校园网的开发与设计论文.docx
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校园网的开发与设计论文
前言……………………………………………………………..……...3
第一部分校园网建设的目标与必要性……………………..….…..4
一、建设校园网的目标…………………………………...…….…...4
二、建设校园网的必要性…………………………………...….…...5
第二部分校园网需求分析…………………………………….…..7
一、学校的网络现状……………………………………………….7
二、用户需求分析………………………………………………….7
三、功能需求…………………………………………………….....8
第三部分系统方案设计的总体思路………………………....…...9
一、校园网络系统的构成………………………………………….9
二、系统方案设计的总体思路………………………...…………..9
第四部分校园网总体设计方案…………………………..……..…12
一、网络体系结构的选择……………………………….………….13
二、网络的分层设计原则………………………………………....14
三、确定合适的网络拓扑结构………………………………….….15
四、设备的选择与布线系统的设计……………………………......16
五、网络操作系统的选择………………………………………..…18
六、系统集成商的选择…………………………………..................18
第五部分校园网的信息资源建设……………………………..…19
一、教学信息资源建设……………………………………….....….19
二、管理信息资源建设…………………………………………..…19
三、外部信息资源建设…………………………………………..…20
第六部分网络管理与安全……………………………………..…21
一、建立网络信息管理机构…………………………………….….21
二、制定网络信息管理制度和规范…………….……………….…21
三、正确实施网络信息管理…………………………………….….21
四、采取配套的网络信息安全措施…………………………….….21
五、人员培训………………………………………………………21
结束语……………………………………………………………..…..22
参考文献…………………………………………………………..…..23
校园网的开发与设计
摘要
随着信息时代的来临,信息网络在我国正处于飞速发展的阶段。
学校作为教育的前沿重地,为我国未来信息化人才提供重要的学习环境。
因此,校园网络的规模和应用水平将是体现学校教学环境和科研力量的重要组成部分。
本文首先就第一中学校园网设计建设的相关知识技术要求作了必要的介绍,然后基于工程建设实际,重点对校园网建设的需求分析、主干网组网技术、网络拓朴结构、方案总体设计等方面进行了比较详细的分析与描述,并给出具体的实施方案。
关键词
校园网设计与应用,综合布线,师生信息技术培训
前言
科学技术的发展日新月异,九十年代,在计算机技术和通信技术结合下,网络技术得到了飞速的发展。
如今,不仅计算机已经和网络紧密结合,整个社会都不可能脱离网络而存在。
网络技术已经成为现代信息技术的主流,人们对网络的认识也随着网络应用的逐渐普与而迅速改变。
新的世纪已经到来,信息技术所带来的一场革命将彻底改变我们的学习、生活和工作方式,现行教育体制面临着严峻挑战。
作为教育主管部门的群体以与社会上的每一个人都必须考虑这一技术的发展给我们的教育所带来的冲击,同时还要积极思考我们应该怎样响应这一世纪性的挑战,如何利用信息技术为教育行政管理、师资培训、学校管理、教学研究乃至教学的全过程服务促进中华民族素质的整体提高。
以计算机为核心的信息技术必将导致教育教学领域的深刻改变,网络教学、远程教学、教育资源共享的教育新时代正向我们走来,校园网络的建设,为建构现代教育新型教学教育模式提供了最理想的教学环境。
校园网建设的目标简而言之是将校园内各种不同应用的信息资源通过高性能的网络设备相互连接起来,形成校园园区内部的系统,对外通过路由设备接入广域网。
如何充分发挥校园网的作用,成为摆在我们面前的一个新课题。
第一部分校园网建设的目标与必要性
一、建设校园网的目标
近年来,校园网络的建设在中学掀起一股热潮,许多学校都建起了自己的校园网,形成了一个覆盖全国的计算机网并通过专线与Internet连通。
这一方面加强了学校与国内外的联系,有利于与时了解国内的信息,有助于提高学校的科研教学水平;另一方面,校园网的建立与以其为基础的管理信息系统的开发,也有利于各学校管理水平的提高。
建设校园网对每个学校来说都不是一件容易的事情,校园网不只是涉与技术方面,而是包括网络设施、应用平台、信息资源、专业应用、人员素质等众多成份的综合化、信息化教学管理环境系统。
应此每个校园网的设计、建设都要经过周密的论证、谨慎的决策和紧张的施工。
确立校园网建设的目标,不仅要考虑技术方面,更要考虑环境、应用和管理等,必须与学校各方面改革、建设相结合,与学校长远发展相结合,科学论证和决策。
根据这样的使用要求:
建设一个技术先进、扩展性强、能覆盖全校主要楼宇的校园主干网络,将学校的各种PC机、工作站、终端设备和局域网连接起来,并与有关广域相连,形成结构合理、内外沟通的校园计算机网络系统。
在此基础上建立的校园网应具备以下三点应用目标:
首先,学校的目的是通过教学过程来培养人才,因此对教学过程提供直接支持应是校园的基本功能。
其次,校园网必须能够支持学校的日常办公和管理。
再次,与Interent的联接也是校园网的基本功能之一。
联接Interent可以使学校把目光投向更广阔的社会空间。
大大扩展师生获取知识的途径,还可以增强校内外的沟通以与自由地发布教育消息。
二、建设校园网的必要性
二十一世纪是信息时代,在信息社会里首先要求教育信息化,教育现代化,教育网络化。
现在许多学校在建网工作中做了不少探索。
我们在长期的实践与管理中得出:
首先要建设好校园网,同时也要努力用好校园网,充分发挥校园网络资源在计算机辅助管理中的作用。
是否在学校采用最先进的信息和传播技术是一个有决定性意义的问题,而且十分重要的是,学校应该处于影响整个社会深刻变革的中心地位。
随着计算机多媒体和网络技术的不断发展与普与,校园网信息系统的建设,是非常必要的,也是可行的。
主要表现在:
1、当前校园网信息系统已经发展到了与校际互联、国际互联、静态资源共享、动态信息发布、远程教学和协作工作的阶段,发展对学校教育现代化的建设提出了越来越高的要求。
2、教育信息量的不断增多,使各级各类学校、家庭和教育管理部门对教育信息计算机管理和教育信息服务的要求越来越强烈。
个人是否具有获得信息和处理信息的能力对于能否成功进入职业界和融入社会与文化环境都是个决定性的因素,因此学校应该培养所有学生具有驾驭和掌握这种技术的能力。
另一方面,信息技术在作为青少年教育工具的同时也向青少年提供了前所未有的机会。
新技术提供的机会以与它们在教学方面具有的优势都是很多的,特别是计算机和多媒体系统的使用有助于个人化的道路,每个学生在个人的学习道路上都可以按照自己的速度发展。
3、我国各级教育研究部门、软件开发单位、教学设备供应商和各级学校不断开发提供了各种在网络上运行的软件与多媒体系统,并且越来越形象化、实用化,迫切需要网络环境。
4、现代教育改革的需要。
在校园网中将计算机引入教学各个环节,从而引起了教学方法,教学手段,教学工具的重大革新。
对提高教学质量,推动我国教育现代化的发展起着不可估量的作用。
网络又为学校的管理者和老师提供了获取资源、协同工作的有效途径。
毫无疑问,校园网是学校提高管理水平、工作效率、改善教学质量的有力手段,是解决信息时代教育问题的基本工具。
5、随着经济发展,我国各级政府对教育的投入不断加大;计算机技术的飞速发展,使相应产品价格不断下降;同时人们的认识水平和经济实力不断提高。
大量计算机进入学校和家庭,使得计算机用于教育信息管理和信息服务是完全可行的。
Internet在学校的应用越来越普遍,也越来越普与。
据统计,美国的学校建设了校园内部信息网络并与Internet连通的比例高达90%,国内的主要大学也已经建成或正在建设自己学校的内部信息网络。
广东省的绝大多数高校,包括中专学校,都建成了自己的内部网络。
因此,建设学校内部网,是一个高瞻远瞩的举措,也是一个迫在眉睫的事情。
随着校园网络的成功建设,必将给学校的管理部门、各级行政部门、学校的教育科研带来积极的影响,提高学校的教学科研水平、管理水平和工作效率,极大地提高学校的知名度。
第二部分第一中学校园网需求分析
一、学校的网络现状
目前,第一中学已有部分楼宇内部单独组建了网络,但楼宇与楼宇之间并没有相互连接。
它们主要分布在办公大楼、教学楼、图书馆、科技楼电脑室。
另外,有部分楼宇需要建立网络,它们分别是学生宿舍、食堂、网络中心。
上述计算机房主要是根据不同的配置情况用于办公、教学、实验之用。
虽然有些已单独组网,但仍相互独立没有互连。
图书馆资料信息未采用开放的服务方式,图书信息查询仍需到图书馆。
各科室基本上都以单机方式工作,计算机上网比率仍然较低。
目前配置的计算机也仅用作一般计算机教学之用。
综上所述,第一中学计算机应用水平和使用效率还有待于改进和提高。
二、用户需求分析
设计一个网络,首先要为用户分析目前面临的主要问题,确定用户对网络的真正需求,并在结合未来可能的发展要求的基础上选择、设计合适的网络结构和网络技术,提供用户满意的高质服务。
网络在中学日常教学办公环境中起着至关重要的作用,校园网的运作模式会带来大量动态的www应用数据传输,会有相当一部分应用的主服务器有高速接入网络的需求(目前为100/1000Mbps,今后可会更高)。
这就要求网络有足够的主干带宽和扩展能力。
同时,一些新的应用类型,如网络教学、视频直播/广播等,也对网络提出了支持多点广播和宽带高速接入的要求。
除上述考虑外,还要注意到由于逻辑上业务网和管理网必须分开,所以建成后校园网应能提供多个网段的划分和隔离,并能做到灵活改变配置,以适应教学办公环境的调整和变化,与实现移动教学办公的要求。
按目前通常的考虑,建议数据信息点的接入以交换10/100Mbps自适应以太网端口接入为主,以供带宽需求较高用户或应用使用。
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。
三、功能需求
1、满足计算机教学科研、行政办公需要,提供各种教学、办公工具和支撑平台,并提供丰富的计算机软硬件系统资源。
2、具有完善的办公事务处理能力,包括电子公文传递、电子公文管理、电子邮件、邮件收发等无纸办公自动化功能。
3、满足信息情报交流的需要,方便学校各级领导和教学科研人员对各种信息资料、科技情报的检索和查阅。
包括Web查询、电子公告、电子新闻等。
4、具有远程通信能力,借助电话网等通信手段,以最低的通信成本,方便地实现远程互联,跨越地域限制,满足学校要求,加强各单位之间的业务联系和信息资源共享。
5、具有收集、处理、查询、统计各类信息资源的能力,充分利用原有数据资源,为学校领导提供准确、快捷的数字信息,实现数据化管理和智能化决策。
6、学校网络系统要确保整个计算机网络系统的可靠性、安全性,具有一定的冗余。
容错能力强,确保信息处理安全保密。
7、学校信息网络系统要保证实用和技术先进,便于非计算机专业人员使用,并能不断满足学校未来业务发展的需要,具有很强的扩展能力。
第三部分系统方案设计的总体思路
一、校园网络系统的构成
校园网络系统由软件、硬件两个部分组成。
软件部分包括应用软件和系统软件。
应用软件主要是校园网站上的Internet应用、教学管理系统(计算机辅助教学系统、网络教学与远程教学系统)、办公管理系统(管理信息系统MIS、办公自动化系统OA);系统软件主要是服务器操作系统、工作站操作系统、网络设备上的操作系统、网络管理系统以与安全系统。
硬件部分主要由网络布线系统、网络设备、主机(服务器)系统以与各种外设(UPS、投影机、打印机、磁带备份设备等)组成。
下面再谈谈校园网络系统设计的总体思路。
二、系统方案设计的总体思路
校园网络系统的设计、实施,按照一切从实际出发,遵循经济实用的原则,依照以下思路进行:
1、总体规划,分步实施,基础设施建设一步到位
考虑到学校资金、学校计算机应用的现状、学校教职员的现有水平以与网络建设和应用系统开发的固有规律,学校网络系统的建设应该分步实施。
但是分步实施是在总体规划下的分步实施。
没有总体规划,整个系统有可能陷入各个部分相互不兼容和前期投资的极大浪费。
基础设施建设,这里主要是指综合布线系统的建设,采用一步到位的办法。
因为综合布线系统有它的特殊性,综合布线的材料并不昂贵,且双绞铜线已经发展到六类,可以满足1000M的应用需求,专家预测,铜线的性能基本已经到了物理极限,不会再有什么七类、八类铜线出现了;现有的光缆,其性能也足以满足十年以内各种应用对介质的要求。
而综合布线系统的施工费用比较高,在旧的楼房里就更是这样,且对工作、学习、生活有一定的影响。
为了尽量减少对学校教职员生活的影响,综合布线系统建设采取一步到位的办法,适度超前。
2、特别注重应用系统的建设
建设校园网络的目的就是为了应用,从而提高学校的办事效率、教学效率,所以要特别注重应用系统的建设,这一点应该是不言而喻的。
应用系统的覆盖范围相当广泛,大致就是功能需求里提到的几个方面:
校园网内部网站应用(Web发布系统、信息查询系统、电子邮件系统、BBS电子公告系统和文件传输系统)、网络教学和远程教学系统(网上课件制作平台、网上课件管理与浏览、网上作业与考评系统、网上答疑系统、网上教学管理系统和实时交互式远程教学系统)、计算机辅助教学系统(VOD视频教学系统、多媒体课件制作平台、电子备课系统、COD课件点播系统、试题库管理系统和素材库管理系统等)、办公自动化系统(校长办公系统、网络会议系统、办公审批系统、通知公告系统、公文收发系统和文档管理系统)和管理信息系统(校长查询系统、后勤管理系统、财务管理系统、图书管理系统、教务管理系统和学籍管理系统)。
校园网应用系统是一个庞大的系统工程,且各个学校有各个学校的实际情况。
建设校园网应用系统的总体思路是边使用、边改进、边开发,力争在两到三年能够把应用系统完善起来。
具体做法是:
市面有现成的应用系统且符合中学要求的,买来就用;市面有现成的应用系统,大体符合中学要求的,改进后用;市面上没有现成应用系统,而中学又确实需要的,定制开发后使用。
3、把当前先进性、未来可扩展性和经济可行性结合起来
这里的先进性指的是系统的硬件和软件不落后并能在相当长的时间内发挥极大的作用,而不仅仅看现在的网络建设中包含了多少新的或称为先进的技术。
当前计算机技术和网络技术发展很快,设备更新淘汰也快。
先进的技术只有在使用中产生了巨大的效益时才被赋予了先进性,只是采用了先进的技术并不表示就有了先进性。
一个系统是否具有长久的生命力是考察一个系统是否具有先进性的最重要的考察依据。
系统的可扩展性是指系统的硬件和软件对未来技术的包容能力和现实的扩充能力。
其主要表现为系统的结构是否开放,其重要性远远超过具体的设备是否开放和冗余。
只有把当前先进性、未来可扩展性和经济可行性有机地结合起来,才能保证一个系统具有长久的生命力,从而具有先进性。
4、符合标准(国际标准和国家标准)
符合标准,其实是系统具有开放性的前提条件,是不言自明的。
因为当今时代是一个强调开放的时代,从而是一个强调标准的时代,所以把这一条单列,以示重视。
5、特别注重对人员的培训
前面已经强调了在校园网络的建设中要特别注重应用系统的建设,而应用系统总是由人去使用的,所以要特别注重对人员的培训;除了应用系统的使用人员以外,一个系统,在它的生命周期里,是需要系统维护人员对它进行大量的维护的,所以系统维护人员的培训要特别注重。
概括地说,在校园网络建设的过程中,要特别注重对人员的培训,要注重对实施系统的工程人员、维护系统的管理人员和使用系统的教职员工们的培训;工程人员是系统建设成功的保证、系统维护人员是系统正常运行的保证、而教职员工作为系统的最终用户,是系统真正发挥作用的关键。
第四部分校园网的技术方案设计
校园网的设计应尽量采用符合国际工业标准的、比较成熟的技术,兼顾网络技术的发展方向,选择结构化、可扩充、多用途的网络产品,保证网络在较长时间内不落后。
同时网络设计应结构合理,在通信网络、资源配置、系统服务和网络管理上有良好的分层设计,使网络结构清晰,便于使用、管理和维护。
另外网络应坚持高效实用的原则,着眼于教学、科研、管理的实际需要,用有限的资金优先解决工作急需的问题。
我们将按照第一中学校园网系统的实际需求,本着一切从用户出发的原则,根据我方多年来的丰富经验与对本工程的深入理解,充分考虑以后的管理、使用与节省投资,尽我们所能提供一套高性能的技术设计方案。
校园网的技术方案设计分以下5步:
一、网络体系结构的选择
网络体系结构是指计算机通讯系统的整体设计,它为网络软件、硬件与网络通讯协议、数据存取控制和拓扑结构提供标准。
因此网络体系结构的选择是实现校园网建设目标的核心环节。
在充分了解各种网络的特点、性能、价格的基础上,根据学校的实际应用,考虑学校能够投入的资金与现有的设备、局域网和其它资源情况,进行综合分析,确定符合自己需要、有利于开发利用、有利于发展扩充、性能价格比高的网络方案。
现有的网络技术主要有FDDI、千兆以太交换网、ATM等可供选择。
目前,FDDI在100Mbps传输技术上最成熟,但其基于带宽共享的传输技术从本质上限制了大量多媒体通讯同时进行的可能性,且支持数字化语音、图像的新一代FDDI标准迟迟未能发展出来,FDDI正在被ATM和千兆位以太网技术迅速取代。
作为一种全新的技术,千兆以太网是快速以太网的延续,是性价比很高的一种主干网技术,但由于千兆以太网所涉与的标准还没有全部确定,各厂家间的兼容性也有待测试,使其不能提供严格服务质量保证。
在对传送视频应用等响应时间不可预测的网络中,千兆以太网将不是最佳选择。
ATM技术的出现比千兆以太网早了三年多,而且目前的ATM网络市场相当繁荣,ATM能提供较高的网络带宽和服务质量控制,具有适合于语音、视频、数据传输的特点。
考虑到多媒体技术的迅速发展和现代学校教学中大量多媒体课件的开发应用,目前一种能满足网上大量多媒体信息传递的需要,比较先进和稳定的方案是采用ATM作主干,局域网和用户端仍采用以太交换网的方案。
二、网络的分层设计原则
从逻辑上,大型网络可分为核心层、分布层和接入层,每层都有其特点。
层次化设计的优点可以总结为如下几点:
(1)可扩展性:
因为网络可模块化增长而不会遇到问题;
(2)简单性:
通过将网络分成许多小单元,降低了网络的整体复杂性,使故障排除更容易,能隔离广播风暴的传播、防止路由循环等潜在的问题;
(3)设计的灵活性:
使网络容易升级到最新的技术,升级任意层次的网络不会对其他层次造成影响,无需改变整个环境;
(4)可管理性:
层次结构使单个设备的配置的复杂性大大降低,更易管理。
1.核心层
核心层为下两层提供优化的数据输运功能,它是一个高速的交换骨干,其作用是尽可能快地交换数据包而不应卷入到具体的数据包的运算中(ACL,过滤等),否则会降低数据包的交换速度。
2.分布层
分布层提供基于统一策略的互连性,它是核心层和访问层的分界点,定义了网络的边界,对数据包进行复杂的运算。
在园区网络环境中,分布层主要提供如下功能:
(1)地址的聚集
(2)部门和工作组的接入
(3)广播域/多目传输域的定义
(4)InterVLAN路由
(5)介质的转换
(6)安全控制
3.接入层
接入层的主要功能是为最终用户提供对园区网络访问的途径。
本层也可以提供进一步的调整。
在广域网环境中,接入层主要提供通过FrameRelay、ISDN、LeasedLine连入远程节点。
三、确定合适的网络拓扑结构
当计算机台数较多或可靠性要求高时,优先考虑采用星型或树型连接;对于少数几台距离较远或可靠性要求不高,共享任务不繁重,可考虑用一根电缆进行总线型连接。
实际的拓扑结构常为以上两种方式的综合。
第一中学校园网网络拓扑示意图
四、设备的选择与布线系统的设计
我们将按照第一中学校园网系统的实际需求,本着一切从用户出发的原则,根据我方多年来的丰富经验与对本工程的深入理解,充分考虑以后的管理、使用与节省投资,尽我们所能提供一套高性能的系统设计方案。
1.选择网络设备,首先要符合CERNet、Internet等国内、国际联网标准;其实要能支持多种网络协议,如TCP/IP、IPX、DECnet等常用网络协议,具有良好的可靠性、可扩充性和可管理性;第三,价格在预算范围内,有良好的性能价格比;第四,应选择信誉高的网络产品公司的优质产品,其国内外有成功的使用经验,有良好的售后服务。
1.组成校园网的硬件有以下四类:
一是网络服务器;二是网络工作站、三是网络适配器,又称为网卡;四是连接线,学名"传输介质",主要是电缆或双绞线,还有不常用的光纤。
出于硬件上的专门考虑,有条件最好购置专门的文件服务器。
因为服务器的硬盘存速度对网络的影响很大,所以专用的服务器就对数据存储、速度、可靠性都有考虑,诸如硬盘镜像、双工等容错技术一般都会得到应用。
不过一般的小型校园网,采用PII级的微机,配备一个或数个的大容量硬盘和一个32位的网卡也可以满足要求。
网卡虽然有16位和32位之分,但一个网络无论用16位或32位网卡,最好均用同一品牌,以保证良好的兼容性。
一般而言,市场上兼容产品的质量还可以,对小型校园网的影响不明显。
目前购买网卡应购买即插即用型网卡。
2.针对用户需求和布线工程性质,以与现代化楼宇内部网络与各种通信需求而设计的配线系统,此系统符合中华人民共和国邮电部部颁布线标准“大楼通信综合布线系统规范”。
常用的传输介质分为同轴电缆和双绞线两种。
同轴电缆又分为粗同轴电缆和细同轴电缆。
粗同轴电缆主要用于基干线(Back-bone)的建设。
细同轴电缆使用BNC接口,主要用于计算机间的网络连接,但因接头易松,可靠性差,将会逐渐被双绞线取代。
双绞线又分屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽又绞线(UTP或电话线)。
目前常用的UTP双绞线分五类和三类两种规格,一般小型局域网(10M)用三类。
可靠性,速度要求高的大局域网(100M网)用五类,使用RJ-45接口。
联网最好优先考虑采用双绞线连接各种设备,因其可靠性较好,价钱也便宜。
网络布线系统设计应根据网络技术选型进行布线设计:
第一,应符合国际开放式布线标准,并与学校现有楼宇改造布线特点相结合;第二,应选择国际上可靠的PDS设备生产厂家的产品;第三,网络整体布线结构合理,有足够的冗余,便于以后的网络扩展,并有可靠的质量保证。
综合布线系统规范”,并早在1986年就通过了北美电子通讯标准协会(TIA/EIA568-A)的认证,一经推入市场便立即获得了全球广泛的响应。
五、网络操作系统的选择
目前,网络操作系统有三大阵营:
Unix网络操作系统有较长历史,良好的网管功能,丰富的应用软件支持。
Microsoft网络操作系统有代表性的是WindowsNT,它是32位多任务处理的操作系统。
Novell网络操作系统是占世界局域网主流的操作系统。
对有服务器的局域网来说,新建网优先选用NT,"老"网改造采用Netware4.10或5.0较为合适。
在小型的对等网环境中,若只想共享文件和资源,要求成本低、维护简单且对安全性要求不高时,用WIN95/98很合适。
六、系统集成商的选择
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