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        新型校園網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)模式研究與實(shí)現(xiàn)

        2009-05-10 10:30:14張曉鵬鐘倬榮黃志宏
        網(wǎng)絡(luò)與信息 2009年8期
        關(guān)鍵詞:錐形校園網(wǎng)架構(gòu)

        張 波 李 濤 張曉鵬 鐘倬榮 黃志宏

        摘要:傳統(tǒng)校園網(wǎng)都可以歸結(jié)為三層星型或者網(wǎng)狀模式,在校園網(wǎng)用戶數(shù)量劇增和應(yīng)用服務(wù)日益增多的情況下越來越暴露出缺點(diǎn)和不足,本文立足于解決這些缺點(diǎn)和不足,提出新型錐形校園網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)模式,該架構(gòu)模式具有良好的網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率和網(wǎng)絡(luò)管理性能,極大程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式的缺點(diǎn)和不足。

        關(guān)鍵詞:校園網(wǎng);架構(gòu);錐形;服務(wù)

        中圖分類號:TP393

        文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        1概述

        校園網(wǎng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)簡而言之是將各種不同應(yīng)用的信息資源通過高性能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相互連接起來,形成校園區(qū)內(nèi)部的Intranet系統(tǒng),對外通過路由設(shè)備接入廣域網(wǎng)。建設(shè)一個(gè)以辦公自動化、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)校園文化為核心,以現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托、技術(shù)先進(jìn)、擴(kuò)展性強(qiáng)、覆蓋全校主要樓宇的校園主干網(wǎng)絡(luò),將學(xué)校的各種PC機(jī)工作站、終端設(shè)備和局域網(wǎng)連接起來,并與有關(guān)廣域網(wǎng)相連;在網(wǎng)上宣傳和獲取教育資源;在此基礎(chǔ)上建立能滿足教學(xué)、科研和管理工作需要的軟、硬件環(huán)境;開發(fā)各類信息庫和應(yīng)用系統(tǒng),為學(xué)校各類人員提供充分的網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù);系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本著總體規(guī)劃、分布實(shí)施的原則。充分體現(xiàn)系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)性、高度的安全可靠性、良好的開放性、可擴(kuò)展性,以及建設(shè)經(jīng)濟(jì)性。

        校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基本可分為校園網(wǎng)絡(luò)中心、教學(xué)子網(wǎng)、辦公子網(wǎng)、圖書館子網(wǎng)、宿舍子網(wǎng)及后勤子網(wǎng)等。校園網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)計(jì)主要包括主干網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、校園網(wǎng)與Internet的互聯(lián)、遠(yuǎn)程訪問服務(wù)等。外部信息資源建設(shè)應(yīng)包括以下幾個(gè)功能:Internet功能、遠(yuǎn)程訪問功能、電子郵件功能、以多媒體方式介紹學(xué)校的功能、討論和交流功能、信息發(fā)布功能。各項(xiàng)功能均可通過相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)信息平臺實(shí)現(xiàn)。

        2傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

        校園網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本上是混合型的。它是由星型、總線型等典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成,在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化布線工程中多采用星型結(jié)構(gòu),主要用于同一樓層,由各個(gè)房間的計(jì)算機(jī)間用集線器或者交換機(jī)連接產(chǎn)生的,它具有施工簡單。擴(kuò)展性高,成本低和可管理性好等優(yōu)點(diǎn);而校園網(wǎng)的分層布線主要采用樹型結(jié)構(gòu);每個(gè)房間的計(jì)算機(jī)連接到本層的集線器或交換機(jī),然后每層的集線器或交換機(jī)再連接到本樓出口的交換機(jī)或路由器。各個(gè)樓的交換機(jī)或路由器再連接到校園網(wǎng)的通信網(wǎng)中,由此構(gòu)成了校園網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。當(dāng)然這其中還有對網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),如vlan的劃分,各不同區(qū)域的細(xì)劃分都需要根據(jù)學(xué)校情況來定。

        校園網(wǎng)絡(luò)中心以及各分校區(qū)均通過光纖接入中國教育科研網(wǎng),也有的學(xué)校通過DDN專線或ADSL接入Internet。對于傳統(tǒng)劃定的區(qū)域如圖書館、宿舍等,都可以通過1000M交換口連入校園網(wǎng),而各個(gè)終端可以采用1000M共享式端口。

        目前的校園網(wǎng)大多數(shù)是純?nèi)龑拥慕粨Q網(wǎng)絡(luò)。由于交換機(jī)都具有三層功能,匯聚層一般已經(jīng)可以與接八層歸納為一個(gè)層次。各樓層和各樓之間的交換設(shè)備都直接上連到核心設(shè)備上。

        傳統(tǒng)校園網(wǎng)架構(gòu)模式具有明顯的缺點(diǎn),就是在網(wǎng)絡(luò)用戶急劇增長的時(shí)候,無法保障網(wǎng)絡(luò)的正常安全運(yùn)行,網(wǎng)絡(luò)用戶會感覺上網(wǎng)速度極其緩慢。就算網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量不急劇增加,在用戶開多個(gè)BT和迅雷等下載服務(wù)的時(shí)候,網(wǎng)絡(luò)也會被極大地堵塞,導(dǎo)致廣大用戶無法正常有效地使用校園網(wǎng)。而為了解決網(wǎng)絡(luò)帶寬的問題,一味升級網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,采購性能更高更強(qiáng)的交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無疑只是頭痛醫(yī)頭,腳痛醫(yī)腳,無法從根本上解決校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)使用性能問題,對校園網(wǎng)健康度的提升也是極其有限的,而且會極大增加學(xué)校的財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)。因此著力于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)層面。對校園網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和部署,是提升校園網(wǎng)綜合性能的有效之道。

        3新型架構(gòu)設(shè)計(jì)

        我們這里采用的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是錐形架構(gòu)。設(shè)計(jì)目的:

        (1)快速訪問校內(nèi)資源;

        (2)快速訪問校外資源;

        (3)結(jié)構(gòu)簡單清晰;

        (4)易于管理。

        網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D形如下:

        該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以6臺核心三層交換機(jī)作為主干網(wǎng)的節(jié)點(diǎn),一臺思科路由器作為校園網(wǎng)到教育網(wǎng)和電信網(wǎng)的出口,它同時(shí)開通了到IPV4和IPV6的出口,6臺核心交換機(jī)分別要么放置在相隔距離較遠(yuǎn)的不同校區(qū)。要么部署在學(xué)生宿舍密集用戶眾多的地方,核心交換機(jī)之間均通過光纖直接相連。服務(wù)器群直接連核心節(jié)點(diǎn)交換機(jī),辦公區(qū)網(wǎng)絡(luò)和學(xué)生宿舍區(qū)網(wǎng)絡(luò)也是直接連核心節(jié)點(diǎn)交換機(jī),相互之間可以快速到達(dá)。6臺核心節(jié)點(diǎn)交換機(jī)和出口思科路由器在空間架構(gòu)上形成了一個(gè)立體三角錐體,因此我們將此架構(gòu)命名為錐形架構(gòu),在圖中也標(biāo)注了交換機(jī)和路由器的型號。

        在校內(nèi)部署錐形架構(gòu)后,學(xué)校內(nèi)部骨干網(wǎng)升級為10G網(wǎng)絡(luò)。完全滿足校內(nèi)教學(xué)、科研使用;學(xué)校任何重要區(qū)域到服務(wù)器群和出口路由器均為萬兆鏈路,由于圓錐體的空間結(jié)構(gòu)具有無比的優(yōu)勢,學(xué)校任何重要區(qū)域到服務(wù)器群和出口路由器均只有一跳路由,結(jié)構(gòu)簡單清晰,極大地提高了網(wǎng)絡(luò)交換的效率和速率,比起傳統(tǒng)網(wǎng)狀架構(gòu)有無比的優(yōu)勢。

        此網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的獨(dú)特之處在于在校園網(wǎng)內(nèi)引入城域網(wǎng)的概念:

        (1)多核心、圓錐形骨干網(wǎng)設(shè)計(jì);

        (2)骨干網(wǎng)啟用動態(tài)路由協(xié)議;

        (3)網(wǎng)絡(luò)層次調(diào)整為三層架構(gòu);

        (4)匯聚、骨干、出口支持IPv6;

        (5)出口帶寬增加;

        (6)網(wǎng)絡(luò)管理平臺更加人性化。

        4結(jié)束語

        隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在高校中日益成熟,高校的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)從技術(shù)驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)闃I(yè)務(wù)驅(qū)動,高校對于應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)越來越關(guān)注。校園網(wǎng)需要對學(xué)校內(nèi)上萬個(gè)端點(diǎn)進(jìn)行管理,這其中存在的監(jiān)控、管理、認(rèn)證等各種問題十分復(fù)雜,而且學(xué)校的建網(wǎng)目標(biāo)是連接校內(nèi)的所有應(yīng)用節(jié)點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)與CERNET網(wǎng)的互聯(lián),建立信息資源服務(wù)體系,在滿足學(xué)校信息化需求的同時(shí),向教育單位和社會提供信息資源服務(wù)。因而在校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主干技術(shù)和設(shè)備的選擇方面適當(dāng)?shù)爻埃员3脂F(xiàn)代化教育技術(shù)的優(yōu)勢。

        錐形校園網(wǎng)架構(gòu)在我校全面投入使用后,網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定,達(dá)到預(yù)期的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要求,師生們對此非常滿意,全校網(wǎng)絡(luò)管理也被納入一個(gè)科學(xué)有效的平臺上來。

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