可以提供一组更加丰富的企业级功能,包括先进的、基于硬件的IP单播和组播路由。
3.3.5快速以太网交换机TP-LINKTL-SF1016S如表3.5所示
表3.5以太网交换机TP-LINKTL-SF1016S参数表
项目
主要参数
交换机类型
快速以太网交换机
应用层级
二层
传输速率
10Mbps/100Mbps
网络标准
IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3x
端口结构
非模块化
端口数量
16
接口介质
10Base-T:
3类或3类以上UTP;100Base-TX:
5类UTP
传输模式
全双工/半双工自适应
交换方式
存储-转发
背板带宽
3.2Gbps
包转发率
10Mbps:
14880pps;100Mbps:
148800pps
VLAN支持
不支持
QOS支持
不支持
网管支持
不支持
MAC地址表
8K
指示面板
每个端口:
Link/Act(连接/工作),100Mbps(100M速度);其他:
Power(电源)
电源电压
输入:
100-240V~50-60Hz0.6A
功耗:
最大9W
环境标准
工作温度:
0℃-40º℃、存储温度:
-40℃-70℃、工作湿度:
10%-90%RH不凝结、存储湿度:
5%-90%RH不凝结
产品尺寸
440*180*44(mm)
其它特点
采用节能技术,有效节省能源消耗,延长产品寿命
3.3.6企业级交换机CISCOWS-C4503如表3.6所示
表3.6企业级交换机CISCOWS-C4503参数表
项目
主要参数
交换机类型
企业级交换机
传输速率
10Mbps/100Mbps/1000Mbps
网络标准
IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3z、IEEE802.3x、IEEE802.3ab
端口数量
96
接口介质
10/100/1000Base-T、1000Base-FX
交换方式
存储-转发
背板带宽
64Gbps
VLAN支持
支持
MAC地址表
16k
模块化插槽
3
模块化插槽
3
指示面板
风扇制冷:
包含在热插入/热取出单元中;良好:
绿色(良好);故障:
红色(错误);支持SNMPMIB
尺寸(mm)
439.7*317*311.2
重量(Kg)
14.1
其他参数
3个总插槽数;1个交换管理引擎插槽;支持的交换管理引擎SupervisorEngineII-Plus,IV,V;2个线路卡插槽;2个电源机架数量;支持交流输入电源;支持直流输入电源;集成PoE(IP电话和无线接入点)支持;1个风扇机架;19英寸机架安装位置
特点
CiscoCatalyst4500系列能够为无阻碍的第2/3/4层交换提供集成式弹性,因而能进一步加强对融合网络的控制。
可用性高的融合语音/视频/数据网络能够为正在部署基于互联网企业应用的企业和城域以太网客户提供业务弹性。
4500系列中提供的集成式弹性增强包括1+1超级引擎冗余(只对CiscoCatalyst4507R)、集成式IP电话电源、基于软件的容错以及1+1电源冗余。
硬件和软件中的集成式冗余性能够缩短停机时间,从而提高生产率、利润率和客户成功率。
3.3.7防火墙H3CSecPathF100-S-AC如表3.7所示
表3.7防火墙H3CSecPathF100-S-AC参数表
项目
主要参数
设备类型
中小企业级防火墙
并发连接数
250000
网络吞吐量(Mbps)
80
网络端口
4个10/100Mbps以太网口、1个AUX口(备份口)、1个CONSOLE口(配置口)
入侵检测
Dos、DDoS
安全标准
CE/FCC
控制端口
Console口
管理
CONSOLE/TELNET/SNMP/管理软件
VPN支持
支持
适用环境
工作温度:
0℃-45℃、湿度:
10%-95%(不结露)
电源
输入:
100-240V;50/60Hz,输出:
12V,最大功率:
11W
防火墙尺寸
42×300×220mm
防火墙重量
2kg
其他性能
支持外部攻击防范,内网安全,流量监控,邮件过滤,网页过滤,应用层过滤等验证
3.3.8服务器IBMSystemx3650M3(7945I75)如表3.8所示
表3.8服务器IBMSystemx3650M3(7945I75)参数表
项目
主要参数
产品类别
机架式
产品结构
2U
CPU类型
XeonX5670
CPU频率
2930MHz
处理器描述
标配1个XeonX5670处理器
最大处理器数量
2
制程工艺
32纳米
三级缓存
12MB
CPU核心
六核
主板
扩展槽
4个PCI-Express二代插槽
内存类型
DDR3
内存大小
8GB
内存带宽/描述
2*4GB1.5VDDR3RDIMM内存
内存插槽数量
18
最大内存容量
192GB
硬盘大小
标配不提供
硬盘类型
SATA/SAS/SSD
硬盘最大容量
8TB
内部硬盘架数
最多16个2.5英寸热插拔SAS/SATA或固态硬盘驱动器
最大热插拔硬盘数
支持热插拔
磁盘阵列卡
ServerRAIDM5015阵列卡,支持RAID5(512MB缓存,不带电池)
网络控制器
集成的双口千兆以太网(2端口标配,2端口可选)
管理工具
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