泸县九中校园网网络设计方案
四川省教育学院计算机科学与技术2006级本函班：屈能
摘
要：本文主要探讨泸县九中校园网络建设意义目的、原则；校园网的应用系统构架、方案设计、网络拓扑结构、软硬件规划、布线系统；其中重点对网络设计方案作出的探讨。
关键词：校园网网络设计，设计原则，设计方案，综合布线。
正文部分
前言
信息社会里首先要求教育信息化，教育现代化，教育网络化。当今时代计算机变的越来越强大，而应用软件使计算机变的越来越容易使用，它们正在迅速改变着人们的生活、学习、工作 方式，人们能够明显感觉到这种变化，总之整个世界正进行着一次深刻的变革。
学校利用计算机辅助教学、计算机辅助管理将大大提高办学效益，而计算机及校园网络建设是学校计算机辅助管理的\"重中之重\"。现在许多高完中在建网工作中做了不少探索。我校作为省级重点高完中，建设经济、适用、发展的校园网势在必行。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。
一、校园网建设需求概述
现在不单只有高等院校建设有校园网，有许许多多的普通城镇中小学已经或正在建设校园网，校园计算机网络教学已经逐渐成为新世纪的教育模式。
（一）教育模式的变革
网络技术的出现和发展已经使学校教育模式发生变革。首先，时代的发展对学生提出了新的要求，要求能在校园中学到更多的技能；其次，对教师而言，既是教学者，也是学习者，为了提高教学质量，必须掌握各种先进信息技术的应用方法；第三，学校与学校之间的竞争也越来越激烈，对一个学校的评价标准也发生了变化，是否拥有良好的信息技术教育基础设施和教学手段，成为学生择校的因素之一。另一方面，信息技术的飞跃发展也是促进教育模式变化的直接外因：Internet高速主干网络技术、各种接入技术、基于网络的分布计算、新的WEB、多媒体技术等的应用。再一方面，学校需要新的校园计算：计算机和各种应用普遍采用在辅助教学、学习、教学管理中；将计算机和其他信息技术融于其中的教育（教育空间的拓展、时间的突破、教育对象的扩大、教学方式的变革、教学内容的变化、教学管理、教学效果测定方法的差异）。
（二）学校校园网建设需求
1、学校的网络覆盖情况：12幢楼宇约458个信息点。其中1幢办公楼32个信息点， 3幢教学楼60个信息点（19+20+21=60），7幢教师宿舍楼172个信息点（21+21+28+28+27+36+11=172），1幢教辅用房硅步楼194个信息点（122+60+12=194）。
2、学校网络建设需求及目标：
主干网络提供1000M带宽，到桌面提供100M带宽，连接15幢楼宇，实现校内互联，为学校各部门子系统提供校园主干网的接口，实现各网段内、各网段之间计算机互访和校内资源共享；
实现与国际互联网相连：局域网内的计算机通过WWW服务器代理上网。 核心内部网络建设，包括DNS服务器、EMAIL服务器、WWW服务器、FTP服务器、BBS服务器、数据库服务器等，对外能与Internet互联，对内提供校内各种局域网的接口，提供Internet服务，如电子邮件、远程登陆、文件传输、信息查询等。
提供网络教学环境：网络提供视频、音频、课件在校园网内传输，提供视频点播系统服务；
提供办公自动化管理服务：进行各类公文收发、分类的处理； 提供远程用户访问服务。
二、校园网设计的原则：
（一）建网的原则
1、良好的可靠性和安全性： 该系统是我校进行教学、科研、日常行政管理和对外交流的基础设施，要求有很高的可靠性，以此建立起稳定、实用的应用环境，因此系统方案设计就以高可靠性为首要原则。建网时首先考虑选用稳定可靠的新产品和技术，使其具有必要的冗余容错能力。
2、可管理性和可扩充性：应用先进的网络管理软件，通过网管工作站监测整个网络的运行状况，合理分配网络资源，动态配置网络负载、迅速确定网络故障位置。计算机与网络设备的配置必须考虑到未来的扩充与升级，以满足我校网络系统分阶段实施和系统发展的需要，并考虑我校今后的网络多媒体教学、网络数据库查询、远程教育、电子阅览、电视会议、网上监控等各种应用，必须确保校园网络系统具备一定的扩充能力：
3、可互联性和可操作性：在网络环境 ，采用互连性较好的标准，兼容不同的软、硬件平台，使网络在异种网络环境下得以正常运行。
4、先进性和标准性：采用符合国际和国家标准的计算机、网络设备和数据库技术及产品进行工程建设确保网络面对将来的发展。
5、强调培训：老师是校园网的使用者，老师的计算机应用水平直接决定了校园网使用情况。培训要注重效果，不能走过场。
（二）与实际结合建网的考虑
1、布线系统： 本设计采用星型结构布线，便于管理、控制和学校网络的发展、扩充与升级。布线系统由工作区子系统、水平子系统、管理子系统、垂直干线子系统和建筑物间的光缆系统组成。结合学校楼宇间距离较近并考虑学校的发展，布线系统要满足今后10年的需要，UTP最大长度不超100m，光缆芯数采用4芯多模（楼宇内为UTP，楼宇间为光缆）。
2、网络设备：构成网络的主要成分，根据目前实际需求、可扩展性、可升级性、可管理性并结合技术的先进性和稳定性进行网络设备的设计。
3、网络服务器：主要包括域名服务、文件服务、WWW等Internet服务器。
4、中心机房建设：包括空调、不间断电源（UPS）、防雷、防静电等。
5、应用服务建设：提供的应用服务包含CAI系统、图书管理系统、办公自动化系统、教学科研支持系统、网上教学系统、信息服务系统、数据库系统、WEB、WWW服务等。
6、由于一些应用系统，如网上教学、远程教学、网上教学观摩等所需的投资较大，学校可以根据实际发展需要逐步实施、完善。
三、校园网应用系统构架
(一)基本的Internet应用
我校园网采用DDN专线与Internet连同，实现以下基本Internet应用。
1、建立WWW服务器，实现Internet上浏览和查询；
2、建立FTP服务器，结合学校实际和需要逐步建立远程FTP服务；
3、建立域名服务器。 (二)校园内的Intranet应用
学校校园网络内部的Intranet应用包括内容较多，根据学校的资金和实际需求逐步实施分期实现。
1、校园网络办公管理系统： 校园网作为为学校的信息基础设施，和internet连接后所形成的网络成为整个社会的重要教育基础设施。使现代教育模式突破传统教育模式进入全新的境界。办公自动化管理主要针对学校行政办公系统中的各种公文的管理、信息查询、辅助教学等。校园办公管理软件（结合国家校校通工程当地教育局的统一部署）可使用浙江大学做的浙大网络城域综合信息平台，该软件是一个采用Internet标准、使用IE浏览器工作、安全、开放、互联、完整、高效的校园网络应用体系。
2、电子阅览：数字化图书馆是图书馆发展的方向，他的馆藏容量大，查找迅速便捷，图文并貌，占地小（只需一台服务器），投资小，内容使用方便等。并且借助网络可以不断的更新、增加内容，校园网内任何一台计算机都可以使用IE浏览器随时阅读。
3、建立校园网网内多媒体教室：
(1)多媒体网络教室(学生机房)：实现多媒体交互式教学的手段——软件方式，实现广播功能、转播功能、语言教学功能、监控功能、演示功能、黑屏功能、关机功能、重起功能、设置功能、联机功能、远程命令功能、文件传输功能、网上影院功能。软件可以使用“远教”配置的南京“远志”产品。主要作用在于帮助信息技术教学和让学生充分认识网络的功能。
(2)多媒体教室(普通教室)：根据需要在普通教室里配备多媒体（包括多媒体计算机，音响，麦克风，投影仪，屏幕，教学课件等），让教师通过教学课件、远程访问和学生进行教与学的交互。
四、校园网建设方案设计
本校园网的局域网采用一种交换型网间网，即采用多层交换机网络主干，提供大吞吐量数据服务来满足多种信息业务对宽带的要求，使用局域网交换机为主要的子网连接核心，辅之以中型工作组交换机。同时通过远程路由器实现广域网的连接。网络中实现相互间完全的互操作，并提供多媒体和网络管理等多种服务和功能，做到交互操作平台、软件和管理工具的有机结合。
（一）总体目标：
网络能支持现有应用系统；有效支持广域网连接；网络结构具有良好的扩张性、可靠性；具有良好的可管理性，最大限度降低网管工作的复杂性。
（二）网络选型：
1000M以太主干+100M到桌面
100M和1000M以太网以及其衍生的快速以太网通道和千兆位以太网通道，在国内外目前都是热点，具有较高的性价比，提供较高的宽带和可靠性；以太网技术为世界第一局域网技术，实用性强带宽伸缩性好（10M/100M/1000M），且以上三种网络是向上兼容的。
（三）网络系统体系结构：
网络系统的体系结构包括功能的分层和分层功能通信所遵守的网络协议。从网络技术的发展和目前网络应用的实际情况看，选择在Internet/Intranet 应用最为广泛、其内容最为丰富的TCP/IP协议，作为整个网络体系结构的核心协议。
TCP/IP协议族中包括的几个重要协议是： Internet Protocol（IP）网络协议
Transmiion Cnntrol Protocol（TCP）传输控制协议 Network File System（NFS）网络文件系统 File Transfer Protocol（FTP）文件传输协议 Mege Handing System（MHS）电子函件协议
其中，IP是整个网络互联的平台，TCP是端到端可靠传输的保证。FTP协议是TCP/IP协议中主要的文件传输协议，它采用面向连接的方式，向上网用户提供文件级的传输、访问、拷贝等服务。NFS是SUN公司开发的文件访问协议，用于解决网络环境下远地文件的透明访问。MHS为上网用户交互信件提供服务，并可以进行一对多的邮件传递。 网络整体框架结构：
楼宇交换机
桌面交换机
楼宇交换机
网 管 交换机
桌面交换机
DNS
（四）网络主干设计：
从近期和远期带宽需求和拓扑结构考虑，在核心骨干交换机之间、骨干交换机和端口密度较大、信息量较大的工作组交换机之间采用千兆位；端口密度小、信息量较小的工作组交换机则以快速以太网或快速以太网通道连接到骨干交换机上；工作组交换机提供10M/100Mbps到桌面计算机。
（五）虚网方案设计： 基于端口的虚网划分；
利用VIAN国际标准802.1Q，实现跨交换机的VLAN，通过IEEE802.1d协议所支持的生成树技术（Spanning Tree），实现各中继之间的负载均衡；
采用VLANPruning技术来优化交换网络中广播对网络性能的影响；
（六）网络管理方案设计：
根据学校和服务器应用模式及全网范围资源集中管理的原则，建立网管中心（中心机房），统一网络中的交换设备的管理配置，虚网设计和配置，各种服务建立等。
网管工作站对全网所有交换设备和路由设备进行统一管理、配置和维护；进行故障隔离、分析、统计、报警、设置；网管软件采用图形化界面，支持广泛的网管平台。
（七）网络安全方案设计： 对内安全： a) 利用VLAN的安全特性，按照学校各部分的基本工作性质结合楼宇的分布划分子网网段：192.168.10段，办公楼；192.168.20段，教师周转房（1，2）；192.168.30段，为临江园2幢教师住宿楼，192.168.40段为硅步楼，192.168.50段为2号教师住宿楼，192.168.60段为1号教师住宿楼。192.168.70段为3幢教学楼。一方面对子网内信息点设置访问控制，另一方面对不同子网的访问进行控制。
b) 服务器访问控制：通过密码、口令（不定期修改、定期保存密码与口令）等禁止非授权用户对服务器的访问，以及对办公自动化平台、教务管理平台的访问和管理
对外安全：
安装软件、硬件防火墙，网络防病毒软件，客户端防病毒软件；利用代理服务器提供Internet与Intranet之间的防火墙功能；通过网管实时记录网络的运行状态。
（八）网络可靠性设计：
网络主干采用基于树型的多星型结构，使之具有链路冗余特性，能使树型中有一线路出现故障时，只有本线路出故障，其它网络部分仍然能正常运行。
（九）接入Internet：
采用DDN接入。DDN是英文Digital Data Network的缩写，这是随着数据通信业务发展而迅速发展起来的一种新型网络。
五、网络拓扑结构
1、网络建设结构：星型结构是目前局域网建设的典型结构，也是校园网的主流结构。结合学校楼宇较多分布范围较广的特点方案拟定星型拓扑结构。以根结点（核心交换机）为核心，下连楼宇交换机、桌面交换机。如图
楼宇交换机
桌面交换机
楼宇交换机
网 管 交换机
桌面交换机
DNS 优点：简单、易于维护和管理，建设费用相对较低。
2、网络设备连接：
（1）核心交换机连接：www服务器、各网段交换机（另安光转换器）。 （2）各网段交换机连接：本幢楼的信息结点和本网段其他楼宇的桌面交换机。
（3）桌面交换机连接：各自楼宇内部的信息结点。
六、网络软硬件设备规划
（一）设备选择考虑的因素：设备性能、性能价格比、设备的可扩展性、生产厂商的技术支持，还有要从本校的实际情况出发。
（二）设备选择：
1、交换设备
（1）核心交换机：选择带路由功能的可通过千兆上连至主干的可网管交换机。
（2）网段交换机（楼宇交换机）：可选择神州数码类型带1000M光接口的； （3）桌面交换机：普通交换机。可选择TCL，清华同方D-LINK等类型。
2、服务器
服务器的应用：www服务， FTP服务，数据库服务，办公自动化管理服务等。
WWW用一台服务器； FTP和主DNS合用一台服务器； 数据库和辅DNS合用一台服务器；
3、硬件防火墙：使用“远教”配置的“易尚”ES800A。
4、光收发设备：楼宇间的光缆，需要在交换机上配置光收发器。光收发设备有光模块和光收发器两种选择。光模块一般只能配置在相应厂商生产的模块化交换机上，一般认为其性能要好一些，但缺点是价格昂贵，且维护周期长。光收发器则可以配置在任何专门生产光设备生产厂商生产的交换机上，价格便宜，维护周期短。所以本方案除各子网千兆模块本身是光模块外，其余设备的光缆连接均采用光收发器。
5、网络传输介质：传输介质决定了网络的传输速度、网络段的最大长度、传输可靠性、网络接口卡的复杂程度，直接影响网络的建设成本，也影响今后网络的发展。
根据网络拓扑，选择双绞线和光缆作为学校网络的传输介质。 （1）双绞线：采用符合国际标准的IBDN超5类非屏蔽双绞线。
（2）光缆：光缆一旦铺设以后，需要长时间的质量保证，因此选择高质量、高可靠的产品。
（3）跳线：成品跳线与自制跳线按1：5的比例配置。
6、电源及保护：网管中心是整个网络的核心，长延时电源及相关电源保护是必不可少的。要求：突然停电后，维持网管中心设备几个小时的供电；在电池用完之前能 自动关闭被保护的服务器，供电后能自动启动服务器；防止公用电源线上的浪涌、脉冲、闪电损害重要设备；电能要求在10000VA上。推荐使用APC公司的智能UPS电源。
（三）软件选择
1、系统软件
操作系统：win2003 server：用户界面友好，支持多任务窗口；是高性能的应用平台；内置WEB/SERVER服务功能；易于配置、使用湖维护；性能价格比好；软件容易升级。
2、应用软件：采用“校校通”校园网平台软件，“远志”多媒体教学网络系统；
3、防病毒软件：采用世界反病毒行业领先厂商Norton公司的诺顿防病毒企业版。结合其他专杀工具和正版个人版杀毒软件。必要时配置其他网络杀毒软件。
七、布线系统
1、需求说明：学校网络拓扑结构设计为星型结构的快速以太，信息点数量约358个。
2、布线方案——IBDN开放布线设计：不但满足当前网络通讯对布线的需要，更要向未来高速网络技术的发展对布线系统的严格要求，具有很强的适应性、扩展性、可靠性、长远效益；符合最新国际布线标准。
(1)校园布局图与楼宇间光纤布线：其中100M光纤到教学楼、跬步楼、教师楼、周转房；100M光纤到其余信息点分布的楼宇。
(2)水平、垂直子系统全部采用超5类双绞线，可支持高达155Mbps的数据传输速率，具有很强的互补性、扩展性、灵活性、高可靠性；采用标准的RJ45 8信息位标准接口；可以把不同厂家的网络设备和终端设备连接到网络中。
3、标准与设计目标： （1） 设计依据和遵循标准：
EIA/TIA 568商业建筑布线标准 ISO/EIC II801国际综合布线标准
中国工程建设标准化协会标准CECS 72：97/CECS89：97 中国民用建筑电气设计规范 IBDN开饭法式布线系统设计总则 （2） 设计目标：
具有高速和高带宽传输能力；
具备运行的高可靠性，重要网络部分，采用冗余备份来保证万无一失；
采用标准的RJ45 8信息位标准接口；
除线缆外，其余所有接插件都采用模块化，以便管理和使用； 能适应未来发展的需要，系统的扩充容易升级。
4、综合布线子系统设计： 1) 工作区子系统：由各个单元区域构成，是计算机、电话和信息插座的连接部分，包括连接跳线和信息插座。信息插座面板具备：通用、超薄、简
易、防尘等特点；信息插座的模块采用IBDN五类或AMP五类RJ-45模块；线缆采用IBDN超五类双绞线或者采用AMP产品；水晶头采用AMP RJ-45标准水晶头。为降低成本和结合客户终端的位置多变的特点，跳线可采用原装跳线与自制跳线相结合的方式，中心机房内设备之间、楼宇机柜内设备之间、服务器、重点客户终端的跳线采用原装成品跳线，其余采用自制跳线。跳线制作统一采用EIA/TIA 568B标准，以使系统具有更好的兼容性。信息插座安装位置图示：
2) 水平子系统：水平子系统主要是实现信息插座和管理子系统，即中间配线架（IDF）间的连接。水平子系统为星形拓扑。在水平子系统中采用超五类非屏蔽双绞线。双绞线水平布线链路中，水平双绞线的最大长度均不超过90m。为了网络系统的稳定性和扩展性超五类非屏蔽双绞线在整个校园网建设中均采用同一品牌的正品线。
3) 管理子系统：管理子系统由配线间构成。由各种规格的配线架实现水平、垂直主干线缆的端接及分配；由各种规格的跳线实现布线系统与各种网络、通讯设备的连接，并提供灵活方便的线路管理能力。
4) 垂直干线子系统：连接主设备间至各配线间的线缆构成，提供高速数据通讯主干通道。主要由高性能室内光纤、双绞线缆、大对数通讯电缆组成。
5) 设备间子系统：是每一幢大楼在适当位置设置进出线设备、网络互连设备的场所。为了便于布线、管理、节约投资，墙柜设置在每一幢大楼顶楼气棚处，以及220V的交流电接入。本校园网设计的管理子系统、垂直子系统和设备间子系统结合实际设计在各个楼宇顶楼气棚的墙柜内。 6) 建筑群子系统：是将一栋建筑物内的电缆延伸到建筑群中的另外一些建筑物内的通信设备和装置上，采用光缆布线是目前主要的楼宇间布线方式。其中主干光缆采用4芯单模（各网段交换机与桌面交换机间），其余楼宇间的主干光缆采用4芯多模。如图描述子系统间关系：
5、布线系统的管理：
信息点编号方法：3个字符编号。第一个是楼层号，从下到上，从数字1开始；第
二、三个为信息点统一顺序编号，从左到右，从数字01开始。如408表示第4层楼第8个计算机信息结点。
6、布线系统的施工：
（1）
水平管线（2）垂直管线（3）光纤
八、结束语：
拥有一个高水准的校园网，必将促进校园网络应用向WWW、E-mail、FTP的更高层次应用发展。计算机网络技术的发展，引发了学校各项工作的深刻变革。高性能校园网的建设大大提高了学校的管理水平，为师生员工更好地进行教学、科研等提供了先进的平台，极大地推动了学校的信息化建设。统一平台、整合资源，将很多原来划分在不同部门、不同系统的应用放在一个同时兼具高度灵活性、稳固的校园网平台上，产生出巨大的协同效应，甚至从根本上改变了原有的教育模式。同时进一步利用这个平台有效整合学校内部资源，以信息化促进学校内外部业务统
一、流程优化。随着校园网基础建设的加强及学校信息化程度的提高，学校最终将迎来科学管理和教学的新时代。
