文/朱宇紅

上海教科網(wǎng)：構(gòu)建上海教育信息化服務(wù)體系

文/朱宇紅

上海教科網(wǎng)秉承“技術(shù)到頂，應(yīng)用到底”的原則，依托IPv6實驗室技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)、實施、推廣上海教育跨校身份認證系統(tǒng)，并基于此探索各類跨校共享應(yīng)用。

昨天——適度超前的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

上海教育與科研計算機網(wǎng)（簡稱上海教科網(wǎng)，SHERNET）建設(shè)的歷史可追溯到1995年，從最初借助電信64K DDN線路構(gòu)成雙環(huán)網(wǎng)狀主干、覆蓋八大高校，到2000年前后開始光纜校際互聯(lián)建設(shè)，瞄準教育寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，到目前建成擁有300多公里光纜、15條10G線路的主干雙環(huán)網(wǎng)、連接“校校通”、輻射各類教育單位的IPv4/v6雙棧城域網(wǎng)，對外的互聯(lián)帶寬也由最初的512Kbps增長到21Gbps，主干拓撲如圖1。

上海教科網(wǎng)主干網(wǎng)具備以下特點：

1. 高速穩(wěn)定可靠

上海教科網(wǎng)主干網(wǎng)具有較高的技術(shù)先進性、可靠性和運行效率。目前上海教科網(wǎng)主干網(wǎng)采用十臺萬兆路由設(shè)備構(gòu)建，每個主干節(jié)點至少具有2個方向的萬兆線路連入主干，任何一個主干節(jié)點或任何一條主干光纖線路出現(xiàn)故障，均不會影響上海教科網(wǎng)主干網(wǎng)正常運行；且由于核心主干為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由10G鏈路組成的主干網(wǎng)最大能承載30～50G的流量，根據(jù)目前網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢和上海教科網(wǎng)歷史流量增長情況預(yù)測，可保證支持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)規(guī)模在“十二五”期間的運行。

主干節(jié)點每臺主干設(shè)備配備至少1塊24個千兆端口的業(yè)務(wù)板卡，可以千兆速率連接24家不同單位。部分高校由于教學(xué)科研等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用豐富、流量較大，可萬兆直接接入主干，其他各接入單位可以根據(jù)應(yīng)用增長的實際需求靈活調(diào)整接入帶寬。

此外，主干萬兆設(shè)備具備較高的性能，可以很好地抵擋網(wǎng)絡(luò)蠕蟲病毒攻擊和黑客發(fā)起的攻擊，大大地提高了上海教科網(wǎng)的安全性。

2. 支持IPv4/IPv6雙棧協(xié)議

上海教科網(wǎng)在2005年實現(xiàn)了全國第一個IPv4/v6雙棧城域網(wǎng)，目前的主干網(wǎng)則無論從功能和性能上都有所提升。上海市各教育單位可通過IPv4和IPv6雙協(xié)議接入互聯(lián)網(wǎng)，緊跟國家下一代互聯(lián)網(wǎng)CNGI發(fā)展戰(zhàn)略，跟蹤和研究IPv6新技術(shù)，為進一步實施中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程，攻克下一代互聯(lián)網(wǎng)及其重大應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化打下堅實基礎(chǔ)。

3. 支持多業(yè)務(wù)承載

隨著數(shù)字化校園建設(shè)的不斷發(fā)展和深入，校園網(wǎng)中承載的業(yè)務(wù)也越來越豐富、越來越復(fù)雜，今天的學(xué)校信息化體系架構(gòu)已經(jīng)涵蓋了學(xué)校各個部門的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如教學(xué)支撐平臺、電子教務(wù)平臺、科研平臺、數(shù)字圖書館、一卡通、校園廣播、安全監(jiān)控等等。

上海教科網(wǎng)可通過使用MPLS VPN技術(shù)提供多業(yè)務(wù)融合解決方案，進而逐步構(gòu)建下一代教育城域網(wǎng)實現(xiàn)多業(yè)務(wù)承載，如跨校區(qū)構(gòu)建高清視頻會議專網(wǎng)等，為多校區(qū)學(xué)校提供透明鏈路，實現(xiàn)校區(qū)間的無縫連接，以及為中小學(xué)和學(xué)前教育構(gòu)建安全綠色專網(wǎng)，以過濾互聯(lián)網(wǎng)不良信息對青少年的負面影響，防御黑客攻擊?，F(xiàn)已為上海海洋大學(xué)等高校多校區(qū)互聯(lián)應(yīng)用服務(wù)。

目前，適度超前的上海教科網(wǎng)同其他同類網(wǎng)絡(luò)比較，無論是從網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、通訊速度，還是從使用率、科技化水平來看，都走在發(fā)展前列，并開始了新一輪上海教育城域網(wǎng)的建設(shè)與規(guī)劃，將在“十二五”期間進一步“統(tǒng)籌建設(shè)能夠滿足教育信息化發(fā)展的上海教育系統(tǒng)信息化基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境，達到高速可用、安全可靠、可信共享、泛在開放、綠色創(chuàng)新、持續(xù)發(fā)展的水平”，服務(wù)上海市所有的教育單位。到2015年，上海教育城域網(wǎng)將達到主干帶寬十萬兆，具備按需萬兆接入的能力，全部區(qū)縣級“校校通”網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)萬兆接入。

今天——適應(yīng)需求的跨校共享應(yīng)用探索

《上海市教育信息化“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出以“面向一線、提升服務(wù)、加強統(tǒng)籌、優(yōu)化基礎(chǔ)”為指導(dǎo)思想，圍繞教育教學(xué)改革和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的主題，把優(yōu)化教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境、構(gòu)建優(yōu)質(zhì)教育資源共建共享機制、探索教育教學(xué)手段和模式的創(chuàng)新、提升師生的信息化素養(yǎng)和應(yīng)用能力、提高教育管理信息化公共服務(wù)水平作為主要任務(wù)，最終為每一個受教育者營造“老師總在我身邊”的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境。

顯然，教育信息化的目標是服務(wù)于每一個受教育者，其實現(xiàn)有賴于教育資源的極大豐富和共享服務(wù)水平的極大提高，而經(jīng)過十余年的教育信息化建設(shè)，各級各類學(xué)校內(nèi)部的教育資源越來越豐富，如何充分發(fā)揮這些資源的作用，通過資源共享推進教育公平、提高教育質(zhì)量、促進科研合作逐漸成為教育信息化的重要內(nèi)容，“跨校、協(xié)作、共享”成為新一輪教育信息化建設(shè)的主題詞。

目前，上海教科網(wǎng)正在教育寬帶基礎(chǔ)上，秉承上海教科網(wǎng)十幾年所堅持的“技術(shù)到頂，應(yīng)用到底”的原則，依托上海教科網(wǎng)IPv6實驗室（由七大高校牽頭組成）技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)、實施、推廣上海教育跨校身份認證系統(tǒng)，并基于此探索各類跨校共享應(yīng)用，以構(gòu)筑實用便捷和助推教育改革的信息化環(huán)境。

可信便捷的跨校身份認證

教育資源共享面臨的問題之一是如何使資源擁有者和使用者相互信任，并方便地進行資源訪問和資源最大化利用。目前大多數(shù)教育單位內(nèi)部都已實現(xiàn)了統(tǒng)一身份認證，但由于各個學(xué)校投入分散，其SSO實現(xiàn)框架和技術(shù)各異，實現(xiàn)的時間和目標也不盡相同。在這種情況下，如何實現(xiàn)經(jīng)過必要的身份驗證后安全可信地進行信息資源共享，以實現(xiàn)跨校的信息訪問，體現(xiàn)高校之間的資源共享與協(xié)作應(yīng)用，是擺在我們面前的一大課題。

上海教育跨校身份認證系統(tǒng)正是在這一背景下通過項目研制和實施推廣逐步形成和完善的，該系統(tǒng)以各學(xué)校的SSO為可信認證源，通過體系設(shè)計、策略與數(shù)據(jù)訪問標準的制定及其實現(xiàn)，實現(xiàn)了校際信息資源共享的基礎(chǔ)架構(gòu)。在完成一定規(guī)模的部署后，開展了一系列的跨校資源共享與協(xié)作應(yīng)用試點，取得了良好效果，也實證了該系統(tǒng)可以成為區(qū)域教育信息化發(fā)展的可信基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，有利于充分發(fā)揮各校信息化投入效益，發(fā)揮上海教科網(wǎng)在上海教育現(xiàn)代化中的作用。

上海教育跨校身份認證系統(tǒng)架構(gòu)是參照Internet2上的研究項目Shibboleth的架構(gòu)，并結(jié)合上海教育系統(tǒng)的實際情況制定的，目前已形成跨校身份認證系統(tǒng)說明草案、跨校身份認證用戶屬性草案、跨校身份認證屬性規(guī)范草案、跨校身份認證訪問統(tǒng)計方案草案和聯(lián)盟草案等文檔，并與企業(yè)聯(lián)合實施跨校身份認證系統(tǒng)的搭建，逐步擴大接入范圍，目前已有二十所高校接入，5000余用戶使用過該認證系統(tǒng)，并基于跨校認證開展了諸如無線通、跨校選輔修、安全監(jiān)測管理等應(yīng)用探索。上海教育跨校身份認證系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖2。

共建共享的應(yīng)用探索

1. 上海高校無線通

無線網(wǎng)絡(luò)因其架設(shè)部署和實際使用的便捷，已經(jīng)成為高校校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要組成部分，但為保證信息網(wǎng)絡(luò)安全管理，在已建或正在建設(shè)的高校校園無線網(wǎng)中，都會使用一些網(wǎng)絡(luò)安全接入管理機制確保本校用戶實名制登錄注冊，限制未授權(quán)用戶的無線網(wǎng)絡(luò)的訪問。這種管理方式給他校師生訪學(xué)或交流中合理使用無線資源帶來麻煩，而在校際間交流和訪問日益頻繁的情況下，能便捷地使用無線網(wǎng)絡(luò)的需求也越來越強烈。為此，2009年開始基于跨校認證試點實施“上海高校無線通”應(yīng)用項目，旨在實現(xiàn)跨校無線網(wǎng)絡(luò)漫游接入。

高校無線通系統(tǒng)分為三個層次：平臺層、系統(tǒng)管理層、用戶接入層。其中，第一層是上海教育跨校身份認證平臺，提供用戶源地址認證的功能。第二層是各高校所提供的無線校園網(wǎng)資源組成的無線資源SP，該SP由教委或其他聯(lián)盟組織進行統(tǒng)一管理。根據(jù)實際部署情況也可在單獨的高校設(shè)立無線資源SP管理結(jié)點。這一層完成的主要功能是對于參與認證聯(lián)盟的各成員高校進行管理，同時為各高校設(shè)立無線網(wǎng)絡(luò)管理員，由管理員負責對該學(xué)校參與共享的AC進行管理，并制定不同的管理策略同時對相應(yīng)的安全日志進行采集。第三層的用戶接入層將根據(jù)不同的用戶接入方式和不同的用戶類型完成對用戶認證請求的處理。

高校無線通在上海教育跨校身份認證系統(tǒng)基礎(chǔ)上實現(xiàn)了已加入跨校認證聯(lián)盟的各校師生使用其本單位帳戶就能在他校接入無線網(wǎng)絡(luò)的功能，目前已有十余個教育單位開放無線網(wǎng)接入資源，已為加入上海教育跨校身份認證系統(tǒng)的19所高校提供了超過60000人次的使用，取得了很好的應(yīng)用效果，更多的單位正在申請加入。

2. 東北片高校跨校選輔修信息化協(xié)作

近年來，為順應(yīng)社會發(fā)展要求，大學(xué)的教學(xué)培養(yǎng)模式在不斷的摸索與改革中，傳統(tǒng)的以專業(yè)為核心設(shè)置課程的教學(xué)組織模式，正逐漸朝著以課程為核心形成專業(yè)和院系的組織模式轉(zhuǎn)變。這種變化體現(xiàn)了在改革開放和市場經(jīng)濟環(huán)境下，我國高等教育在通識教育方面進行的改革和探索。作為教學(xué)培養(yǎng)模式改革的具體措施，許多學(xué)校開展了學(xué)生跨專業(yè)和院系選修和輔修課程、專業(yè)的業(yè)務(wù)；在高校集中的地區(qū)，出現(xiàn)了高校間專業(yè)互補，聯(lián)合組織跨校選修和輔修的教學(xué)培養(yǎng)活動。

圖2 上海教育跨校身份認證系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

上海市東北片合作辦學(xué)聯(lián)盟（以下稱“合作辦學(xué)聯(lián)盟”）是典型的區(qū)域性跨校選修、輔修合作辦學(xué)模式。合作辦學(xué)聯(lián)盟中既有復(fù)旦大學(xué)、同濟大學(xué)這樣的綜合性研究型大學(xué)，也有上海財經(jīng)大學(xué)、上海外國語大學(xué)、上海理工大學(xué)、上海體育學(xué)院、上海海事大學(xué)、上海海洋大學(xué)、上海電力學(xué)院等中等規(guī)模的?？菩源髮W(xué)，還有上海杉達學(xué)院等民辦院校。合作辦學(xué)聯(lián)盟自成立伊始就積極發(fā)揮各高校的優(yōu)勢，克服各自教學(xué)管理制度和系統(tǒng)的差異，以面向全體師生的跨校選課和跨校輔修專業(yè)形式組織教學(xué)活動，實現(xiàn)了院校間教學(xué)資源共享、培養(yǎng)復(fù)合性人才的目標，受到了學(xué)生的歡迎。

上海東北片普通高校教學(xué)協(xié)作信息網(wǎng)的跨校選輔修系統(tǒng)（以下成“選輔修系統(tǒng)”）和跨校學(xué)習(xí)平臺（以下稱“學(xué)習(xí)平臺”）2010年建成并投入試運行。其中選輔修系統(tǒng)用于合作辦學(xué)業(yè)務(wù)協(xié)作和管理，學(xué)習(xí)平臺用于師生的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)協(xié)作活動。

學(xué)習(xí)平臺則提供了一個功能強大、靈活和開放的空間，通過提供各種軟件工具和手段來幫助教師、研究員和學(xué)生創(chuàng)建一個用于交流、協(xié)作的站點。學(xué)習(xí)平臺基于開源的Sakai在線協(xié)作和學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)研制。目前正在與相關(guān)圖書館合作增加教參輔助功能，以方便學(xué)生更好地自主拓展學(xué)習(xí)。

在此基礎(chǔ)上，上海市正在打造高校課程跨校共享系統(tǒng)，網(wǎng)上共享課堂將使校內(nèi)名師成為城市名師，優(yōu)秀教育資源將讓更多的學(xué)習(xí)者受益。

3. 其他跨校應(yīng)用實踐

（1）上海教科網(wǎng)協(xié)作平臺

上海教科網(wǎng)協(xié)作平臺是建立在上海教育跨校身份認證系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的一個資源共享及協(xié)同工作的輔助支撐系統(tǒng)。目前該協(xié)作系統(tǒng)處于試用階段，部分功能有待進一步完善。

已經(jīng)推出使用的功能主要有：文件存儲、工作區(qū)管理、網(wǎng)上報告廳、多媒體資源管理、跨校輔選修、校內(nèi)搜索、維基百科、麻省理工學(xué)院開放課程等。特別是其中的工作區(qū)概念，初步實現(xiàn)了跨校協(xié)作的雛形，來自不同學(xué)校的師生可以通過工作區(qū)的方式組成不同的組織，如班級、研究小組、工作小組、興趣小組等，共同探討問題、共享彼此資源。

（2）上海教育安全云監(jiān)測報告中心

上海教育安全云是把安全監(jiān)控點分布到云端（各接入單位）并將安全分析服務(wù)配置于云上（安全分析服務(wù)中心）的一個架構(gòu)，通過安全云服務(wù)，為云端學(xué)校提供長期穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控服務(wù)。目前已經(jīng)完成了第一期僵尸網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測中心的建設(shè)，正在進行的第二期分布式Web網(wǎng)站安全監(jiān)測工作主要包括對網(wǎng)站漏洞的掃描、網(wǎng)頁掛馬和網(wǎng)站后門（WebShell）的監(jiān)測等。上海教科網(wǎng)的接入成員單位未來無需再單獨購買Web安全監(jiān)測設(shè)備，只需提出加入申請即可利用上海教科網(wǎng)安全云，享受到相關(guān)網(wǎng)站安全服務(wù)和技術(shù)支持。

上海教科網(wǎng)安全云報告中心也已完成與跨校身份認證系統(tǒng)的整合，目前一期的相關(guān)學(xué)校技術(shù)人員經(jīng)授權(quán)后可使用本校賬號直接查詢反僵尸網(wǎng)絡(luò)信息。

圖3 上海教育信息化服務(wù)體系

明天——適配教育的信息化服務(wù)體系

《上海市中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》提出要“依托上海城市信息通信基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)，完善管理體制機制，建設(shè)與城市信息化發(fā)展相同步、與人才成長規(guī)律相適應(yīng)、與學(xué)習(xí)型社會多樣化教育需求相匹配的教育信息化服務(wù)體系?！睒?gòu)建這樣一個教育信息化服務(wù)體系將是未來發(fā)展的關(guān)鍵所在。

上海教育信息化服務(wù)體系由教育城域網(wǎng)、教育基礎(chǔ)服務(wù)層（包括資源聚合和凸顯教育城域網(wǎng)特質(zhì)的服務(wù)）、應(yīng)用層組成，如圖3所示。

1. 上海教育城域網(wǎng)：高速互聯(lián)的上海教育城域網(wǎng)是上海城市寬帶網(wǎng)的有機組成部分，通過城市信息化基礎(chǔ)設(shè)施高速互聯(lián)各類教育單位，也可以看作是城市立體交通中的公交快速道，專為教育內(nèi)部應(yīng)用服務(wù)，以提高服務(wù)質(zhì)量和效率，同時與城市寬帶網(wǎng)的任意部分都能高速聯(lián)接，從而使教育資源能高質(zhì)量通過智能終端等方式隨時隨地為學(xué)習(xí)者服務(wù)，社會資源也能為教育服務(wù)，同時教育城域網(wǎng)上提供集約化基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。

2. 各級各類學(xué)校：上海教育城域網(wǎng)上各學(xué)校（教育機構(gòu)）形成私有云，是師生的信息化學(xué)習(xí)工作環(huán)境，也是教育資源/教育管理信息的源頭，部分特色應(yīng)用服務(wù)的直接提供者，同時在教育機構(gòu)間也有大量教育應(yīng)用，產(chǎn)生更多的教育資源。

3. 教育資源/信息聚合層：對各類教育資源和教育管理信息進行聚合和管理，為各階段教育服務(wù)，并通過教育特質(zhì)服務(wù)傳遞到應(yīng)用層，因此必須應(yīng)由教育信息化管理部門主抓，以確保共享和投入有效性。

4. 基礎(chǔ)服務(wù)層：上海教育城域網(wǎng)特質(zhì)服務(wù)可包括可信（跨校認證）、安全（防御體系）、有序（內(nèi)容管理）、個性化（推送服務(wù)）、智能（位置服務(wù)）、等，簡化應(yīng)用服務(wù)中的技術(shù)難點，并實現(xiàn)資源調(diào)配。

5. 應(yīng)用層：由各應(yīng)用領(lǐng)域（教育管理各業(yè)務(wù)部門），也包括學(xué)校，基于資源提供面向教育系統(tǒng)的教學(xué)科研特色應(yīng)用，并將優(yōu)秀教育資源與應(yīng)用服務(wù)有序向全社會開放，服務(wù)于所有受教育者。

其中貫穿始終的是可持續(xù)的運行機制，以保障教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施穩(wěn)定運行并按需擴展、教育教學(xué)資源逐年豐富并有序管理、教學(xué)科研管理應(yīng)用不斷創(chuàng)新，并有效提高工作效率以及教育者和受教育者信息素養(yǎng)的逐步提升，從而達到教育信息化健康可持續(xù)發(fā)展。

“十二五”期間，上海教科網(wǎng)將總結(jié)前期建設(shè)經(jīng)驗，堅持“技術(shù)到頂，應(yīng)用到底”，初步構(gòu)建上海教育信息化服務(wù)體系。根據(jù)上海市高校布局，將主干網(wǎng)延伸到臨港、南匯、奉賢等多個高校集聚區(qū)，并與“校校通”網(wǎng)絡(luò)進一步融合，面向所有教育單位，構(gòu)成上海教育城域網(wǎng)，實現(xiàn)城鄉(xiāng)教育一體化以促進教育公平；進一步加強安全云和數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，為教育單位提供集約化云服務(wù)；以跨校認證為基礎(chǔ)開展課程共享開放、數(shù)字化課程環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)研究、圖書館優(yōu)質(zhì)資源共享、實驗室（實訓(xùn)中心）網(wǎng)上共享等校際資源共享和協(xié)作，構(gòu)建教育信息共享云，全面滿足教育教學(xué)改革的需要，適應(yīng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求，提升教育現(xiàn)代化水平，為廣大教師與學(xué)生服務(wù)，為學(xué)習(xí)型社會建設(shè)服務(wù)，逐步實現(xiàn)“老師總在你身邊”的教育信息化愿景。

（作者單位為上海市教委信息中心）