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硕士研究生学位论文辽宁税务高等专科学校校园网系统设计与规划 摘要 随着信息技术和现代教育技术的发展，作为以学校教育、教学、管理 服务为主要目的的校园网已成为办学特色、提高教学、管理和科研水平的 重要标志。 正如我们所知，校园网建设对于高等学校未来的展，以及提高高校的 科研水平，加强与国内外大学和科研院所的学术交流，与世界接轨 均具有重大的意义。校园网作为高校教学、科研和管理等工作的一个平台 和基础设施，它的建成将有助于加强高校师生同国内外院校、科研单位的 沟通和交流，有助于提高高校的现代化办学水平，促进高校发展上新台阶。 本文借助计算机网络原理及网络规划技术对辽宁税务高等专科学校 校园网建设方案进行初步分析和技术上的探讨，对校园网做了总体设计与 规划，并针对其中的关键技术、网络结构方案、应用软件开发等进行了较 详细的论述，设计出了辽宁税务高等专科学校校园网建设的具体实施方案 及建设规划，以期达到先进、安全、实用、可靠的目标。 经过论证、测试和运行表明，本方案基本达到了预期的目标。 关键词：校园网，快速以太网，网络管理，网络安全 堡圭竺塞兰堂垡堡塞望主型墨童竺主型堂堇鳖望堕至篓堡生兰塑型 a b s t r a c t w i 也t h ec o m b i n e dd e v e l o p m e n t si ne l e c t r o n i ci n f o r m a t i o na n dm o d e r ne d u c a t i o n a l t e c h n i q u e s ，t h ec a m p u sn e t w o r kh a sn o to n l yt a k e nu pa ni m p o r t a n tr o l ei nt h ef u n c t i o n s o fa c a d e m i c s ，t e a c h i n g ，s c h o o lm a n a g e m e n ta n ds e r v i c e s ，b u ti t h a sa l s op r o v i d e dt h e f u n d a m e n t a lp l a t f o r mt or a i s et h eo v e r a l ls t a n d a r d si nt e a c h i n g ，m a n a g e m e n ta n dr e s e a r c h w i t h i nt h eh i g h e re d u c a t i o ns y s t e m s a sw ea l lk n o w n ，i ti si m p o r t a n tf o ru n i v e r s i t i e st ob u i l dac a m p u sn e t w o r k b a s e d o nt h en e t w o r k ，t h et e a c h i n ga n ds c i e n t i f i cr e s e a r c h i n gl e v e lo ft h eu n i v e r s i t yc a l lb e i m p r o v e dg r e a t l y ，t h e a c a d e m i c i n t e r c h a n g i n g w i t h r e s e a r c h i n g i n s t i t u t e sa n do t h e r u n i v e r s i t i e s ，i n c l u d i n gt h ef o r e i g no n e s ，c a nb ee n h a n c e ds t r o n g l y 、a n dt h ec o n n e c t i o nt o t h ew o r l dc a l la l s ob et i g h t e n e df i r m l y t h ec o m p l e t i o no ft h i se l e c t r o n i ci n f o r m a t i o n n e t w o r kw i l lg r e a t l yc o n t r i b u t et ot h ec o m m u n i c a t i o n a lf l o wo f k n o w l e d g ea n de x c h a n g e o fi n f o r m a t i o na m o n g s tt h et e a c h e r sa n ds t u d e n t so fh i g h e re d u c a t i o n a li n s t i t u t i o n s t h r o u g h o u tt h ec o u n t r yw i t ht h o s ea r o u n dt h ew o r l d ，t h u sp u s h i n gt h eh i g h e re d u c a t i o n s y s t e mt o w a r d sm o d e m i z a d o n a n du pt on e wl e v e lo f h i g hq u a l i t yi ni t sd e v e l o p m e n t s t h i s 也e s i s b a s e do nt h ep r i n c i p l e so fe l e c t r o n i c n e t w o r k h a ga n dt h e t e c h n o l o g yo f n e t w o r kp l a n ，w i l la t t e m p tas u p e r f i c i a la n a l y s i sa n dt e c h n i c a l i n s p e c t i o n so nt h ep r o j e c to fc a m p u sn e t w o r kc o n s t r u c t i o ni nt h el i a o n i n g t a xc o l l e g e a no v e r a l ll a y o u ta n dd e s i g no ft h ec a m p u sn e t w o r ki sp r o p o s e d ， w i t l la d d i t i o nt od e t a i l e d a n a l y s i s o ft h e k e yt e c h n o l o g i e s i n v o l v e dt h e f r a m e w o r ko ft h en e t w o r ka n dt h ed e v e l o p m e n to fi t s a p p l i c a t i o ns o o v a t e b a s e do nt h e s e ，t h ep r o p o s a lo fa p r a c t i c a la p p l i c a t i o na n dc o n s t r u c t i o np l a ni s c o n c e i v e d ，w i t ht h eo b j e c t i v eo f p r o d u c i n gat e c h n o l o g i c a l l ya d v a n c e dc a m p u s n e t w o r kt h a ti ss a f e ，p r a c t i c a la n dr e l i a b l e ， t h r o u g hp r o o f , t e s t a n do p e r a t i o n ，i ti n d i c a t e st h a tt h i ss c h e m eh a s r e a c h e dt h ea n t i c i p a t e dt a r g e tb a s i c a l l y k e y w o r d ：c a m p u sn e t w o r k ，f a s te t h e r n e t n e t w o r km a n a g e m e n t ，n e t w o r ks c o u ri t y 硕士研究生学位论文 辽宁税务高等专利学校校园网系统设计与规划 刖 日 进入2 0 世纪9 0 年代以后，以因特网以代表的计算机网络得到了飞速 的发展，因特网正在改变着我们工作和生活的各个方面，它已经给很多国 家( 尤其是因特网的发源地美国) 带来了巨大的好处，并加速了全球信息 革命的进程。在教育科研方面，世界上几乎所有发达国家都已相继建成了 国家级的教育和科研计算机网络，并通过i n t e r n e t 连成覆盖全球的国际学 术网络，加快了信息传递速度，为广大师生以及科研人员提供了一个全新 的网络计算环境，从根本上改变并促进了他们之间的信息交流、资源共享、 科学计算和科学合作，成为这些国家教育和科研工作最重要的基础设施， 从而促进了这些国家教育和科研事业的迅速发展。在发达国家校园网的应 用已经相当普及，近两年来，许多发达国家为进一步保持其在经济和技术 领域的领先地位，又相继提出了“信息高速公路( h f f o r m a t i o nh i g h w a y ) ” 计划，并正在紧锣密鼓的付诸实施。 在社会网络化的大背景下，从1 9 9 3 年我国建立中科院网络起，我国 先后建立起一系列的网络，尤其是三金工程和中国教育科研网示范工程， 受到了社会的广泛关注。目前我国已建成四大信息网络，中国教育和科研 计算机网( c e r n e t ) 、中国科学院网( c a s n e t ) 、电子部金桥网 ( c h i n g b n ) 、中国电信网( c h i n a n e t ) ，并已互相连通。我国在1 9 9 4 年启动了中国教育科研计算机网( c e r n e t ) ，1 9 9 8 年已进入二期工程，至 1 9 9 9 年，有几百所学校通过c e r n e t 实现了网络连接，使得教师之间、 师生之间、学校与社会之间在资源共享、信息交流、科学计算等方面的条 件得到质的提高。在2 0 0 0 年二期工程结束之际，不仅有近1 0 0 0 所大学进 入c e r n e t ，而且相当数量的中、小学也加入了这个网络大家庭。校园 信息互联网络已成为各学校新时期下教学、科研和现代化管理的基础设 施，也成为衡量学校教学水平、学术水平、管理水平，加速学科建设的重 要标志。因此，我校校园网建设势在必行。 校园网建设是一个复杂的系统工程，它集计算机技术、通信技术等多 学科于一体，技术难度和耗资巨大。所以必须对校园网工程项目进行反复 仔细规划分析，辅以科学的管理，以期达到先进、实用、安全、可靠的目 的。 目前，随着辽宁税务高等专科学校的逐步发展，对于校园网的需求越 来越强烈，根据现有的技术水平和硬件设施，实现完善的校园网已成为可 能。本文以辽宁税务高等专科学校以规划背景，提出了校园网的总体设计 方案。 硕士研究生学位论文 辽宁税务高等专科学校校园网系统设计与规划 第一章辽宁税务高等专科学校计算机使用现状 辽宁税务高等专科学校成立于1 9 8 4 年，占地面积1 1 万多平方米，建 筑面积5 万余平方米。学校现设有税务、计划统计、会计、管理信息、外 语、社会科学六个系，行政科室二十余个，现有全日制在校生2 0 0 0 多人， 夜大及函授学员1 0 0 0 多人，图书馆规模庞大，信息资源丰富，是一所为 适应改革开放和经济建设发展对税务人才的迫切需要而建立起来的财税 类高等专科学校，担负着为辽宁省及北方二十个省、市、自治区税务系统 培养专门人才及对在职税务干部进行培训的任务。 学校建校初期，仅购进计算机五十多台左右，并且分散在计算中心和 图书馆。由于机器数量少，配置低且规模小，因此这些计算机的使用效率 很低。 为了加强学校的建设，学校近几年来先后几次大规模购进计算机，计 算机台数增至五百台以上。其中计算中心局域网2 0 0 多台，税务系局域网、 会计系局域网、电教中心局域网各5 0 台，图书馆局域网2 0 余台，此外财 务处、学生处、人事处等分别有独立的局域网，目前这些网络运行情况良 好，其余行政部门处于单机运行状态，因为单机运行的封闭性使大量有用 信息不能通过合理、有效的方式实现资源共享，所以需要上网。 学校图书馆的局域网建立于1 9 9 2 年，图书馆使用的文献管理集成 系统软件于1 9 9 1 年获得国家教委技术鉴定。该系统功能比较完善，自 从图书馆开始使用该系统后，图书馆的图书馆及期刊管理实现了自动化， 广大师生可以通过网上进行图书查询和信息检索，基本上能够满足师生们 的需求。但是这些服务只限于在图书馆的局域网上进行，有时师生们电感 到很不方便。 学校计算中心成立于1 9 9 1 年，当时中心只有四十台p c 机，这些机 器配置较低，只能满足一个班级学生的使用。从1 9 9 5 年开始，计算中心 淘汰了原来的陈旧机器，分几次大规模购了2 0 0 多台新的配置较好的计算 机，建立了多媒体教室，并且根据不同配置的计算机实现互联，给广大师 生提供了良好的上机环境。同时，计算中，t l , 实行计算机局域网互联也方便 了计算机的维护与管理。 与此同时，作为急需信息互通的教务管理部门对校园网的迫切需求也 越来越引起各方面的重视：教务管理是一所学校必不可少的重要环节之 一，尤其在高等院校里，它的意义就显得更加重要。教务管理作为学校管 理工作的核心，牵涉到全校八个系、部、中心的教学管理，如果想查询各 教学单位的材料，只能逐一走访询问每个部门，累计时间最少也需要几个 钟头，还需要派专人负责，这样既浪费人力、时间，又容易出现不必要的 错误，而且使用计算机能够实现许多人力所不能解决的问题，如智能排课。 硕士研究生学位论文辽宁税务高等专科学校校园阿系统设讨与规划 现在各教学单位都配备计算机，鉴于计算机网络的诸多便利之处，不如将 各部门的计算机连成网，这样不仅能够节省人力、物力，而且还能提高效 率和准确程度。因此，将各部门分散的单个计算机网络化形成校园网不仅 使工作效率得到了很大提高，而且也使教务管理实现了现代化的管理模 式。 所以，根据实际情况和实际需求，构建一个满足要求的校园网，成为 信息化以及学校教学、管理、服务当前首要解决的问题。同时，已有的网 络使得对于即将建设的大规模网络积累了经验，这又成为校园网可以成功 建设的前提。 3 硕士研究生学位论文 辽宁税务高等专科学校校园网系统设计与规划 第二章校园网系统需求分析 2 1 建设校园网的必要性 在高等学校组建校园网，就是利用校园内的各种信息资源如服务器、 交换器、光盘列阵及网上运行的程序、数据库等，通过高性能的网络设备 和接口，连接到广域网上，从而建立起沟通校园内部、校园之间、校园和 社会的信息基础设施。它通过路由器、交换机、集线器、传媒介质( 光纤 或双绞线) 将校园内各部门应用不同的局域网连接起来，由校园网络中心 加以管理和调控。通过数字数据网( d d n ) 专线与外部的网络相连，接 通校内、校外，国内、国外网络资源的一种分布式的网络系统。 随着计算机多媒体和网络技术的不断发展与普及，校园网信息系统的 建设，是非常必要的，也是可行的。主要表现在： 1 当前校园网信息系统已经发展到了与校际互联、国际互联、静态资 源共享、动态信息发布、远程教学和协作工作的阶段，发展对学校教育现 代化的建设提出了越来越高的要求。 2 擞育信息量的不断增多，使学校、家庭和管理部门对教育信息计算 机管理和教育信息服务的要求越来越强烈。 为了实现学校的全面办公自动化管理，使学校在自动化管理上一个新 台阶，对于校园网实际需求的考虑，从以下几点加以分析： 一、校园网的建设，对实现我校教务管理的现代化有着极为重要的意 义。 由于我校教务管理的信息量比较多，需要使用的数据量比较大，所以 是一项比较繁琐而复杂的工作。每学期的期中、期末考试，要对学生的各 科成绩进行各种统计计算，以反映教学情况。使用手工操作，速度较慢， 易发生数据丢失，统计错误。此外，以前的教学计划和进度管理采取人工 管理时，每学期需要印制大量教学计划和进度表，派专人逐个教学部门分 发下去，任课教师填写完后，由各个部门送回来，然后由专人进行处理。 这样，既浪费了纸张，又浪费了人力和时间，而且会发生数据丢失等错误。 如果采用计算机对教务管理所需的数据进行采集、分析、处理、传输，将 会提高管理效率。计算机联网后，数据在网上传递，可以克服以前通过纸 张传递数据既慢又易丢失和出错的缺点，而且可以实现数据共享，避免重 复劳动，规范教学管理行为，使高校教务管理走上现代化、规范化的道路， 从而把管理人员从繁琐的数据计算处理中解脱出来，使其有更多的精力从 事教务管理政策的研究实施、教学计划和进度的执行及教学质量的监督检 杳。 4 预士研究生学位论文 辽宁税务高等专科学校校园网系统设计与规划 另外，教学作为学校主要工作的集中点，还需要强大的信息服务方式 作为保障。对教师而言面临的一个问题，就是如何改变传统的面授和考核 方法，使用更有效的新的信息传递方式；作为学校主体和服务对象的学生， 一方面，课堂授课时间有限，另一方面，也不应该单纯依赖传统的方式接 受各种教学信息，变“应试教育”为“素质教育”。他们作为网络的服务 对象，不应再仅仅依靠原来只能从少数公用计算机上网的格局，这些都要 求有校园网络作为保障。给学校教学过程提供支持是校园网的基本功能。 二、科研作为高等学校的立足点，对网络的依托尤为突出。 信息资源是高校科研的基础和前提。信息不灵只能制约学校科研水平 的提高，乃至影响学校的发展。而网络带来的信息无论从速度还是从质量 上看，都是其它信息媒体所不能比拟的。 三、校园管理的复杂性以及其大规模的信息量，需要网络加以实现。 对于学校的管理而言，信息的组织者和使用者已成为一个统一的整 体。而他们对于信息的需求又成为管理中应该最先解决的问题。庞大的信 息量的妥善管理是明智决策的保证，也成为对于网络的巨大需求重要组成 部分之一。 四、校园网络的建设，也是实现资源共事的手段。 资源共享作为网络的最大的一个特征，对于学校的服务和后勤，意义 更加重要。校园网络的实现不仅解决的是人、财、力的无畏空耗，更重要 的是种高效安全的信息资源共享的手段。 总之，对于学校的四大主体：教学、科研、管理和后勤，它们对于网 络的应用服务和资源提供具有无可替代的依赖性，这也成为校园网络建设 最根本的需求。 2 2 校园网应用特点 1 网络负荷大，校园网络应用与普通的企业办公室网络有很大的区 别，主要表现在网络应用复杂，实现网络中资源的共享，实旋基于软件的 多媒体教学，对网络带宽提出了更高的要求；用户数量较大，包括学校管 理端口、教学工作端口、学生机房等。 2 网络管理及维护量大，随着学生平均上网的时间增多以及课堂教学 的逐步网络化、网络管理工作及维护工作变动越来越重要，降低网络的维 护费用及运营成本，是校园网络在实际运行当中不可忽视的环节。 3 网络利用率高，计算机联网后将被逐步地应用到日常的教学当中， 对网络设备及计算机的利用率将越来越高。 4 学校需要网络的操作系统应界面友好，易操作，易维护。 5 随着网络应用的频繁，各信息点上网以及访问i n t e l n e t 的频率 增加，网络安全性越来越重要，如何预防病毒，抵御黑客入侵，文档的保 s 硕士研究生学位论文 辽宁税务高等专科学校校园网系统设计与规划 密性，成为校园网络在运行中不可忽视的环节。 6 在校园网中，硬件是网络运行的基础，而符合学校特点的教育教学 软件才能使校园网得到最充分的利用。 7 学校的某些公共资源，例如，打印机等，在网络建成后能实现共享。 8 学校在本期工程建设之后，随着技术进步还会进行校园网络的再建 设，在我们建设过程中将充分考虑到整个网络的可扩展性，并通过选择产 品和工程设计等方面实现，充分预留出二期工程的接口，使得学校能够最 大化的节省资金。 2 3 校园网需求分析 1 校园网络基础系统要求稳定、可靠、实用，既能够满足多种信息的 大量传输的需要，同时又便于网络管理员进行维护和管理。校园主干网应 选择l o o m 以太网系统，采用t c p f i p 协议组，校内功能教室、办公室、 图书馆、实验室、学生宿舍以及教职工宿舍均设有1 0 1 0 0 m 终端接口， 满足校内人员上网的需要。校内各楼层水平网络子系统以及各终端子系统 的终端接口应留有相应的冗余( 即剩余端口) ，以适应学校网络终端数量以 及网络传输信息量的增加。 2 校园信息系统平台应操作简单，具有强大i n t e r n e t i n t r a n e t 功 能，提供电子邮件、网络会议、专题研讨、远程访问、i n t e r n e t 上网、 v o d 点播以及网络信息发布、检索、浏览、存取和交流等信息服务。校园 教学与行政办公管理系统应满足学校教学与管理信息查询、统计与分析的 需要，以便于学校领导全面掌握综合情况，进行宏观决策。同时为提高学 校教务和行政管理的效率，在系统中集成相应的网络化功能模块，如公文 处理、工资管理、自动组卷、考场排座、体卫管理等，使学校真正实现无 纸化办公。 3 在教学应用服务上，教师可在教师终端利用现有教学素材资源进行 电子备课、制作多媒体辅教网络课件。所制作的电子讲稿、教学课件在校 园网络上公开发布，以便于在网络上进行教学交流和课下辅导。在课堂教 学中，教师可利用现有网络，结合课件进行知识传授。学生可通过本校学 生网络终端或远程接入学校局域网，浏览学校信息中心的相关信息资源， 并可在网络上接受教师辅导。 4 校园网络信息系统是解决信息时代教育问题的基本工具。校园网络 是校园信息系统的硬件平台，相应的网络操作系统、网络信息平台以及相 应的应用系统是校园信息资源的管理和使用工具。教育领域以信息的传授 为主体，信息资源在校园信息网络中处于核心地位，信息资源的建设与完 善是一个长期的建设过程，是教育信息化系统建设的重点。信息资源的主 硕士研究生学位论文 辽宁税务高等专科学校校圆网系统设计与规划 要载体是以大容量存贮设各为主体的电子信息资料中心，信息的种类包括 音频、视频片断以及图片、文本、课件等。对于教育领域来讲，教育信息 主要来源于四个方面：一是通过i n e r n e t 网络( 特别是中国教育网) 的 有关站点下载所需信息；二是购买市售电子出版物；三是通过相应的音视 频捕获装置、文字及图片的录入装置( 扫描仪、键盘、鼠标等) 对信息进 行数字化录入；四是通过专业制作软件( 如p h o t o s h o p 、p r e i m e r e 、3 d m a x 等) 进行数字化创作。在获取信息的基础上，信息资料需要通过专业处理 软件进行加工、整理、归类和存贮，并应在校园网上以相应的形式发布， 供师生参考使用。为维护信息资料的完整和可靠性，需要对信息资料采取 访问权限控制以及定期备份等手段以保障数据资料的安全。 5 为便于学校管理机构对学校进行综合性管理，学校拟建设校园”一 卡通”系统，实现学校内学生档案管理、上机收费、考勤管理、食堂就餐 和图书借阅等管理功能，将教师从繁重的日常管理工作中解脱出来，以饱 满的热情投身教学工作，最大限度地提高工作效率，满足学校信息化管理 的需要。 6 在建设校园信息网络的基础上，与国内外教育机构进行合作，进一 步完善校园信息资源的建设。在适当时机提供远程教育服务，为本地区的 教育领域提供综合性网络服务。 目前，校园网中所传输的数据可分为3 类：第l 类为普通文字数据， 如图书信息、情报资料信息、管理信息、电子邮件和共享软件等，此类信 息对校园网带宽要求不高；第2 类为多媒体数据，如高质量的图片、声音 和动态视频素材等，对网络传输带宽和时延性能要求极高；第3 类为局域 网要求，主要是将学院已建成的图书馆、计算机教研室和新闻报纸编辑实 验室等局域网接入校园网，信息传输集中且信息量大，对网络入口要求极 高。 从学校信息资源特点来看，校园网功能需求具有如下特点：为实现 网上多媒体信息的实时播放，要求主干网具有 o o m b p s 以上的网络传输带 宽。 为了让电化教学室实现多媒体教学，信息需要l o o m b d s 交换到桌 面。从各局域网的安全性和数据传输效力考虑，要求系统能以多种方 式实现虚网设置，即具有很强的虚网技术。具有方便地从l o o m b d s 网 络向a t m 网或千兆位以太网升级的能力。 7 硕士研究生学位论文 辽宁税务高等专科学校校园网系统设计与规划 第三章校园网系统设计目标与原则 第一节校园网系统设计目标 31 1 校园网总体设计思想 校园网不只是涉及技术方面，而是包括网络设施、应用平台、信息资 源、专业应用、人员素质等众多成分的综合化以及信息化教学环境系统。 因此，在总体上如何筹划、组织网络建设和开发应用的设计思想是校园网 建设中的最重要的问题。 总体设计是校园网建设的总体思路和工程蓝图，是搞好校园网建设的 核心任务。进行校园网总体设计，首先是进行对象研究和需求调查，弄清 学校的性质、任务和改革发展的特点，对学校的信息化环境进行准确的描 述，明确系统建设的需求和条件；其次，在应用需求分析的基础上，确定 学校i n t e m e t 服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、 站点设置、开发应用和管理等方面的目标：第三是确定网络拓扑结构和功 能，根据应用需求、建设目标和学校主要建筑分布特点，进行系统分析和 设计；第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备 选择、软件配置等方面的标准和要求；第五，规划安排校园网建设的实施 步骤。 3 1 2 校园网总体设计目标 建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核 心，以现代网络技术为依托，技术先进、扩展性强、能覆盖全校主要楼宇 的校园主干网络，将学校的各种p c 机、工作站、终端设备和局域网连接 起来，并与有关广域网相连，在网上宣传自己和获取i n t e m e t 网上的教育 资源，形成结构合理、内外沟通的校园计算机网络系统，在此基础上建立 能满足教学、科研和管理工作需要的软硬件环境，开发各类信息库和应用 系统，为学校各类人员提供充分的网络信息服务。 3 1 - 3 校园网系统设计目标 1 信息资源共享 通过校园网，将实现各种最新信息的共享，包括本校的信息，国内、 国际信息，内容可涉及各个领域，如科研、学术、软件、经济、政治等， 从而有利于科研教育迅速发展。 2 图书资料检索借阅自动化 通过改造原有图书检索系统，建设电子图书馆，实现远程计算机图书 检索和借阅，从而一方面能作到资料共享。另一方面，能大大简化借阅手 r 硕士研究生学位论文 辽宁税务高等专科学校校园网系统设计与规划 第四章 第一节 校园网方案选型 常见网络技术比较 保护现有投资的有效途径就是在将来网络技术升级时还能使用现有 的网络技术和产品。如同计算机的发展速度一样，网络技术的发展也是非 常迅速的。如果现有技术不能合理保证将来网络升级后还能够使用，那么 将会带来极大的资金浪费。目前，比较常用的网络技术有f d d i 、a t m 、 快速以太网和千兆以太网等。 4 1 1f d d i ( f i b e rd i s t r i b u t e dd a t ai n t e r f a c e 一光纤分布式数据接口) 令 牌环网 f d d i 是高性能的高速宽带l a n 技术，其标准为a n s i 3 t 9 5 f l s 0 9 3 8 4 。f d d i 物理结构是二个平行的、相对作反向传输的双环结 构网，它采用定时的令牌传送协议。因此，它可以被看作是一个令牌环网 协议的高速版本。但与t o k e nr i n g 技术不同的是，当其发送完帧后就立 即产生新的令牌帧，故其利用率较高，其运行速度可达1 0 0 m b s 。其双环 结构有非常好的冗余特性。f d d i 有两种接入方式：双端口连接站( d a s ) ， 单端口连接站( s a s ) 。d a s 方式比较贵，但有冗余功能；s a s 需要有源 集中器，且无冗余功能。f d d i 有几个通过带宽分配来实现的优先机制， 一个是同步带宽分配( s b a ) 机制，它可以让管理员将一定量的带宽分配 给一些确定的工作站，让它们有更多的捕获令牌机会。第二个是异步服务 ( a s ) ，它占用未通过s b a 分配的带宽并将这部分带宽等分给环上的工 作站。 f d d i 概括起来有以下几个特点： 1 高速度利用光纤技术的高带宽，以1 2 5 m h z 的时钟频率的串行数 据流实现标准的1 0 0 m b p s 网络速率的数据传送，传输基于令牌的双环局 域网。 2 大容量采用多数据帧处理方式，极大提高了网络带宽的利用率。 网上连接的最的节点数为5 0 0 个。 3 长距离f d d i 主要采用光纤作为传输介质( 规范中也可使用5 类 u t p 作为传输介质，即c d d i ) ，单模光纤传输距离4 0 1 0 0 k m ，多模光纤 传输距离为2 k m 。网络覆盖范围可达1 0 0 k i n ，最长的网络节点距离达5 0 0 米。 4 可靠性f d d i 的双环及多种容错特性使网络可靠性大大提高。 5 技术难度及价格都相对较高。 在f d d i 的标准中描述了四种应用环境。但用得最多的是校园环境的 1 2 硕士研究生学位论文 辽宁税务高等专科学校校园网系统设计与规划 主干网。这种环境的特点是站点分布在多个建筑物中，其中可能遇到点 对点链路长达2 k m 。f d d i 就作为一些低速网络之间的主干网，如图4 - 1 。 图4 - 1f d d i 用作校园环境的主干网 由于市场对高速、远距离网络的需求日益增长，因此，拥有速率为 l o o m b s 的f d d i 在2 0 世纪9 0 年代初期曾获得了较快的发展，也曾被预 测为“下一代的局域网”。然而f d d i 从未拥有很大的市场。这是因为f d d i 的芯片过于复杂、价格昂贵。自从快速以太网大量进入市场后，在1 0 0 m b s 局域网的领域中，f d d i 的市场份额已逐渐下降。 4 1 2a t m ( a s y n c h r o n o u st r a n s f e r m o d e 异步传输模式) a t m 是近年来人们为了满足宽带综合业务数字网的通信需要而产生 的，它为宽带综合业务数字网信号提供了一种传输、复用和交换的方法。 使语音、数字、图形和影视数据以固定的信元长度在同一个网中传输，提 高了传输速率。a t m 采用信元交换技术，使用异步时分复用的面向分组 的特定转移模式，以光纤作为传输媒体，分组传输的时间很短。a t m 具 有以下优点： 1 能够为用户提供独占带宽( 可支持1 5 m b p s 至2 4 g b p s 之间的传输 速率) ，带宽可调，网络延迟小。 2 兼容性好。能与已有网络共存。而且现有t c p i p 的应用软件无需 改动，即可在a t m 交换机上运行。 3 支持多媒体。如图形、声音等信息的传输。 4 选择固定长度的短信元作为信息传输的单位，有利于宽带高速交 换。 5 能支持不同速率的各种业务。 6 所有信息在最低层是以面向连接的方式传送，以保持电路交换适合 于传送实时性很强的业务的特点。 7 光纤信道的误码极低，且容量很大，因此在a t m 网内不必在数据 链路层进行差错控制和流量控制( 放在高层处理) ，因而明显地提高了信 元在网络中的传送速率。 a t m 网络具有传统电信网络以及传统分组交换网络所不同的支持高 速综合业务的功能。a t m 是面向连接的，在传送多媒体业务时能够保证 服务质量q o s 。这是一种突破性的技术进展。但a t m 网络未能取代现有 1 三 硕士研究生学位论文辽宁税务高等专科学校校园网系统设计与规划 的电信网络和计算机网络。这不仅因为a t m 网络价格昂贵，用a t m 网 络来替换现有的已投资非常巨大的电信网络和计算机网络是很不现实的， 而且还因为a t m 网络和上层的应用结合得很不好( 相反，因特网与各种 应用已经结合很好) 。因此a t m 网络必须与i p 网络相结合。 近年来关于a t m 前途的争论很多。这里最主要原因就是在a t m 刚 出现时，一些人曾期望a t m 能解决宽带网中的所有问题，误认为只有a t m 才能综合各种宽带业务，因而把未来的期望全部寄托在a t m 上。的确， a t m 能提供面向连接的服务，并且其服务质量q o s 可以保证。a t m 还具 有很好的可扩展性。但a t m 的标准过于复杂，特别是通信量的管理非常 复杂，而a t m 的成本一直偏高，也缺乏能直接在a t m 上运行的应用程 序，这就使得a t m 推向市场进展得并不如预期的那样快。吉比以太网的 出现使得a t m 在桌面领域已缺乏竞争力。吉比路由器( 又称为线速路由 器，即分组转发速率和分组的到达的速率一样快) 的问世使得a t m 又增 加了竞争的对手。但a t m 还不会很快就消失，现在因特网由于通信量剧 增，已开始将a t m 技术用作宽带因特网的主干网。 图4 - 2a t m 作为主干网 4 1 3 以太网 对于以太网我们分三个层次论述。 1 1 0 0 b a s e t 快速以太网 1 0 0 b a s e t 类似于传统的以太网，可支持1 0 0 m b p s 的传输速率。 1 0 0 b a s e t 快速以太网保留了8 0 2 - 3 基于c s m a c d 的全部技术特性，仅 仅是将比特宽度由1 0 0 毫微秒减少到1 0 毫微秒，并且它可以在原来的 1 0 b a s e t 网上一起运行，保护了原有的网络投资利益，它是1 0 b a s e t 以太网最直接、最简单的升级，它们之间有良好的兼容性。1 0 0 b a s e t 快速以太网的低层网络协议采用与传统以太两一致的基于碰撞的m a c ( 媒体访问控制层) 上定义的载波侦听多路访问冲突检测( c s m a j c d ) 协议来管理对总线的访问，其国际标准是i e e e 8 0 2 3 u 。1 0 0 b a s e t 规定 只使用双绞线( u t p 或s t p ) 或光纤传输介质，并通过集线器h u b 或 s w i t c h 连接成星型结构。使用双绞线的最大长度为1 0 0 米，使用光缆时 距离可增加到2 0 0 米。正式的10 0 b a s e ，t 标准定义了三种o s i 物理层标 1 4 硕士研究生学位论文 辽宁税务高等专科学校校园网系统设计与规划 准来支持不同的电缆类型：即1 0 0 b a s e t x ，1 0 0 b a s e t 4 ，1 0 0 b a s e f x 。 i e e e 对它们最终认定为1 0 0 b a s e t 。三种标准分别为 三种不同介质的快速以太网技术指标 r _ 1 0 0 b a s e t x1 0 0 b a s e t 4 1 0 0 b a s e - f x i 传输介质2 对s t p 12 对u t p 5 4 对u t p 一3 ，4 ，52 芯光纤线 j 信号技术 4 b 5 b ，n r z i 4 b 5 b ，n r z i8 b 6 t ，n r z4 b 5 b ，n r z i | 数据速率 1 0 0 m b p s1 0 0 m b p s1 0 0 m b p s 1 0 0 m b p s l 最大段长1 0 0 米1 0 0 米1 0 0 米2 0 0 米 l 网络跨度2 0 0 米2 0 0 米2 0 0 米4 0 0 米 2 干兆以太网 1 9 9 8 年6 月，千兆以太网联盟正式宣布规定了千兆以太网标准 8 0 2 3 z 。1 9 9 9 年6 月，千兆以太网联盟又通过了解1 0 0 b a s e 的标准 i e e e 8 0 2 3 a b ，确立了在5 类非屏蔽线缆上传输千兆信号的标准。为千兆 以太网的普及奠定了基础。 干兆以太网将显著增加纯带宽，以帮助企业迎接负担过重或者不断扩 大的网络基础设施所带来的挑战。千兆位以太网的通信处理能力将极大的 缓解局域网主干网所承受的压力，同时为用户提供高效运行数据密集型应 用程序所需的可缩放性和速度。更大的带宽也为w e b 上多媒体的应用腾 出了空间。 所以，千兆以太网已成局域网甚至城域网的主流技术。同1 0 0 兆以太 网一样，千兆以太网使用与1 0 兆以太网相同的帧格式和帧大小以及相同 的c s m a c d 协议。广大的以太网用户可以对现有以太网进行平滑的、无 需中断的升级。同时，干兆以太网还继承了以太网的其它优点，如可靠性 高、实用性好、易于管理等。见图4 3 。 图4 - 3 交换式l a n 结构的千兆位以太网配置 堕主塑窒生堂垡堡苎 望主型堑蔓箜主型兰壁垄里咝堡盐兰i ! 苎生 千兆以太网、快速以太网的主要技术特性如下： 技术 快速以太网千兆以太网 规范 1o o b a s e t x未定 传输速率 1 0 0 m b d si g b p s 帧规格 i e e e 8 0 2 3 i e e e 8 0 2 3 帧大小 6 4 1 5 1 8 b y t e s 6 4 1 5 1 8 b y t e s 存取控制协议 c s m a c d c s m a c d 双绞线 1 0 0 m 传输 距离 多模光纤 2 0 0 0 m2 2 0 5 5 0 m 单模光纤 2 0 0 0 0 m5 0 0 0 m 最大网段长度 4 1 2 m2 0 0 m 介质端口 埘i ig m i i 3 io - g i g a b i te t h e m e t 1 9 9 9 年3 月，由i e e e 8 0 2 3 更高速研究组( h s s g ) 成立的一个工作 组，专门从事1 0 一c r i g a b i te t h e r n e t 标准( 即i e e e s 0 2 3 a e 标准) 的开发。 该标准预计于2 0 0 2 年3 月发布。该标准的主要特点如下： ( 1 ) 在m a c 客户服务接口保留i e e e 8 0 2 3e t h e m e t 的帧格式； ( 2 ) 满足l e e 8 0 2 的功能要求； ( 3 ) 保留当前i e e e 8 0 2 3 标准的最大帧和最小帧； ( 4 ) 只支持全双工； 1 6 堡主翌塞竺堂篁堡苎 堑! 翌墨童堇主型兰堕望旦旦墨竺兰茎兰! ! 生 ( 5 ) 支持星形局域网拓扑结构； ( 6 ) 定义- 9 0 可选的媒体独立接口( l i i ) ； ( 7 ) 支持8 0 2 3 a b 链接聚合； ( 8 ) 在m a c 服务接口支持1 0 g b p s 传输速率； ( 9 ) 定义两类物理层p h y l a n 和w a n ； d o ) 定义一种机制，用来匹配m a c 与w a np h y 间的数据传输速率； 0 d 物理层支持多模光纤和单模光纤，连接距离多模光纤至少2 0 0 m ，单 模光纤至少4 0 公里； a d 支持选自i s 0 i e c i1 8 0 1 标准中的光纤。 1 0 一g i g a b i te t h e m e t 具有以下优点： ( 1 ) 能提供解决带宽的低价方案。不仅安装费用低，而且网络的维护和 管理费用也是最低的。1 0 。g i g a b i te t h e r n e t 的管理和维护可以由局域网管 理员来完成。 ( 2 ) 1 0 o i g a b i te t h e r n e t 可以允许更快的交换速度。由于1 0 一g i g a b i t e t h e m e t 具有相同的e t h e m e t 帧格式，它可以无缝集成l a n 、m a n 和 w a n ，不需要进行包的分片，重组或地址转换，消除了对路由器的需求， 而路由器通常要比交换机慢许多。 ( 3 ) 1 0 g i g a b i t e t h e m e t还具有良好的可伸缩性 ( 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 m b p s ) ，升级到1 0 - g i g a b i te m e m e t 比较简单。 1 0 一g i g a b i te t h e m e t 是一种非常重要的网络新技术。它使l a n 、m a n 和 w a n 成为一体，且哑光纤哑波长构造m a n ，通过j 亚光纤传输l o 4 0 公 里甚至更长距离，并可以通过o c 一1 9 2s o n e t s t m - 6 4s d h 基础设施传 输。1 0 一g i g a b i te t h e r n e t 定义的l a np h y 可以经过简单编码在哑光纤和哑 波长传输e t h e r n e t 包。1 0 g i g a b i te t h e m e t 定义的w a np h y 则能够通过 s o n e t s d h 设施进行e t h e m e t 传输，而不需要通过协议网关或其他转化。 1 0 g i g a b i te t h e r n e t 技术对未来网络，从l a n 、m a n 到w a n 都将产生深 远影响。 4 1 4 主要网络技术的比较 快速以太网f d d ia r m千兆以太网 传输 速率 1 0 0 m1 0 0 ml5 5 m 6 2 2 m1 0 0 0 m 访问c s m a c d ，碰 t o k e n 带优先级的 r o t o c o l ，无q o s 信元交换c s m a c d ，碰 方式 撞 碰撞撞