某學院網絡設計

馬正軍

摘 要：本文主要從校園網絡建設的需求分析、校園網絡建設目標、組網技術要求、網絡設計要求、方案整體設計、網絡設備選型、設備配置和網絡規劃等方面進行了比較詳細的分析與描述，對準備建設校園網和進行網絡升級的學校具有一定的參考價值。

關鍵詞：網絡設計 網絡設備 交換技術 校園網應用系統

某學院為河南省教育廳屬公立高職院校，由于近年來辦學規模的擴大，建設新校區成了必須的選擇。對于新校區以后教學和管理信息化、網絡化的的需要，要建設校園網絡系統。因此需要設計一套完備的校園網絡，將學校的各部門，如圖書館、校辦、教務處、信息中心，實訓樓用計算機網絡連接起來，組成信息發布、資源共享、覆蓋面廣的校園網絡。本文主要介紹了學院的組網，所需要完成的是整個組網的過程，重點說明了校園網絡設計思路、難點技術和解決方案。

1、需求分析

某學院新校區需要建設一個高性能的、安全可靠地校園網絡，校園網絡建設完成后要能夠實現校園內各種信息服務功能，實現與教育網絡的連通，同時提供寬帶接入功能，用于主連接失效后的備用連接，能夠實現校園辦公自動化需求。

校園網絡需求主要為

1.教學樓，主要是多媒體教室、支持多媒體信息交換、遠程教學、視頻教學、無線網絡、isdn等。

2.實訓樓，主要是計算機機房和其他實驗室。需求同教學樓，但要求網絡帶寬較高。

3.宿舍樓，學校宿舍樓是學校的人群密集區域，網絡的數據流量較大，業務需求量也很大，VLAN應用時應同時兼顧覆蓋和容量，支持現在以及未來數據、控制信息等高速傳輸的要求。

4.辦公樓，要使領導和老師能及時、全面、準確的掌握全校的教學、科研、一般管理、財務、人事等方面的情況。需要劃分VLAN。需要遠程訪問（telnet）。滿足視頻會議，監控頭等要求，課件討論，BBS等。

5.中心機房，這個是校園網的核心，承擔著整個校園的上網任務，因此，非常關鍵。

6.圖書館，用于計算機查詢、檢索、閱讀等其他應用，如大型分布式數據庫系統、超性能計算資源共享/管理系統、視頻會議等對數據備份。

校園網絡需要具備有服務效率、服務質量、網絡吞吐率、網絡響應時間、數據傳輸速度、資源利用率、可靠性、安全性，性價比等等。

2、網絡拓撲

通常情況下，新建大型校園網絡的拓撲結構通常采用核心層、匯聚層、接入層以及邊緣接入層的三級以上星型網絡結構。考慮整體拓撲結構時，從宏觀上減少拓撲結構的復雜程度。在考慮拓撲結構時，也要充分考慮網絡主干物理鏈路備份問題。物理線路備份不僅是光纖熟練的備份，而且也應該包括光纜路由的備份，盡可能避免光纜單點故障所帶來的網絡整體癱瘓的問題。

校園網絡拓撲圖如下：

3、網絡系統設計

3.1系統構成

①校園網絡系統是為辦公、學習、科研和管理服務的綜合性網絡系統。一個典型的網絡系統通常由以下幾部分組成：

②網絡主干，由核心交換機、匯聚交換機、光纖組成。用于連接各個主要建筑物，為主要的部門、教室和機房提供上網條件，主干的選型和設計是信息系統網絡的主要工作之一。

③局域網系統，由交換機、百兆或千兆雙絞線組成。以各個部門和教室為單位而建立起來的獨立計算環境和實驗環境。

④主機系統，網絡中心的服務器和分布在各個局域網上的服務器是網絡資源的載體，它的投資和建設也是信息系統網絡建設的重要工作。

⑤應用軟件系統，包括網上web公共信息發布、辦公自動化系統、管理信息系統、電子郵件系統、行政辦公系統、人事管理一下和財務系統等專用的系統。最主要的是建設內部的intranet系統。

⑥通訊系統，是指將信息系統網絡與cernet和internet等廣域網絡相連接的系統，通訊系統的主要問題包括兩個方面：一個是選擇合適的連接方式，如DDN、X.25、衛星、微波等方式連網；另一個是防火墻的建設，它與通訊系統的安全性有直接的關系。

3.2核心層的設計方式

核心層是校園網絡的主干交換層，是校園網絡的中心樞紐，對校園網絡的正常運行起到了非常重要的作用。如果它出現了問題，整個校園網就會癱瘓。因此核心層的設計必須遵循高性能、高可靠性、適應性強和可管理性等特點。因此我們采用了雙核心冗余鏈路方式。雙核心冗余鏈路方式需要設置兩臺核心交換機，通過在兩臺核心交換機之間進行多線路連接，在邏輯上將兩臺核心交換機配置成一條通道，起到既增加了帶寬，又具備負載均衡和冗余容錯的作用。所有的匯聚層交換機都要同時與兩臺核心層交換機分別的建立連接，起到負載均衡的作用，其中一臺核心交換機出現故障，另一臺核心交換機就會接管全部交換任務，用保證網絡的穩定運行，這種技術也叫做雙機熱備份；某條鏈路出現故障，核心層交換機會通過另一條鏈路繼續為核心層提供服務。因此本方法能能保證校園網絡的高效運行，但是有一個缺點那就是需要投入的資金更多，成本較高。

3.3匯聚層的設計方式

匯聚層是網絡接入層和核心層的“中介”，就是在工作站接入核心層前先做匯聚，以減輕核心層設備的負荷。

Vlan的劃分是重點。Vlan既不能過大，也不能過小。因為vlan過大的話起不到避免廣播風暴的作用，vlan過小的話，需要劃分的子網太多，也非常麻煩。我們把辦公樓作為一個單獨的vlan，可以有效避免學生訪問到機密文件。把一號教學樓和實訓樓劃分為一個vlan，便于學生信息交流和文件傳輸。為了避免vlan過大，我們把二號教學組團劃分為另一個vlan。因為宿舍樓里學生用電腦較多，因此把每個宿舍樓劃分為一個vlan。每個vlan放一個匯聚層交換機，匯聚層具有實施策略、安全、工作組接入、虛擬局域網（VLAN）之間的路由、源地址或目的地址過濾等多種功能。在校園網絡的匯聚層中，應該采用支持三層交換技術和VLAN的交換機，以達到網絡隔離和分段的目的。

4、設備選型

保護現有投資的有效途徑就是在將來網絡技術升級時還能使用現有的網絡技術和產品。如果現有技術不能合理保證在將來網絡升級后還能夠使用，那么將會帶來極大的資金浪費。目前比較常見的主干網技術有FDDI、ATM、快速以太網和千兆以太網等。并且使用VLAN對各個學院專業和行政部門的劃分，可以實現使用邏輯拓撲解決物理上的連接問題，并且具有一定安全性。

4.1路由器交換機設備的選擇。

交換機選擇華為三層核心交換機 華為S7712，華為S7712是一款路由交換機，交換方式為存儲-轉發。

主要參數

產品類型路由交換機、POE交換機

應用層級三層

傳輸速率10/100/1000Mbps

交換方式存儲-轉發

背板帶寬4.8Tbps

包轉發率1320Mpps。

路由器選擇華為AR2240，華為AR2240是華為公司研發的一款產品，產品內存是2GB。

主要參數

路由器類型企業級路由器

端口結構模塊化

其它端口3個GE（2個Combo）

2個USB2.0端口

1個Mini-USB控制臺端口

1個串行輔助/控制臺端口

擴展模塊4個SIC插槽+2個WSIC插槽+2個XSIC插槽+1個EXSIC插槽+1個DSP插槽。

匯聚層交換機起著“承上啟下”的作用，可以選用華為公司的s5700系列，該系列產品性價比高，而且具有三層路由功能，具有訪問控制acl功能，可以滿足本網絡的需求。

接入層交換機考慮到成本則可以選用傻瓜型交換機。無線方面，可以選用瘦ap和控制器的組合，這樣方便配置，節約管理成本。

5、實施

校園網網絡總體分為三個層次：核心層、接入層。為實現校區內的網絡高速互聯，核心層由1個核心節點組成，包括教學區區域、服務器群；匯聚層設在每棟樓上，每棟樓設置一個匯聚節點，匯聚層為高性能交換機，根據各個樓的配線間的數量的不同可以根據實際情況分別采用一臺或者是兩臺匯聚層交換機進行匯聚。接入層為每個樓層的介入交換機，是直接與用戶相連的設備。

設計總結

一個校園網絡系統的組建需要從多方面進行考慮，不但設計許多技術問題，而且包括網絡設施、信息資源、專業應用、等眾多成分的綜合化一級信息化教學環境系統的建設。

該方案設計網絡的三層結構的設計，網絡拓撲，網絡安全域管理等。學校校園網絡安全、穩定、快速發展，校園網內的數據資料實現安全管理、合理、有效的存儲和備份，有利于提高學校校園網內教學資源的傳播速度節省時間，提高辦公、教學和學習質量。校園網絡技術的發展解決了中國教育信息化進程中的應用，將有利于為我國培養出更多的棟梁之才。