高校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分析研究

雷　鳴，劉毅娟，何　旸，王　奇（華北理工大學(xué)冀唐學(xué)院，河北　唐山　063300）

高校網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分析研究

雷鳴，劉毅娟，何旸，王奇
（華北理工大學(xué)冀唐學(xué)院，河北唐山063300）

摘要：在網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的今天，高校信息化建設(shè)的程度直接決定了高校的教學(xué)、科研水平。服務(wù)器虛擬化、大數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率、穩(wěn)定程度提出了更高要求。近年興起的大二層網(wǎng)絡(luò)既具有傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，又符合扁平化設(shè)計(jì)的原則，可以很好地滿足高校的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò);改造;規(guī)劃

1　高校網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀

目前，高校的日常教學(xué)、辦公、管理、服務(wù)、科研等對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴程度不斷增強(qiáng)，不管是網(wǎng)絡(luò)硬件故障還是網(wǎng)絡(luò)設(shè)置故障都可能給高校正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成重大影響。高校除肩負(fù)教學(xué)科研任務(wù)外，還承擔(dān)了重大的社會(huì)責(zé)任。高校網(wǎng)絡(luò)故障可能導(dǎo)致學(xué)生的思想、行動(dòng)有所異動(dòng)對(duì)社會(huì)穩(wěn)定造成隱患。此外，高校網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定與否成為作為國內(nèi)外知名學(xué)府的考察因素之一。

1.1高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)

校內(nèi)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的高速穩(wěn)定運(yùn)行是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的最基本需求，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理設(shè)計(jì)可靠，路由策略等網(wǎng)絡(luò)邏輯設(shè)計(jì)可靠成為其基本保障。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)必須具備極短的響應(yīng)時(shí)間且能夠長時(shí)間不間斷工作。合理的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)管理方式成為了高校網(wǎng)絡(luò)的必需品，一個(gè)好的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和配置鏈接方式能夠極大的保障網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)定性和容災(zāi)能力，一套合理的網(wǎng)絡(luò)線路和設(shè)備管理方式能夠主動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的問題，并及時(shí)處理，在故障沒有發(fā)生時(shí)就將其解決。

1.2多種網(wǎng)絡(luò)連接方式

目前，網(wǎng)絡(luò)終端移動(dòng)化、智能化程度越來越高，各種應(yīng)用向移動(dòng)終端的傾斜程度也越來越高。高校網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)該能夠滿足用戶對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的需求。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不應(yīng)該只作為有線網(wǎng)絡(luò)的延伸，因其能夠隨時(shí)隨地訪問網(wǎng)絡(luò)，具備方便、快捷的特點(diǎn)，還應(yīng)該成為信息推送等應(yīng)用不可缺少的平臺(tái)。可以使教師給學(xué)生下發(fā)通知、布置作業(yè)、抽查學(xué)習(xí)情況等應(yīng)用更加便捷。

1.3對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及管理的新需求

在高校校園網(wǎng)總帶寬固定，但用戶數(shù)量較以往成翻倍增長，致使頻繁發(fā)生網(wǎng)絡(luò)出口堵塞狀況，導(dǎo)致關(guān)鍵性應(yīng)用服務(wù)穩(wěn)定性無法保證。可是高校網(wǎng)絡(luò)慣用管理方式都是寬松式，應(yīng)對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序很少限制，這造成大量網(wǎng)絡(luò)帶寬不當(dāng)使用，如網(wǎng)絡(luò)視頻、在線音樂、在線購物、網(wǎng)絡(luò)游戲等占用大量帶寬，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)堵塞，影像到關(guān)鍵性應(yīng)用服務(wù)。

1.4各類應(yīng)用系統(tǒng)及數(shù)據(jù)急需整合

在信息化建設(shè)初期，各部門根據(jù)自己需求建立了各自的信息系統(tǒng)，如教務(wù)系統(tǒng)、就業(yè)系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)、機(jī)房使用系統(tǒng)、學(xué)生信息系統(tǒng)等，但系統(tǒng)之間沒有數(shù)據(jù)共享，存在信息大量浪費(fèi)、重復(fù)使用，且業(yè)務(wù)邏輯不統(tǒng)一等問題，讓本該便捷的系統(tǒng)使用起來繁瑣、孤立，無形中人為建立了一道信息屏障，阻礙了信息共享。

總體來說，針對(duì)現(xiàn)有問題需要搭建一套統(tǒng)一的信息門戶及數(shù)據(jù)共享管理平臺(tái)，將各應(yīng)用系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來，協(xié)同運(yùn)行，提高工作效率及準(zhǔn)確性。

2　高校網(wǎng)絡(luò)改造的總體思路

針對(duì)當(dāng)前高校網(wǎng)絡(luò)普遍存在的問題和需求，高校網(wǎng)絡(luò)改造主要從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)流量和行為管理三個(gè)方面進(jìn)行。

2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

目前，校園網(wǎng)絡(luò)采用核心層、匯聚層、接入層的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化成核心層、接入層，從而改善網(wǎng)絡(luò)的連通性能。并保證網(wǎng)絡(luò)連接的穩(wěn)定、快速、多樣，盡可能提供較高冗余率，提供容災(zāi)能力。

與此同時(shí)，須在保證實(shí)用性的前提下，保證網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性、升級(jí)性。避免設(shè)備性能差、網(wǎng)絡(luò)功能弱而影響學(xué)校教學(xué)發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和線路的管理主要表現(xiàn)在一下兩個(gè)方面：

首先，拓?fù)渥詣?dòng)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)配置、設(shè)備性能、網(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行有效提醒、預(yù)報(bào)，從而有助于網(wǎng)絡(luò)故障的識(shí)別和定位。

其次，網(wǎng)絡(luò)可視化。通過網(wǎng)絡(luò)可視化，便于對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，同時(shí)也可從不同角度對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行及其變化規(guī)律進(jìn)行研究。

2.3網(wǎng)絡(luò)流量和行為管理

網(wǎng)絡(luò)行為的管理分為兩方面：一方面是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的管理，一方面是對(duì)用戶的管理。

網(wǎng)絡(luò)管理就是識(shí)別和控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用保證有效流量通過，限制其他流量，盡量使出口帶寬有效利用。

用戶管理最重要的就是在身份認(rèn)證、訪問權(quán)限控制進(jìn)行設(shè)置，這樣既可以限制對(duì)關(guān)鍵資源的方位，可能夠防止非法用戶入侵活合法用戶的不慎操作而造成破壞。

2.4改造后網(wǎng)絡(luò)選型

傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)具有天然瓶頸，核心交換機(jī)的性能決定了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的整體性能。二層網(wǎng)絡(luò)符合扁平化設(shè)計(jì)，不會(huì)受某個(gè)特定設(shè)備的約束。能否將三層網(wǎng)絡(luò)和二層網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)結(jié)合起來，是下一步網(wǎng)絡(luò)改造的關(guān)鍵所在。最近興起的大二層網(wǎng)絡(luò)既具有三層網(wǎng)絡(luò)有效防止環(huán)路、網(wǎng)絡(luò)震蕩快速收斂的優(yōu)點(diǎn)，又具有二層網(wǎng)絡(luò)扁平化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，所以高校網(wǎng)絡(luò)改造宜采用此種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

下面將對(duì)大二層網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)進(jìn)行具體說明。

（1）高效轉(zhuǎn)發(fā)。大二層網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)路由網(wǎng)橋都是源節(jié)點(diǎn)，到其他節(jié)點(diǎn)的最有路線是由最短路徑算法計(jì)算得出的。若最短路徑有多條，就能分別分擔(dān)負(fù)載，利用多路轉(zhuǎn)發(fā)的模式高效利用帶寬。

（2）有效避免環(huán)路。大二層網(wǎng)絡(luò)可以自己找出分發(fā)樹的起始位置，學(xué)習(xí)其他路由對(duì)分發(fā)樹的管理模式，并且對(duì)他人展示自己分發(fā)樹，通過這種模式建立出全網(wǎng)的組播分發(fā)樹。利用這個(gè)組播分發(fā)樹連接所有的節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)發(fā)單播、多播或組播報(bào)文而不會(huì)產(chǎn)生環(huán)路。

（3）快速收斂。以前的二層網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)報(bào)文中不包含TTL字段，而且在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定時(shí)，不能對(duì)產(chǎn)生的樹協(xié)議進(jìn)行快速收斂，嚴(yán)重是可能需要幾十秒時(shí)間來完成收斂，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能到達(dá)數(shù)據(jù)中心對(duì)可靠性的要求。

3　高校大二層網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)原則

對(duì)高校現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合，在不投入大量資金的情況下，實(shí)現(xiàn)合理的大二層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；組建的網(wǎng)絡(luò)必須具有良好的擴(kuò)容能力、方便管理的特點(diǎn)；對(duì)教育教學(xué)具有良好的輔助作用。

第一，遵循實(shí)用性為基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用性為前提，急需的應(yīng)用優(yōu)先建設(shè)，逐步增加后續(xù)應(yīng)用的原則，充分利用前期投資，建設(shè)高性價(jià)比的大二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

第二，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行必須具有高可靠性和高容災(zāi)能力，關(guān)鍵部分的設(shè)備和線路應(yīng)該具有冗余備份。如果網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，能夠及時(shí)切換到備份線路并能及時(shí)修復(fù)。

第三，采用的技術(shù)和設(shè)備要既能體現(xiàn)先進(jìn)水平，又具有良好的實(shí)用性，并未以后的擴(kuò)容留有必要的空間。

將高校的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行整合，對(duì)其充分利用，減少資金投入，避免造成設(shè)備、線路等資源的浪費(fèi)。

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