（计算机应用技术专业论文）高校数字化校园平台的研究与设计.pdf

中文摘要 自1 9 9 5 年中国教育网c e r n e t 建设开通以来，我国高校校园网经历了十余年 的建设，目前全国各高校校园网已基本建设完成，高等教育信息化建设己在我国 取得初步成果。为进一步提高校园网智能化，更好地体现以用户为核心组织信息 资源和信息服务的原则，近年来部分高校借助于2 1 1 、9 8 5 工程项目资金，加大 了对信息基础设施建设的投入，整合各类核心业务管理系统，着手建立以信息传 输网络化、信息资源数字化、用户终端智能化为标志的数字化校园建设。为此， 数字化校园解决方案的讨论与可行性分析显得尤为重要。 文中根据天津工业大学的近十年校园网建设运行的经验与不足，结合天津工 业大学新校区信息化建设的实践，提出了一个“硬件集群、数据集中、应用集成 的高校数字化校园平台的整体设计方案。作者分别以统一消息服务和服务器全面 部署为软硬件要点，详细分析了数字化校园系统平台的两大组成部分，得出了天 津工业大学数字化校园平台的整体规划及实施方案，该方案对其他高校数字化校 园建设有一定参考意义。 本文提出的数字化校园应用开发应基于j 2 e e 平台，建立基于轻量级目录访 问协议l d a p 的访问控制模型及基于e j b 组件的权限管理系统，在数据传输安 全方面采用了s s l 技术，在x m l 数据交换模型中使用中间件模式实现数据源的 交换。在硬件平台的选择上，采用“高性能p c 服务器+ 刀片服务器集群”的整 体构建思路，以数据库服务器为核心，分别设置统一身份认证服务器集群、数据 交换服务器、h 1 v r p 服务器、信息门户及应用服务器集群以及综合教学管理服务 器和图书馆系统服务器，完成系统硬件的整体部署。 关键词：数字化校园集群j 2 e el d a p a b s t r a c t s i n c e1 9 9 5 ，c h i n ae d u c a t i o nn e t w o r kh a sl a u n c h e dc o n s t r u c t i o no fc e 心e i j c h i n ac a m p u sn e t w o r kh a sg o n et h r o u g hm o r et h a n10y e a r s 1 1 1 ec a m p u sn e t w o r k i n f i a s t r u c t u r eo fc o l l e g e sa n du n i v e r s i t i e sn a t i o n w i d eh a sb e e nc o m p l e t e d , h i g h e r e d u c a t i o ni n f o r m a t i z a t i o ni nc h i n ah a sa c h i e v e di n i t i a lr e s u l t s t of i n t h e re n h a n c et h e c a m p u sn e t w o r ki n t e l l i g e n c ea n db e t t e rr e f l e c tt h ec o n s t r u c t i o np r i n c i p l et h a tm a k e s u s e ra sc o r et oo r g a n i z ei n f o r m a t i o nr e s o u r c ea n dp l a ni n f o r m a t i o ns e r v i c e i nr e c e n t y e a r s ，s o m ei n s t i t u t i o n su s ep r o j e c t2 1la n d 9 8 5f u n d sa n di n c r e a s ei n v e s t m e n tf o rt h e i n f o r m a t i o ni n f r a s t r u c t u r ec o n s t r u c t i o n , i n t e g r a t ev a r i o u sc o r eb u s i n e s sm a n a g e m e n t s y s t e m s ，i no r d e rt op r o c e e dw i t ht h ee s t a b l i s h m e n to fi n f o r m a t i o nn e t w o r k s ，d i g i t a l i n f o r m a t i o nr e s o u r c e s ，i n t e l l i g e n tu s e rt e r m i n a l st h a ti n d i c a t e d d i g i t a lc a m p u s c o n s t r u c t i o n s ot h ed i s c u s s i o na n df e a s i b i l i t ya n a l y s i so fd i g i t a lc a m p u sn e t w o r ki s p a r t i c u l a r l yi m p o r t a n t t i l i sp a p e ra n a l y s e sc o l l e g ec a m p u sn e t w o r kc o n s t r u c t i o nd e v e l o p m e n ts t a t u sa n d e x i s t i n gp r o b l e m so ft i a n j i np o l y t e c h n i cu n i v e r s i t y , p u t sf o r w a r dt h ei d e ao fd i g i t a l c a m p u sn e t w o r kb u i l d i n gb a s e do nh a r d w a r ec l u s t e r , d a t aa n da p p l i c a t i o ni n t e g r a t e d , t oa c c o m p l i s hac o m p l e t ed i g i t a lc a m p u sn e t w o r ks t r u c t u r ed e s i g n i n g t h ep a p e r a d o p t sc o n s o l i d a t ei n f o r m a t i o ns e r v i c ea n ds e r v e ra ss o t t w a r ea n dh a r d w a r ee s s e n t i a l ， a n da n a l y s e st h et w oi m p o r t a n tp a r t so fd i g i t a lc a m p u ss y s t e mi nd e t a i l , t h e n c o n c l u d e st h eo v e r a l lp l a n n i n ga n de x e c u t i o np r o g r a mo fd i g i t a lc a m p u sf o rt i a n j i n p o l y t e c h n i cu n i v e r s i t y 佻r e s o l u t i o ni su s e f u lf o rd i g i t a lc a m p u sb u i l d i n go fo t h e r u n i v e r s i t i e s d i g i t a lc a m p u sa p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n ti sb a s e do nj 2 e ep l a t f o r m t h ep a p e r b u i l d su pa c c e s sc o n t r o lm o d e lb a s e do nt h ed i r e c t o r ya c c e s sp r o t o c o la n dr i g h t s m a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do ne j bg r o u p w a r e i ta d o p t ss s lt oe n s u r et r a n s m i s s i o n s a f e l ya n du s e s m i d d l e w a r em o d et o e x c h a n g ed a t ar e s o u r c e si nx m ld a t a e x c h a n g i n gm o d e l w h e ni tc o m e st os e l e c th a r d w a r ep l a t f o r m , i ts u g g e s t s “h i g h q u a l i t yp cs e v e r & b l a d es e r v e rc l u s t e r i n g w eb u i l du pu n i f i e dr e c o g n i t i o nc l u s t e r , d a t ae x c h a n g i n gs e v e r , h t t ps e r v e r , p o r t a la n da p p l i c a t i o ns e r v e rc l u s t e r , a sw e l la s i n t e g r a t e dt e a c h i n gm a n a g e m e n ts e r v e ra n dl i b r a r ys e r v e rt oc o m p l e t et h eo v e r a l l d e p l o y m e n to f t h es y s t e mh a r d w a r e k e yw o r d s ：d i g i t a lc a m p u s ，c l u s t e l j 2 e e ，l d a p 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得鑫壅盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签 字日期：沙夕年月。日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权鑫鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：舯 签字日期年，具，o 日 导师签名：秣逸蒡导师签名：吓也歹歹 签字日期：l 细多年 ，月扣日 f 天津大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1数字化校园的现状分析与发展动态 1 1 1 数字化校园的产生 早在1 9 9 0 年，美国克莱蒙特大学的教授凯尼斯格林( k e n n e t hg r e e n ) 发 起并主持的一项大型科研项目“信息化校园计划”( t h ec a m p u sc o m p u t i n g p r o j e c t ) 中就提出了数字化校园的概念，这是数字化校园概念最早的提出者。在 此后的1 9 9 8 年1 月3 1 日，美国前副总统戈尔( a lg o r e ) 在美国加利福尼亚科学 中心发表了题为“数字地球：二十一世纪认识地球的方式( t h ed i g i t a le a r t h ： u n d e r s t a n d i n go u rp l a n e ti nt h e2 1 s tc e n t u r y ) 的演讲中，也提出了“数字地球 的概念，这一概念后在全世界被普遍接受，从而先后出现“数字城市 、“数字校 园”等各种概念。 数字化校园是以网络为基础，利用先进的信息化手段和工具一计算机技术、 网络技术、通讯技术，实现对学校与教学、科研、管理和生活服务有关的所有信 息资源进行全面的数字化；并用科学规范的管理对这些信息资源进行整合和集 成，以构成统一的用户管理、统一的资源管理和统一的权限控制；把学校建设成 面向校园内，也面向社会的一个超越时间、超越空间的虚拟大学，提升传统校园 的效率，扩展传统校园的功能，最终实现教育过程的全面信息化从而达到提高教 育管理水平和效率的目的。简言之，数字化校园就是在可覆盖的校园网基础上对 学校使用的各种资源的数字化综合整合和利用 1 】。 数字化校园建设是适应当今社会信息化发展需要的产物，是当前高校建设中 的重要组成部分，是高校在教学、科研、管理方面重要的、不可缺少的工具和手 段，也是高校面向社会提供全民教育服务的重要窗口。因此，做好数字化校园建 设已成信息化建设工作中的当务之急。 学校信息化现状分析 国内高校信息化建设经过多年来不断努力和大力度投资建设，至今已建成比 较完善的校园网络和基础网络服务，为下一步数字化校园建设提供了坚实的硬件 基础和软件环境。目前大部分高校已经先后实施和购置了一些基础网络服务和部 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 门级应用，主要包括：代理服务、邮件服务、w e b 服务、拨号服务及与网络有 关的各种接入服务等；建成了一些部门级应用系统，如：教务管理系统、网络教 学平台、校园一卡通系统和财务管理系统等，积累了众多的数字资源。以上实施 建设的一些系统从一定程度上改善了学校学生、教职工的教学、工作、学习和生 活环境，提高了管理人员的工作效率，推进了“数字化校园”建设的步伐。 网络建设的目的在于应用，只有形成基于互联网的软件应用才使得网络成为 今天教学、科研、管理等工作开展时不可缺少的重要手段和工具。目前高校存在 的应用系统均是针对各部门、各单位的具体工作来进行设计的，缺少统一的规划 和全校一体化考虑，使得这些软件的软件应用系统存在着下列问题。 1 多重身份和密码体系，师生使用方便性不够 现有的校园网内面向全校师生访问的系统，各自维护和管理自己的用户信 息，用户在访问不同的系统时，不仅需要输入不同的访问网址，而且还需要记忆 不同的用户名密码。这种现状给用户的使用带来了极大的障碍。 2 无校内统一的信息标准，存在数据重复录入的现象，数据统计不一 很多系统之中需要的数据不能从其他部门已经存在的数据中获取到，存在经 常需要广大师生重复录入的现象，由于重复录入、录入时缺少差错审计和统计标 准不统一导致更新的不一致，各部门的统计数据不完全准确、一致，无法通过现 有的系统获取学校真实的教学、科研等重要的统计数据。 3 业务数据无法有效共享和交换，各部门协作业务处理困难 由于早期校园网建设的各自为政，所以缺乏全局的系统规划，从而容易造成 各应用系统彼此分割、各自分散，出现众多分散的、异构的、相互封闭的信息资 源系统，每个应用系统有自己的数据库，自编的一套应用软件，系统内部缺乏合 理的通道，系统之间信息无法共享、无法交换，导致资源浪费，并对数字校园的 信息通、教学通、资源通、管理通等需求造成严重的障碍【2 】。各个系统之间没有 建立有效的信息交换和共享的机制，现有的系统无法提供相互交换的功能，使某 些数据需要跨部门使用时，还依赖于手工的传递或通过电子邮件等方式半手工的 传递。这种低效率的信息共享方式无法满足各部门及时获取需要其他部门信息的 需求。 4 重管理、轻服务，信息化建设层面狭窄 在建设过程中，信息系统建设是以处室内部管理出发，更多的为了数据录入 及统计，缺少面向师生个体的信息提供，缺少由始自终得数据流程服务。 5 无法形成有效数据积累，给领导辅助决策分析造成障碍 现有的建设模式给系统的升级维护带来困难，部门的一个技术人员的离去经 常导致系统的变更或无法使用，不利形成学校的数据长期积累，不利于学校的长 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 期发展，同时容易造成资源浪费。 1 1 3国内高校数字化校园的发展动态与趋势 1 9 9 5 年，我国建立了中国教育和科研计算机网( c e r n e t ) ，并不断完善和 提速。到目前为止，全国主要高校都建立了与c e r n e t 相连接的校园网。1 9 9 8 年，教育部启动了现代远程教育工程，试图利用网络通讯等技术实现优秀教育资 源的共享，构筑具有中国特色的终身教育体系。在世纪之交，教育部又启动了“新 世纪教改工程”，试图探索适应新世纪要求的创新型人才培养模式。另外，适应 高等教育大众化的趋势，我国高校又连续多年进行了大规模扩招。特别是，我国 加入w t o 后，我国教育特别是高等教育面临对国外教育服务的开放的形势。为 了充分利用信息技术进一步推进我国的高校改革，为了探索适应未来信息社会要 求的高等学校人才培养模式和管理模式，为了在全球化进程中进一步增强我国高 校的竞争力，特提出“建设数字化学习环境规划方案，旨在做好校园内的信息 化建设，建立新型的校园网络文化。在此基础上，部分院校还利用2 1 1 工程、9 8 5 工程等项目资金，加大对信息基础设施建设的投入。这一切都是当前我国高校信 息基础设施建设所取得的巨大成就p 】。 总的来说，我国高等院校校园信息化建设经历了三个阶段：第一阶段以完 成硬件平台建设为主，校园信息化建设的重点是校园网硬件平台的搭建；第二阶 段以完成应用软件平台建设为主，校园信息化建设的重点体现在学校管理信息系 统建设上，这也是当今大多数校园网所采用的模式；第三阶段将是以数字化校园 建设为主。随着认识和实践的进一步深入，人们发现硬件加软件的校园信息化模 式还远不能发挥出校园网的优势，更不能实现教育信息化所要求的对传统教学模 式的改革和对全新教育模式的建构。这样就出现了数字化校园建设的旺盛需求与 讨论。 2 0 0 2 年5 月1 0 日，“全国高等学校数字化校园建设研讨会 在中山大学珠 海校区召开，包括清华大学、北京大学、浙江大学、南京大学、复旦大学等近 l o 所高校介绍了各自的经验，通过会议初步完成了对国内高校数字化校园建设 情况调查，标志着我国高校数字化校园建设进入了一个崭新的阶段。2 0 0 4 年1 0 月，“2 0 0 4 中国国际教育科技博览会暨中国教育信息化论坛 在北京举行，微软、 i b m 等国际知名公司及国内百余所大学参加了会议。与会专家、学者对卫星宽 带传输、教育网格模型设想、高校数字校园应用支撑系统研究、大学数字博物馆 建设项目等方面作了精彩的发言【4 】。在此后的几年内，我国高校数字化校园建设 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 加紧进行。直到2 0 0 8 年7 月，由长春工业大学计算机信息网络中心和清华大学 计算机与信息管理中心联合主办的全国“第四届高校信息化可持续发展研讨会 圆满完成各项议程后闭幕。基本完成了我国高校新一代数字校园信息组织、 权限管理与门户建设、数据中心建设与运行服务等模块分布模型的初步确立。 近年来，随着我国高校信息化建设不断深入进行，数字化、网络化、智能 化的发展趋势表现十分突出，其中主要表现为： 1 硬件建设为主转向提高软件应用服务建设为主 经历了前期若干年全国各高校的校园信息化建设，我国高校信息化硬件水 平有了较大幅度的提高，软件应用导向随着校园网应用的进一步深入变得越来越 重要，提高软件应用作为高校校园信息化应用的核心成为评价校园网络应用状况 和水平的重要标志，这一步也是需要花费更大精力去解决得问题。信息化建设的 本质是“应用 ，数字化校园建设与教学应用和教学服务有机整合的高校信息化 建设才是未来的发展方向。 2 教育应用智能化程度的进一步提高 传统的教育应用如网上教学、网络课件等己不能够满足现代教育的深层次 需求。现代教育需要更多更好的支持学生及广大教师的教育网络应用，并要求在 保证安全、高效的前提下能够提供更加智能化、人性化的教育服务，数字化校园 平台要为为广大师生建立一个更加以人为本的网络教育环境，以更好的为教育教 学工作服务。 3 个性化教育服务需求 新时期我国高等教育的主题发生了很大的变化，教育主题已经由教师转向 学生，以学生为本、强调个性已经成为当前高等教育的主流。这就要求高校信息 化建设也与之相适应。学生学习的个性化需求表现十分明显，数字化校园建设的 应用平台设计也要从被动教学转向主动教学，使学生在应用数字化校园教学平台 上能有充分的主动性，将原有支持老师管理和教学的软件逐步改成有利于支持学 生自主学习、个性化定制的系统。这要求无论从硬件系统建设还是软件系统设计 来看，都要从重视教学管理转到重视学生学习。 1 2数字化校园的建设原则 数字化校园是信息技术推动大学变革的重要表现形式。然而，尽管信息技 术拥有促使高等教育转型的潜力，但要想使之变为现实，则涉及多种复杂因素。 从信息技术与大学的学术文化，知识型组织以及信息技术应用模式之间的复杂关 系，这些多方面因素都可能影响数字化校园建设与应用，而且学术文化、组织管 天津大学硕士学位论文第一章绪论 理模式和应用方式等因素共同决定着数字化校园之成效。 基于信息技术、学术文化和知识型组织诸因素交织所构建起来的数字化校 园，应遵循一些基本的建设与实施原则：服务于大学为核心的同时还要兼顾以用 户为核心组织信息资源、策划信息服务的原则。信息技术对大学的多个方面都能 产生重要影响，但需要分清主次，要利用它加强大学的核心任务教学与科学 研究；在此基础上还要认识到技术的局限性，积极创建相应的支持环境，为用户 提供个性化的服务基础。要分清应用与使用的关系，以用户使用为最根本的出发 点，建立全面用户使用平台，以最大限度提高系统的实用性。最终，在数字换校 园平台上形成多元化的交流与沟通社区，提供更多的数字化共享资源，构建与传 统教育教学管理平台不同的电子信息应用平台，实现跨部门跨平台的应用服务， 为广大师生教职员工提供良好的数字化网络服务，为进一步提高高校教学管理工 作提供基础。同时，在这个基础上大力鼓励创新而不是重复进行简单的校园网建 设。 数字化校园建设的全面实施，将对学校各项工作和师生工作、学习与生活 产生深远影响，将显著推动学校的发展，促进学校办学水平的提高。通过实施校 园信息化建设将对校内的管理机构的重组、人员的优化等问题有很好的促进，在 学校领导的高度重视和学校各部门的通力配合及全体师生的共同努力下，数字化 校园将对学校发展具有客观的发展前景。 1 3课题背景 数字化校园项目旨在利用信息技术手段，搭建学校数字化校园应用支撑平 台，整合各类核心业务管理系统，为广大师生提供更好的信息服务，为学校决策 提供技术支持。用一句简单通俗的语言描述一下，数字化校园就是运用现代信息 技术，在校园里实现：信息传输网络化、信息资源数字化、用户终端智能化。数 字校园是一个与现实校园紧密相关的数字空间，它是现实校园空间的延伸和扩展 5 1 。本课题的研究结合了天津工业大学多年信息化建设取得成果的实际情况，以 建立信息化标准体系为前提，以数字化校园应用支撑平台建设为中心，建设校内 统一的信息门户平台，让广大师生统一通过信息f - j p 获取个性、校内的信息资源。 该系统建设位于数字化校园体系结构中的最上层，实现数字化校园各应用系统与 用户的交互服务过程，给师生提供了一个访问信息化服务的统一入口，是数字化 校园对内服务的窗口。 天津工业大学从1 9 9 9 年开始校园网的建设与利用，经过几年的建设，特别 是经过“十五二期投资建设，网络环境有了很大改善，网络应用水平有了很大 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 提高。经过近八年的建设，天津工业大学校园网建设成为具有一个核一t l , 结点、六 个征聚结点和五十个接入结点的三级网络结构，接入信息点个数约为1 0 0 0 0 个。 网络拓扑结构如图1 1 所示。 瑟舞露力 图1 1 天津工业大学网络拓扑 目前，在天津工业大学校园网上承载了网络多媒体教学、综合教务管理、 科研管理、人事档案管理、网络办公、邮件系统、学生思想政治管理、研宄生管 理、“一卡通”系统、财务管理、资产管理、图书管理等多项网络应用，为教学 和科研提供了强大的网络支持。但是，在多年的建设运行过程中也暴露出很多问 题与不足，主要表现为各种应用系统缺乏统一的公共数据平台，数据共享和交换 服务功能不强，有“信息孤岛”存在：另外，对于一个校园网用户来讲，多个系 统应用存在多个账户和密码，缺乏单点访问的个性化服务。本次研究与设计就是 利用新校区信息化建设为契机，全面规划实施天津工业大学数字化校园的建设。 1 4 论文主要内容 本文的主要目标是通过分析国内高校校园网建设后期的数字亿校园全面提 升中的实际需求和遇到的问题，根据我国高校教育教学管理的普遍特点，结合天 津工业大学新校区信息化建设设计了具有鲜明特色的数字化校园系统，通过信息 门户平台实现各种应用系统的无缝接入和集成，提供一个支持信息访问、传递以 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 及协作的集成化环境，实现具有天津工业大学特点的个性化信息业务应用。 论文结构如下： 第一章是本文的绪论，叙述了数字化校园的现状及发展动态，以及本文的研 究背景和研究内容； 第二章分析了项目需求，提出了数字化校园平台设计的总体思路； 第三章从开发技术等方面对数字化校园平台设计的相关技术作了初步的研 究，分析了上述设计的可行性； 第四章从软件技术方案入手确定数字化校园实现过程中的软件技术选择，并 以统一消息服务平台的建立为例介绍实施方案； 第五章以软硬件结合的基本形式确定基于集群的天津工业大学新校区的一 体化数字化校园整体方案，并介绍服务器部署的技术实施； 第六章对该设计方案计划和实施进行简单总结并作出技术展望。 天津大学硕士学位论文第二章数字化校园的设计目标与规划实现 第二章数字化校园的设计目标与规划实现 2 1项目整体目标 根据前文中对当前数字化校园发展现状及前景的分析，我们可以确定当前 数字化校园建设的总体目标是在原有校园网建设基础上，通过一体化数字校园的 顶层设计构想与规划，构建关联整合的校园信息服务系统以完成校园教学和管理 电子信息平台的有机集成，为用户提供个性化的贴切服务。整体目标如下： 1 校园数字信息的标准化 在校园综合信息平台的建设中有标准可遵循，数据的创建、维护唯一化。 各部门在建设信息管理系统时，遵循统一的信息标准和信息共享原则，从而使不 同部门建设的应用系统之间实现数据共享，极大地减少数据重复填报的问题。 2 校园信息资源的数字化 在各个层次系统的建设中，始终贯穿着资源的数字化。资源数字化的程度 体现出各个系统的应用深度，也代表了校园综合信息平台的建设程度。在校园信 息化建设中，非数字化资源将逐步实现数字化，并和新的数字化资源一起加入学 校基础数据库中，同时建立起长期的数字资源收集( 生成) 、维护的体制和机制。 3 校园应用系统的一体化 在校园综合信息平台内，实现基于统一基础数据库和统一身份平台的信息 应用集成与服务。 4 校园信息应用的全面化 学校的信息化应用覆盖学校教学、科研、管理和师生生活的各项需要，依 托学校基础数据库与综合信息平台所建立的辅助决策系统为学校提高科学管理 决策提供支持。 5 校园信息资源的丰富化 学校的基础数据库趋于完善，数字图书、教学课件、科研等各类信息资源 丰富，可满足学校和师生的各项需要。 6 数字化校园支撑平台的集中化 数字化校园支撑平台包括硬件环境( 网络平台、数据中心) 、软件平台( 数 据库平台、中间件平台、应用系统平台与综合服务平台) 和运维体系( 技术队伍、 技术规范、管理制度、应用培训等) ，集中建设、管理的信息化支撑平台，既可 天津大学硕士学位论文第二章数字化校园的设计目标与规划实现 节约学校信息化支出，又可提高学校信息安全与数据安全的水平。 7 信息化应用推动网络基础设施的发展 校园信息化随着校园网的建设而得以迅速发展，而大规模的信息化应用又 对网络基础设施提出了更高的要求。与数字化校园相匹配的校园网，拥有足以实 现校内各项网络应用的高带宽、高可靠性、高稳定性和足够的安全性，覆盖校园 的无线网络和移动办公网络，与各网络通畅互连的校园网络出口和对下一代互联 网的良好支持。 数字化校园项目旨在利用信息技术手段，搭建学校数字化校园应用支撑平 台，整合各类核心业务管理系统，为广大师生提供更好的信息服务，为学校决策 提供技术支持。本项目以建立信息化标准体系为前提，以数字化校园应用支撑平 台建设为中心，大力完善数字化校园的基础架构，尤其是软件环境，建设学校急 需的办公自动化系统，推动学校信息化的可持续发展，为学校的教学、科研、管 理以及师生生活等提供信息服务，保障实现学校的新一轮发展目标。 天津工业大学新校区数字化校园建设项目旨在全面推进学校校园信息化建 设工程，完成高校信息标准规范的建设，建立校内的权威的数字身份认证平台， 实现校内信息管理系统的单点登录。在此基础上建立公共数据库平台，从而满足 部门之间的数据交互与共享需求，为教工、学生提供全方位信息服务。通过校内 统一的信息门户平台，广大师生能统一通过信息门户获取个性、校内的信息资源， 进一步为广大学生、教职工提供服务的管理信息系统，包括学工、团委、就业、 迎新离校、办公、科研、人事、党务、资产、校友等一系列管理系统。此外，该 系统还可以为部门、领导提供基于共享数据库基础上的全局数据库的数据统计、 查询、分析应用，提高学校各部门间对于数据库的共享及使用能力，提高工作效 率及准确性。最重要的是，这次校园信息化建设的全面升级不能影响学校原有的 各部门的信息化系统，而应该是集成原有系统的功能，这其中包含学校原有的教 务管理系统、研究生管理系统、财务管理系统、邮件系统、校园一卡通系统、认 证网关系统等。 2 2项目总体规划 2 2 1设计原则 在考虑高校数字化校园整体建设原则时，首先要确定的就是通过信息资源规 划进一步加强项层设计的前提和方向6 1 。所谓信息资源规划就是通过工程化的方 法，分析高校的现行业务，并在业务流程梳理与优化的基础上建立高校的业务模 天津大学硕士学位论文第二章数字化校园的设计目标与规划实现 型、功能模型、用户模型、权限模型、信息模型、数据模型和数据标准以加强顶 层设计。强化对信息资源的规划、设计、开发、使用、共享、组织和控制，加速 信息流的畅通，加强信息资源的有效利用，优化学校信息化综合布局，增进学校 各部门之间工作的协调性和高效性【1 7 1 。 1 先进性和成熟性 采用先进的设计思想、设计理念和标准化、技术成熟的软硬件产品。系统 设计既要采用超前思维，先进技术和系统工程方法，又要注意思维的合理性，技 术的可行性，方法的正确性。系统的设计不但能反映当今的先进技术和理念，而 且具有发展潜力，能保证未来若干年内占主导地位。先进性与成熟性并重，并考 虑到近年来的应用发展特点，把先进性放在重要位置。 2 开放性和标准化 系统设计应采用开放技术、开放结构、开放系统组件和开放用户接口，以 利于网络的维护、扩展升级及对外界信息的沟通。设计应遵从中华人民共和国国 家标准和教育部标准、教育部数据交换标准，能够与遵循上述标准的其他系统交 换信息，实现信息资源一致与共享。 3 可靠性和稳定性 在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构、技术措施、系统管 理等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间。 4 可扩展性及易升级性 充分利用目前系统的成果，保护前期投资，与现有系统协同工作。随着管 理与服务的变化，系统必然会有横向、纵向扩展、系统负载的重大变化。采用平 台式架构自由模块组合和结构化设计，使系统配置灵活，分层次、模块化的设计 满足学校逐步到位的建网原则。为适应应用不断升级的需要，应用系统的软硬件 环境必须有良好的可升级性。 5 安全性和保密性 按照系统性、立体性设计系统的安全方案，包括系统的运行环境温度、湿 度、供电等；系统在硬件、网络、数据库、应用操作权限、数据权限、身份认证 方面，提供全面的、多级别的安全防护；数据的异地备份。既要考虑信息资源的 共享，更要注意信息资源的保护和隔离，应针对不同的应用和不同的网络通信环 境，采取不同的措施，包括系统安全机制、数据存取的权限控制等。同时，系统 还要具有很高的容错性，确保在用户操作水平不同的情况下能够保证正常运行。 6 可管理性和可维护性 整个应用平台是由多个部分组成的较为复杂的系统，为了便于系统的日常 运行维护和管理，要求解决方案和产品必须具有良好的可管理性和可维护性，便 天津大学硕士学位论文第二章数字化校园的设计目标与规划实现 于日常运行维护和管理。另外可管理性和可维护性还包括对构件系统的各类平台 的自身。 7 实用性和可行性 系统的主要技术和产品必须具有成熟、稳定、实用的特点，实用性放在首 位，既要便于用户使用，又要便于系统管理。 8 可持续发展 数字化校园建设是一项科学的系统工程，必须本着“承接历史、照顾现状、 考虑未来”的原则进行规划和建设，使得最终的系统做到开放性、标准化、易扩 展、易升级。在应用系统整体化、功能化和规模化的同时，保证系统在技术上、 经济上的可持续发展，能支持用户数和业务量不断扩展的需求。 9 符合高校行业特性 信息化发展到今天，行业细分需求特点日益明显。信息化建设的方案不论 是整体体系结构的构建、技术路线的选择，还是各个子系统功能模块的设计，都 随着行业的差异性相差的越来越大。 ，通过近年来的工作实践，我认为高校信息化建设的核心可以概括为“一个 平台、一个门户和多个应用”。一个平台，就是用于解决信息服务多元化问题， 解决应用系统之间的集成、数据共享和一致性问题的公共平台与工具；多个应用， 就是指学校教学、科研、管理、生活等各项业务所使用的管理系统，是校园信息 化建设的支撑；一个门户，是将应用集成起来，为用户提供单点访问的个性化服 务。 天津工业大学的信息化建设具有良好的基础：通过近几年的投资建设，已 经建成了安全、可靠、高效的新老校区万兆核心千兆骨干校园网，在校园网上运 行了多媒体教学、综合教务管理、科研管理、人事档案管理、学生管理、国有资 产管理、财务管理、网络办公、“一卡通”系统等多种网络应用，这些应用系统 对于学校的各项管理工作发挥了非常积极的作用；同时，目前天津工业大学的信 息化建设工作也存在着一些不足之处：各种应用系统缺乏统一的公共数据平台， 数据共享和交换服务功能不强，有“信息孤岛”存在；另外，对于一个校园网用 户来讲，多个系统应用存在多个账户和密码，缺乏单点访问的个性化服务。在 这次数字化校园平台建设的过程中，我们将搭建天津工业大学综合数据交换服务 平台，丰富和完善各种网络应用，实现各种网络应用的单点登录的访问机制，建 立起天津工业大学数字化校园的主体框架。 2 2 2整体架构 通过总结行业建设模式，对高校数字化校园建设的总体业务架构定义为： 天津大学硕士学位论文 第二章数字化校园的设计目标与规划实现 基于“硬件集群、数据集中、应用集成”的建设理念，在“校园网络”的基础设 施层、基础服务层上，以应用支撑层为基础架构，以应用系统层关键业务系统为 核心，所有应用在“信息门户层”中集中展现，以“信息安全体系”和“运行维 护体系”为保障。通过数字化校园项目的建设，将构建一个面向服务、安全可靠、 操作便捷、技术先进、规范统一、灵活可扩的数字化校园体系为学校的教学、 科研、管理提供全面的人性化服务。在参考了大量国外成功数字化校园解决方案 的基础上结合天津工业大学的实际情况，我们确定了如图2 1 的整体系统架构。 c 、 e ，7 p 娃 图2 数字化校园总体框架 i 基础设施与基础服务 1 ) 基础管网弱电系统：包括综合布线系统、综合管网弱电系统、智能楼宇 系统以及包括园区骨干、汇聚、接入及无线网络系统，互联网接入在内的网络系 统。 2 ) 数据中心( i d c ) ：包括主机系统、存储系统、网络系统、安全系统等 基础硬件设备，由数据库系统、应用服务器、目录服务器等构成的数字化校园应 用系统的数据汇聚、运行支撑环境。 2 应用支撑管理平台 应用支撑平台包括统一信息门户系统、身份认证平台，共享数据平台三大 平台。 天津大学硕士学位论文第二章数字化校园的设计目标与规划实现 1 ) 统一信息门户系统：该系统建设位于数字化校园体系结构中的最上层， 实现数字化校园各应用系统与用户的交互服务过程，给师生提供了一个访问信息 化服务的统一入口，是数字化校园对内服务的窗口。 2 ) 身份认证平台：身份认证平台提供统一管理多个应用系统的用户和身份 认证功能，提高应用系统用户管理的水平，减少系统权限管理混乱、安全隐患难 以发现的问题出现。通过使用该系统，用户不须记忆不同的密码和身份，为统一 构建的业务系统提供一致的权限服务模型，通过信息门户系统实现单点登录，整 体上避免重复投资。 3 ) 共享数据库平台：共享数据库平台是对数字化校园中的各种结构化数据， 包括数据库、数据仓库、数据集市中的数据进行统一管理的平台。采用统一的数 据交换平台集成全校异构数据。共享数据库平台的建设将统一学校各业务系统的 数据标准，整合各应用系统的共享数据信息，同时为上层综合应用提供一致准确 的数据来源和积累。 3 数字校园各类应用系统 数字化校园应用平台应围绕三大中心统一规划建设数字化校园各类应用系 统，从而服务于管理、教学与科研。 1 ) 校园管理中心 校园管理中心是以u r p ( 大学资源规划) 思想为核心，构建统一的管理信 息系统和业务系统，整合全校各管理系统的数据与流程，为决策提供支持，这也 是项目建设的重点。 校园管理中心应用系统建设覆盖学校各业务部门主要管理职能的管理信息 系统，涉及学校的人、财、物、文、事等多个方面，包括了高校各种管理信息系 统，主要包括教务、学工、研究生、科研、人事、资产、财务、办公自动化等管 理系统，简称u r p 系统。 2 ) 校园资源中心 校园资源中心是利用统一的资源集成与管理平台，将电子图书资源、论文 期刊资源、互联网资源、课件多媒体资源等多种资源集成，实现数字资源的跨媒 体统一检索，通过信息门户系统为用户提供访问数字资源的单一入口。 校园资源中心的建设涵盖了数字资源制作、异构资源整合、信息发布、跨 媒体检索、数字资源利用、信息安全管理等多个方面，对数字资源进行全生命周 期管理。 3 ) 校园服务中心：校园服务中心是以校园一卡通及网络基础服务系统为核 心，对全校的学生消费、社区生活、校内服务整合和管理；逐步建设基于网络的 各种社区应用，如网上交流平台、网上交易平台等。 天津大学硕士学位论文 第二章数字化校园的设计目标与规划实现 目前，服务中心的建设主要体现在校园一卡通系统和网上社区服务类应用 建设。校园一卡通方案具有无需绑定厂商、用户和资金集中管理、应用丰富等优 点，实现“一卡在手，走遍校园，为广大师生员工的教学、科研和生活提供了 方便、快捷的手段。 网上社区服务类应用给师生提供丰富多彩的网上服务，如基本的服务应用 包括邮件、论坛b b s 、网络存储、个人主页b l o g ；通讯服务如即时通讯、视频 会议、i p 电话、网络电视、视频点播等，以及校园电子商务类应用。 4 数字校园保障体系 1 ) 信息标准体系 信息标准体系建设为各个系统定义统一的标准，包括信息标准、编码标准、 接口标准、数据交换标准、管理规范、实施规范、维护规范等，是保障数字化校 园系统规范、可靠运行的基础。 2 ) 信息安全体系：。 随着技术的发展与普及、i t 技术的不断进步、学校数字化校园建设的深入， 系统安全建设将更加迫切，所以包括网络接入安全、数据存储安全、应用访问安 全、安全管理制度等各个层面的安全体系建设将贯穿数字化校园建设始终。 3 ) 系统运维管理体系 包括系统监控、系统管理、项目管理、维护服务等，是保障数字化校园系 统安全可靠运行的重要支撑体系。 2 3 天津工业大学新校区校园网的总体实现 天津工业大学新校区校园网建设实施于2 0 0 6 年9 月5 日全面开始，采用华 为3 c o r n 的整体校园网解决方案，整体项目工作主要分为以下几个方面全面进行： 1 网络i p 地址的规划，v l a n 规划，端口规划； 2 所有交换机设备的调试； 3 全网联调，个别设备软件升级，网管软件安装； 4 c a m s 认证测试。 2 3 1网络总体规划方案 教学区网络的核心设备$ 8 5 1 2 和汇聚设备$ 8 5 0 5 都采用双引擎，双电源，保 证设备运行的冗余，汇聚交换机采用双千兆上联到两个核心交换机上，构成一个 双星型的连接。接入层交换机采用三层交换机$ 3 9 5 2 p e i ，千兆上联到汇聚交换 天津大学硕士学位论文第二章数字化校园的设计目标与规划实现 机上。$ 3 9 5 2 p e i 提供o s p f 动态路由协议。因此，核心交换机、汇聚交换机运 行动态路由协议o s p f 。 所有接入交换机只和汇聚交换机路由交换路由信息。由于o s p f 是一个动态 路由协议，运行协议的设备会自动向相邻的o s p f 节点学习到其它网段的路由， 对于接入层交换机来说，如果不做限制，它将会向汇聚交换机学习到所有到其它 接入交换机的具体路由。但是，实际上对于接入交换机来说，其所下挂的终端对 于其它接入交换机上工作站的访问和对于大网的访问都是通过核心交换机中转， 学习到全网的路由会使路由表看起来很复杂，不利于管理人员的维护。在 s 3 9 5 2 p e i 交换机设置默认路由，网关分别指向汇聚交换机，在上联v l a n 上使 用o s p f 路由过滤功能，使接入交换机只发布o s p f 路由，而不学习核心交换机 的路由。这样在查看路由表的时候看到的就是一条默认路由而己，极大的简化接 入层交换机的路由表查找工作。 此外，再通过$ 3 9 5 2 p e i 的q o s 的f q 、c q 、w f q 策略和c a r 等功能，可 以实现对用户的带宽和流量进行控制，从而保证数据传输的实时、准确，而且可 以减轻核