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?，以保持現(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。