劉國(guó)輝

(沈陽大學(xué)教務(wù)處，遼寧沈陽110044)

在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，校園網(wǎng)的作用越來越重要［1，2］.校園網(wǎng)是校園信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，是改變傳統(tǒng)模式的遠(yuǎn)程教學(xué)的平臺(tái)，校園網(wǎng)是引領(lǐng)信息化有力工具.基于校園網(wǎng)的校園系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)為一體，將教學(xué)和管理結(jié)合在一起，改善教學(xué)質(zhì)量的重要手段，能提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和興趣［3］.

本文以某體育學(xué)院校園網(wǎng)工程為背景，用網(wǎng)絡(luò)工程的思想對(duì)原有校園網(wǎng)進(jìn)行分析，提出了全新的整體規(guī)劃，包括綜合布線、各層交換機(jī)和路由器的配置、無線接入的配置、服務(wù)器的設(shè)計(jì)等.面向無線Mesh接入服務(wù)的校園網(wǎng)為某體育學(xué)院組建了一個(gè)集安全性、穩(wěn)定性、高帶寬于一體的校園網(wǎng)絡(luò).通過綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)校園網(wǎng)絡(luò)的物理連通，采用三層交換結(jié)構(gòu)，即接入層、匯聚層和核心層實(shí)現(xiàn)教職員工和學(xué)生共享各種軟件和硬件資源，提供了各種信息快速交流、經(jīng)驗(yàn)分享和討論的平臺(tái).同時(shí)幾乎整個(gè)學(xué)院都在無線接入點(diǎn)的覆蓋范圍中，為教職員工移動(dòng)辦公提供無線連接，從而有效地提高學(xué)院管理水平、教職工的工作效率和教學(xué)質(zhì)量.使用無線Mesh組網(wǎng)，很容易調(diào)整節(jié)點(diǎn)數(shù)量和位置，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)外的無縫漫游［4，5］.

某體育學(xué)院主要建筑為主教學(xué)樓、實(shí)訓(xùn)樓、汽配樓、行政樓、圖書館、食堂中心、學(xué)生公寓群、教師宿舍、洗浴中心、商服中心等.其中教學(xué)主樓中有多個(gè)辦公室和多媒體教室;實(shí)訓(xùn)樓中有24個(gè)不同功能的實(shí)驗(yàn)室，PIV計(jì)算機(jī)2200多臺(tái);汽車機(jī)電樓擁有30多個(gè)現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)室.為使學(xué)院的各個(gè)辦公室、實(shí)驗(yàn)室和多媒體教室能夠更好地利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行教學(xué)和管理工作，并滿足移動(dòng)辦公和學(xué)生訪問互聯(lián)網(wǎng)的需求，需要建設(shè)一個(gè)覆蓋全院的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).

1 無線Mesh設(shè)計(jì)方案

1.1 總體方案

此無線網(wǎng)絡(luò)方案是使用的思科統(tǒng)一無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來設(shè)計(jì)的，根據(jù)某體育學(xué)院的平面圖了解每個(gè)樓宇的分布情況以及樓宇的構(gòu)造，我們?cè)O(shè)計(jì)在每個(gè)樓宇安裝一個(gè)室外大功率無線AP，同時(shí)我們會(huì)充分考慮到室外的各種環(huán)境因素(如防雷、防潮、防高溫、防嚴(yán)寒等).本方案中我們所用的設(shè)備都是專門用于室外的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這些無線設(shè)備適合于在各種惡劣環(huán)境中正常工作.同時(shí)我們也充分考慮了無線AP工作的穩(wěn)定性，當(dāng)其中任何一組AP無法工作時(shí)，另一組AP都可以為室外提供無線網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，以提供室外無線網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)服務(wù).室外無線信號(hào)覆蓋如圖1所示.

圖1 室外信號(hào)覆蓋示意圖

為了實(shí)現(xiàn)室內(nèi)與室外場(chǎng)所達(dá)到無線網(wǎng)絡(luò)雙重覆蓋，我們?cè)O(shè)計(jì)在室內(nèi)每個(gè)樓層兩端安裝兩個(gè)大功率的無線AP，同時(shí)設(shè)計(jì)在接入同一臺(tái)無線交換機(jī)的一組AP因無線交換機(jī)出現(xiàn)故障導(dǎo)致該無線交換機(jī)上AP不能工作時(shí)，接入另一臺(tái)無線交換機(jī)的另一組AP能夠完全覆蓋室內(nèi)區(qū)域，以提供室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)服務(wù).由于其他樓宇室內(nèi)信號(hào)覆蓋方案都是一樣的，我們只以主教學(xué)樓為例.主教學(xué)樓室內(nèi)無線信號(hào)覆蓋如圖2所示.

1.2 Mesh AP 功能設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)Mesh AP時(shí)采用嵌入式開發(fā)板實(shí)現(xiàn)Mesh骨干網(wǎng)絡(luò)和客戶端網(wǎng)絡(luò)的整合，在嵌入式開發(fā)板上分布有兩塊可以分別實(shí)現(xiàn)AP功能和MP功能的無線網(wǎng)卡，并且通過iptables相應(yīng)的地址轉(zhuǎn)換技術(shù)(Network Address Translation，NAT)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)卡間地址的轉(zhuǎn)換.host AP作為mesh的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵，可以在主機(jī)上實(shí)現(xiàn)IEEE 802.11管理功能并且可以充當(dāng)接入點(diǎn)和基本服務(wù)集的角色.如圖3所示.

圖2 主教學(xué)樓室內(nèi)信號(hào)覆蓋示意圖

圖3 MeshAP總體設(shè)計(jì)框圖

2 校園網(wǎng)設(shè)計(jì)方案及其實(shí)現(xiàn)

2.1 校園網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與組成

本方案設(shè)計(jì)中為實(shí)現(xiàn)設(shè)備統(tǒng)一，核心層采用相同廠家的設(shè)備，用思科公司網(wǎng)絡(luò)設(shè)備.但是，考慮到學(xué)院經(jīng)濟(jì)方面的諸多因素，接入層的設(shè)備使用銳捷網(wǎng)絡(luò)公司的設(shè)備.本校園網(wǎng)設(shè)計(jì)方案主要由以下五大部分組成:核心交換模塊、分布層模塊、廣域網(wǎng)接入模塊、服務(wù)器模塊、遠(yuǎn)程訪問模塊.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示.

2.2 三層交換結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)

在本校園網(wǎng)規(guī)劃中，路由數(shù)據(jù)交換模塊設(shè)計(jì)采用三層交換結(jié)構(gòu)，即接入層、匯聚層和核心層，在各層上采用相應(yīng)的配置策略，一般交換數(shù)據(jù)模塊在OSI的第二層上實(shí)現(xiàn)，本規(guī)劃方案中應(yīng)用三層交換技術(shù)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)交換模塊服務(wù)質(zhì)量，提高了性能和效率，滿足了應(yīng)用程序的要求.由于交換機(jī)數(shù)量很多，交換機(jī)間的鏈路數(shù)量也很多，為避免產(chǎn)生交換環(huán)路，要在各個(gè)交換機(jī)上運(yùn)行生成樹協(xié)議(Spanning Tree Protocol，STP).

圖4 校園網(wǎng)整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.2.1 配置接入層

通過接入層交換機(jī)為終端用戶提供接入點(diǎn).在本規(guī)劃中訪問層交換機(jī)全部采用銳捷網(wǎng)絡(luò)RG－S2126S，24口交換機(jī).RG－S2126S交換機(jī)是專門針對(duì)全局智能管理和網(wǎng)絡(luò)安全防范的需求，設(shè)計(jì)的一款高安全、可堆疊和高性能以太網(wǎng)交換機(jī).基于高背板設(shè)計(jì)，提供完善服務(wù)質(zhì)量及智能流分類，在企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施多樣ACL訪問控制，并且配合堆疊功能，使端口被智能集中管理，數(shù)據(jù)集中管理大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)用戶，對(duì)不同管理方式，提供了Telnet，Console，SNMP等多種管理模式.RG－S2126S交換機(jī)提供高性價(jià)比訪問解決方案，特別適合企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)、校園網(wǎng)絡(luò)、寬帶社區(qū)、電子政務(wù)網(wǎng)、軍隊(duì)信息化、醫(yī)療數(shù)據(jù)信息化、酒店寬帶計(jì)費(fèi)等有高安全、高效管理需求的應(yīng)用場(chǎng)合.

下面以實(shí)訓(xùn)樓一層接入交換機(jī)AccessSwitchSX1為例，對(duì)接入層交換機(jī)配置進(jìn)行介紹.圖5為實(shí)訓(xùn)樓接入交換機(jī)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu).

圖5 實(shí)訓(xùn)樓接入層交換機(jī)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.2.2 配置匯聚層

匯聚層交換機(jī)負(fù)責(zé)進(jìn)行匯聚和整個(gè)VLAN路由選擇.

本校園網(wǎng)規(guī)劃中，匯聚層交換機(jī)采用Cisco Catalyst 4503交換機(jī)，Cisco Catalyst 4500系列中提供的集成式彈性增強(qiáng)包括1+1超級(jí)引擎冗余(只對(duì)Cisco Catalyst 4507R)、集成式IP電話電源及軟件容錯(cuò).集成式冗余性能縮短停機(jī)時(shí)間，提高利潤(rùn)率、客戶成功率和生產(chǎn)率.作為Cisco AVVID(集成語音、視頻和融合數(shù)據(jù)體系結(jié)構(gòu))的關(guān)鍵組件，Cisco Catalyst 4503交換機(jī)能夠通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)將控制擴(kuò)展，包括高可預(yù)測(cè)性能、安全性、全面管理和高服務(wù)質(zhì)量.Cisco Catalyst 4000系列和Cisco Catalyst 4500系列超級(jí)引擎與線卡兼容，所以能融合網(wǎng)絡(luò)中延長(zhǎng)Cisco Catalyst 4000系列布署窗口.這種模式降低了成本，減少運(yùn)作開支，提高投資回報(bào).匯聚層交換機(jī)的配置如圖6所示.

圖6 匯聚層交換機(jī)的配置示意圖

圖7 核心路由器的配置示意圖

2.2.3 配置核心層

核心交換機(jī)的主要功能是，將匯聚層交換機(jī)傳遞進(jìn)來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到Internet上.因此，它主要實(shí)現(xiàn)的功能是高速轉(zhuǎn)發(fā).規(guī)劃方案中用Cisco 3825作為核心路由器.通過核心路由器HD1和HD2對(duì)各個(gè)接口IP地址進(jìn)行分配.圖7為核心路由器的物理接口連接與IP地址規(guī)劃情況.

3 結(jié)論

面向無線Mesh接入服務(wù)的校園網(wǎng)規(guī)劃主要完成的任務(wù)包括:綜合布線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過綜合布線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，奠定了某體育學(xué)院整個(gè)校區(qū)內(nèi)校園網(wǎng)絡(luò)的物質(zhì)基礎(chǔ).實(shí)現(xiàn)了校園網(wǎng)絡(luò)在物理上的連通性.對(duì)各層交換機(jī)和路由器的配置，其中網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換與訪問控制列表實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)整體的安全性、熱備份與質(zhì)量服務(wù)，保證了校園網(wǎng)的穩(wěn)定性;雙千兆出口使網(wǎng)絡(luò)整體性能得到很大提高;虛擬專用網(wǎng)為外出辦公人員訪問校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)提供安全高速的通道;同時(shí)又兼顧學(xué)院未來二校區(qū)的發(fā)展;無線接入點(diǎn)使全體師生可在學(xué)院的任何一個(gè)教學(xué)樓中無線接入網(wǎng)絡(luò)，方便學(xué)院教職工移動(dòng)辦公，提高了工作效率.

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