職業(yè)院校校園基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)改造分析研究

陶 槊陳 濱

（1.合肥科技職業(yè)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)中心 安徽 合肥 231201；2.合肥科技職業(yè)學(xué)院電子信息系 安徽 合肥 231201）

0.概述

根據(jù)教職成（2017）4號文件《教育部關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)職業(yè)教育信息化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，未來政府將從戰(zhàn)略層面充分利用信息技術(shù)和資源促進(jìn)我國現(xiàn)代職業(yè)教育[1]。但受資金、技術(shù)限制，對網(wǎng)絡(luò)建設(shè)各有重點(diǎn)。本文通過對多所職業(yè)院校的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造和效果分析，為建設(shè)智能化職業(yè)院校摸索經(jīng)驗(yàn)。

1.職業(yè)院校校園基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、改造背景

在目前，智慧校園網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)層面：

(1)多種新技術(shù)的不斷產(chǎn)生，有線/無線相結(jié)合，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的接入，都為網(wǎng)絡(luò)拓展和升級產(chǎn)生一定的影響。

(2)安全上，因用戶身份、用網(wǎng)方式的多樣化，導(dǎo)致需要多層次、混合認(rèn)證、分散隔離/虛擬化網(wǎng)絡(luò)的方式實(shí)現(xiàn)對身份認(rèn)證、加密傳輸、行為控制、病毒預(yù)防都要考慮。

(3)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上已經(jīng)開始從過去的3層結(jié)構(gòu)開始向大2層扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[2]過渡，異構(gòu)系統(tǒng)需要融合。

2.職業(yè)院校校園基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)需求分析

不同學(xué)校的使用需求，對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和設(shè)備選型自然存在千差萬別，但是通過各個(gè)有代表性的網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)內(nèi)容分析研究，找出其共同點(diǎn)，同時(shí)發(fā)揮好設(shè)備性能，保證用戶使用體驗(yàn)，除了對具備深厚的技術(shù)功底外，還需要對產(chǎn)品線系列有廣泛了解，能對客戶需要設(shè)計(jì)出有效的QoS、路由策略等，這里大致總結(jié)為：

(1)基本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)普遍是扁平化2層架構(gòu)，主干萬兆、支干千兆，接入終端正由百兆向千兆普及。

(2)無線覆蓋已經(jīng)成為“智慧校園”的基礎(chǔ)設(shè)施，為保證系統(tǒng)的兼容性、統(tǒng)一性和易維性，加密安全、協(xié)議統(tǒng)一。

(3)做好頻帶和信道的合理規(guī)劃：合理使用主流802.11ac/n標(biāo)準(zhǔn)[3]集合，在無線AP覆蓋密度上，根據(jù)各自的經(jīng)濟(jì)實(shí)力與人員密度，設(shè)備性能，有所區(qū)別。

(4)為提高無線頻帶利用率，防止通信擁塞，采用射頻資源管理(Radio Resource Management)技術(shù)[4]調(diào)整發(fā)射功率，信道分配、切換，區(qū)間干擾。

3.混合結(jié)構(gòu)

3.1 多方混合模式

有院校利用一方存在的基礎(chǔ)校園網(wǎng)絡(luò)，采用三方合作（校方、出口運(yùn)營商、設(shè)備投資方）模式，實(shí)現(xiàn)有線/無線的高度結(jié)合，將不同產(chǎn)權(quán)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備混合，校方可以使用第三方的基礎(chǔ)寬帶優(yōu)勢，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)盡量保持自身業(yè)務(wù)的獨(dú)立性，減少相互干擾。該網(wǎng)絡(luò)基本架構(gòu)可以歸納為2與3層混合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)3方平臺(tái)各行其事，同時(shí)又相互融合，即基礎(chǔ)有線網(wǎng)CAN、宿舍有線網(wǎng)EPON、校園wifi全覆蓋互聯(lián)結(jié)構(gòu)。

因網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大，同時(shí)多系統(tǒng)、設(shè)備的接入，為全校提供全面的信息服務(wù)，這需要強(qiáng)化安全設(shè)計(jì)、多協(xié)議互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)綜合應(yīng)用；缺點(diǎn)是不利于大業(yè)務(wù)量，結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，對維護(hù)人員工作強(qiáng)度和技術(shù)要求較高。

需要采用一定的應(yīng)用和管理模式，以保證網(wǎng)絡(luò)使用功效。具體有：

(1)認(rèn)證模式：核心網(wǎng)關(guān)有線&無線統(tǒng)一認(rèn)證模式，要求IPv4/6同時(shí)兼容情況，則是 IPoE+PPPoE混合工作模式。

(2)網(wǎng)絡(luò)管理：除了標(biāo)配防護(hù)系統(tǒng)外，需要自身技術(shù)力量開發(fā)部署日志管理系統(tǒng)。

(3)邊界優(yōu)化：

1)路由組合策略：透明路由+NAT+DMZ模式等防火墻多層穿透訪問web、教務(wù)辦公服務(wù)器集群，優(yōu)點(diǎn)：既保證了服務(wù)器安全，減少被黑客檢測和攻擊的可能。缺點(diǎn)：路徑復(fù)雜，對傳輸效率、延遲有一定影響。

2)校際互聯(lián)，受中小網(wǎng)絡(luò)規(guī)模限制，采用PPTP協(xié)議VPN模式互聯(lián)，為保證傳輸安全使用IPSec技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)方便。

雙網(wǎng)混合結(jié)構(gòu)：

公辦院校有國家專項(xiàng)投入，自建有、無線混合形式網(wǎng)絡(luò)，采用標(biāo)準(zhǔn)扁平大2層結(jié)構(gòu)，在有充分預(yù)算的前提下，強(qiáng)化性能，產(chǎn)權(quán)唯一，體驗(yàn)舒適，自主資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，拓展便利。但對應(yīng)的問題是學(xué)校自身需要承擔(dān)更多的維護(hù)任務(wù)。

(1)因組網(wǎng)架構(gòu)規(guī)整、管理直接，只需要采用802.1x+IPoE模式認(rèn)證入網(wǎng)即可。

(2)因國家對高校外網(wǎng)運(yùn)營要求引入競爭機(jī)制，學(xué)院對外有專網(wǎng)連接，同時(shí)引入中國3家通信運(yùn)營商入網(wǎng)，鑒于各服務(wù)商不同的運(yùn)營策略、服務(wù)套餐，為彰顯平等競爭，連認(rèn)證系統(tǒng)都獨(dú)立開來實(shí)現(xiàn)認(rèn)證計(jì)費(fèi)。

(3)通過連接在核心區(qū)無感知認(rèn)證系統(tǒng)可以對所有無線終端進(jìn)行管理，通過二次開發(fā)接口，為校方對所有用戶情況進(jìn)行策略控制。

(4)鑒于對速率和可靠傳輸?shù)囊螅瑢ζ渌^(qū)將采用MPLS（Multi-Protocol Label Switching）方式實(shí)現(xiàn)校際互聯(lián)。

3.2 雙網(wǎng)分離結(jié)構(gòu)

對于大型院校，可以有第三方投資，他們利用人數(shù)的規(guī)模效應(yīng)，可以在網(wǎng)絡(luò)配置上采取較高配置，使校內(nèi)用戶可以低價(jià)格、高體驗(yàn)。在建設(shè)上通過雙網(wǎng)分離結(jié)構(gòu)，校企雙方可以各取所需，互不干擾，在結(jié)構(gòu)上網(wǎng)絡(luò)布局簡潔，協(xié)議統(tǒng)一。

以某校（見圖1）為例，作為大型專有無線網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)校園wifi覆蓋，因?yàn)槭褂昧巳A為敏捷校園網(wǎng)方案，可以發(fā)揮廠家產(chǎn)品效能，拓展業(yè)務(wù)，各方受益。該型網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：

(1)利用了華為CSS2（堆疊）形式將核心雙活備份系統(tǒng)虛擬為一臺(tái)交換設(shè)備，形成永久性核心集群，甚至具備SDN(Software Defined Network)能力，維護(hù)無人工干預(yù)。

(2)針對萬人以上的進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)過濾、認(rèn)證識(shí)別、安全防護(hù)的網(wǎng)絡(luò)，需采用旁路式的認(rèn)證計(jì)費(fèi)，保證路由信息包轉(zhuǎn)發(fā)延遲極低、安全。

(3)因?yàn)槭谴笮途W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有專業(yè)的網(wǎng)管系統(tǒng)（華為eSight），優(yōu)點(diǎn)是可真正體現(xiàn)系統(tǒng)化管理，輕松維護(hù)。在eSight內(nèi)直觀呈現(xiàn)出可視化安全預(yù)警。對用戶認(rèn)證審計(jì)、計(jì)費(fèi)策略的統(tǒng)一下發(fā)，便于多種套餐業(yè)務(wù)的快速實(shí)施。

(4)但在這種架構(gòu)模式下，運(yùn)營商基于經(jīng)營策略，必然對辦公、教學(xué)、宿舍、公共場館、室外采用差異化部署模式，雙5G覆蓋，對并發(fā)用戶的激增信道擁塞影響小。

(5)因運(yùn)營分離，無線網(wǎng)與辦公網(wǎng)、宿舍網(wǎng)并無直接鏈路，意味著無法直接實(shí)現(xiàn)的信息共享與內(nèi)網(wǎng)互通，限制未來智慧課堂、IoT等新技術(shù)綜合應(yīng)用。

4.總結(jié)

本文探討了校內(nèi)主干網(wǎng)多網(wǎng)運(yùn)行的基礎(chǔ)架構(gòu)方式，目的從技術(shù)上總結(jié)出一套能適應(yīng)各單位自身發(fā)展要求的組網(wǎng)模式。分析出了2類3套的組網(wǎng)模式，相應(yīng)的帶來的優(yōu)缺點(diǎn)也各不相同。重要的是，通過院校實(shí)踐，可以看出理論架構(gòu)在實(shí)際運(yùn)用中，針對現(xiàn)場情況，必須有所變通，通過總結(jié)，為未來網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供借鑒。