构建高职院数字化校园初探.doc

构建高职院数字化校园初探摘要：通过对数字化校园的构建思想、设计理念、建设内容与新技术应用的研讨，能够帮助我们制定出适合高职院学院发展的数字化校园建设方案，并确保项目建成后的实用性和先进性，以及实施过程中关键技术的顺利部署。阐述了数字化应用推广和管理在数字化建设中的重要性。从一个侧面讲述了构建数字化校园所必需具备的一些基本要素。关键词：校园网、数字化、虚拟校园、云技术应用、虚拟化一、引言以云技术、物联网技术为代表的新一轮信息技术革命，推动着信息产业的不断发展，新一代互联网技术正在改变信息化发展模式，“数字化”已成为当前信息化建设和应用的新方向。国家中长期教育改革和发展规划纲要（20102020年）指出：“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”。各级政府都将城市信息数字化建设列入中长期发展规划纲要。各级教育主管部门对各类学校的数字化校园建设，做出了明确的部署和指导。因此，在数字校园建设实践中，我们不仅要从技术角度对数字校园进行研究，还有要从管理学、教育学、系统科学等不同的角度对数字校园建设进行广泛的研究，只有这样才能更好地发挥数字校园的功能和效益。二、构建数字化校园的指导思想与基本原则数字化校园建设要遵循信息技术发展的客观规律，通过规范基础设施建设、加强资源应用与整合、强化组织建设与业务流程优化，创新数字化教育、学习、工作、生活模式，逐步构建一个标准规范、开放兼容、管理统一、应用整合、资源丰富、运转流畅、监管到位、安全可靠的数字校园平台。要坚持“统一技术标准、统一数据中心、统一身份认证、统一信息门户”的设计理念，运用科学发展观思想打造出实用的、可持续发展的新型数字化校园。数字校园建设应与学校的实际情况相适应，应以需求为基础，以应用为目标，具有较高的先进性和实用性，必须统筹规划，做好顶层设计，科学制定整体规划。数字校园建设是一项持续、不断发展的系统工程，涉及校园事务的方方面面，需要调动全校资源协调有序开展建设，应设立专门管理协调机构，健全协同机制，明确各部门职责，落实各项保障措施，根据学校的实际情况和条件做好计划，分步实施，避免盲目求全、求大、求新。 三、数字化校园的主要建设内容数字校园是以基于计算机和信息网络技术建立的对教学、科研、管理、技术服务、生活服务等校园信息的收集、处理、整合、存储、传输和应用，使数字资源得到充分优化利用的一种虚拟教育环境。数字校园通过实现从环境（包括设备，教室等）、资源（如图书、讲义、课件等）到应用（包括教、学、管理、服务、办公等）的全部数字化，在传统校园基础上构建一个数字空间，以拓展现实校园的时间和空间维度，提升现实校园的运行效率，扩展现实校园的业务功能，最终实现教育过程的全面信息化，把学校建设成既面向校园、又面向全社会的一个超越时间、空间的虚拟大学。（一）基础设施建设 数字校园基础设施系统建设是数字校园的硬件基础，主要包括三部分： 1. 综合管网系统，综合管网系统的建设是弱电系统建设的线路基础，分为室内综合管网和室外综合管网两部分，主要内容在充分考虑土建、装修、供电、空调等基础建设的前提下，根据使用部门和管理部门的不同业务需求，建设一个合理的、可扩展的综合管网系统，尽量做到规划一次到位，避免今后重复开挖及敷设。 2. 智能弱电系统 ，智能弱电系统包括校园内各楼宇之间的光纤连接以及各汇聚点到核心机房的光纤系统，必须考虑未来应用扩展需要和线路备份，留足合适的芯数（根据业务需求一次性铺设多套布线）。楼宇之间应使用光纤，楼内布线可考虑六类线缆，全面支持数据、语音、视频的快速传输。除有线系统外还应考虑全面、稳定、高速、安全的无线覆盖。 3. 网络基础平台系统 ，网络系统是数字校园建设的重要基础，它既是各类应用系统的数据传输高速通道，而且也是多媒体教学系统的资源传输通道，应根据信息技术发展和学校对带宽的需求，建设运行稳定、环境优良、节能高效的核心网络机房；建设高速可靠、具备冗余的网络交换系统及安全保障系统；根据数字校园应用规模，按照云计算和虚拟化方式配备必要的服务器；建设容量足够的网络储存系统保证海量数据的交换与计算。 （二）公共服务平台建设 数字校园公共服务平台（也称数据中心）包括统一信息标准、统一数据库系统、统一身份认证系统、统一门户系统和原有应用系统的建设与整合。 公共服务平台建设的具体目标是实现“六个数字化”和“一站式服务”： 1环境数字化：构建结构合理、使用方便、高速畅通、安全稳定的基础网络。在此基础上，建立高标准的共享数据中心和统一身份认证及授权中心、统一门户平台、集成应用平台，为提供更加科学合理的数字化环境奠定基础。 2管理数字化：构建覆盖全校工作流程的协同管理信息体系，通过管理信息数据的交换、同步与共享，畅通学校信息流，实现管理的科学化、自动化、精细化，突出以人为本的理念，提高管理效率，降低运行成本。 3教学数字化：构建包括全日制教育、继续教育和成人培训等在内的综合教学及管理的数字化环境，科学配置教学资源，改革教学模式、手段与方法，提高教学效率与质量，提高和优化教师、教室、实验室等教学资源的利用率。 4学习数字化：构建先进实用的网络教学平台，整合、丰富数字化教学资源，创造主动式、协同式、研究式的数字化学习环境，建立师生互动的新型数字化教学模式。 5产学研数字化：构建数字化产学研信息平台，为产学研工作者提供快捷、全面、权威的信息资源，实现教学、科研和实训一体化，提供开放、协同、高效的数字化产学研环境，促进知识的产生、传播与管理。 6生活数字化：构建便捷、高效、高雅、健康的数字化生活环境和电子商务服务平台，利用一卡通等系统，实现校内外主要消费流通、学生入学缴费、身份认证及门禁管理等功能。 7一站式服务：实现教职员工和学生的管理、教学、科研、学习、生活等主要活动的一站式服务，提高对师生服务的水平，提升对社会的服务能力。 四、新技术的应用与新设备网络出口区是学院访问校外资源的必经之路，随着多媒体流量的急剧增加，单纯开通高带宽的出口链路已经不能满足广大师生的实际应用需求，并且性价比极低。因此新出口设计规划部署内容缓存系统实现对数量流量的缓存处理，节省出口带宽，提升校内师生的上网体验，部署流控设备，实现对视频、P2P下载的合理限制，保障高优先级业务的访问带宽。另外，教育部CNGI项目的深入建设发展和IPv6时代的到来，各高校纷纷开通了CERNET-2 的连接， 利用IPv6网络开展的科研和教学活动。张家界航院新校区校园的建设着眼于高起点、现代化、智能化的校园网建设，因此必须充分考虑未来510年的出口流量的迅猛增长和IPv6技术应用的广泛开展，在校园网出口部署高性能出口引擎，并要求出口设备全面支持IPv4/v6双栈。张家界航院有线网络的设计和建设需要考虑未来510年的先进性，因此骨干网需要建成一个高性能、高可用、高稳定的校园骨干网络平台。张家界航院可通过支持10万兆平台的高性能核心交换机构建全冗余支持100G骨干网络架构。各校区汇聚设备采用多条万兆链路聚合连接到骨干网络设备上，增大校区骨干网络之间的链接带宽和转发性能。实现校内多万兆骨干网络、千兆到桌面的新一代校园网络架构。张家界航院有线网络的设计和建设需要考虑未来510年的先进性，因此骨干网需要建成一个高性能、高可用、高稳定的校园骨干网络平台。张家界航院可通过支持10万兆平台的高性能核心交换机构建全冗余支持100G骨干网络架构。各校区汇聚设备采用多条万兆链路聚合连接到骨干网络设备上，增大校区骨干网络之间的链接带宽和转发性能。实现校内多万兆骨干网络、千兆到桌面的新一代校园网络架构。骨干网络设备除了需要高带宽高性能外，还需要充分支持分布式的硬件流量监控（Netstream、Netflow、IPFIX等）、分布式的防火墙板卡、分布式的硬件IPv6、分布式的MPLS、分布式的硬件策略路由。通过分布式的架构，确保在不影响整机性能的前提条件下提供多种业务，以满足校园网在管理维护、网络安全、科研教学、多业务区分等方面的需求。建议在核心交换机上部署高性能防火墙模块和流量分析模块，实现各区域网络访问权限的集中控制和流量的透明化管理。 VSU技术优点张家界航院骨干网可全面采用虚拟化技术实现多台核心设备的虚拟化管理，两台核心设备通过一体化板卡的扩充实现统一的数据表项、统一的管理地址、统一的设备配置等单台逻辑设备的对外特征。采用VSU(虚拟交换单元技术)由传统的VRRP+MSTP设备和线路主备部署模式转变成了双链路绑定上联模式。两条线路资源由原来的一主备模式转变为双主双活的模式，一方面成倍地增加了上联带宽，提高了设备利用率。另一方面缩短了因线路或设备故障而引发的迁移收敛时间。VSU技术相比传统的环网和VRRP技术，有如下优势：1）、总体降低了校园网的TCO在接近的设备成本投入和线路成本投入下，骨干网络的带宽从20G，提高到了40G，将骨干网络的带宽提高了1倍。在实现高性能的同时降低了校园网投资的TCO.2）、提高了骨干网络的稳定性故障恢复时间缩短到毫秒级。VSU和外围设备通过聚合链路连接，如果其中一条成员链路出现故障，切换到另一条成员链路的时间是50到200毫秒。相比VRRP+MSTP技术消耗的CPU性能和对网络拓扑的改变更小。3）、简化网络管理两台交换机组成VSU以后，管理员可以对两台交换机统一管理，而不需要连接到两台交换机分别进行配置和管理。4）、减少了故障隐患VSU在网络中相当于一台交换机，通过聚合链路和外围设备连接，不存在二层环路，没必要配置MSTP协议，各种控制协议是作为一台交换机运行的，例如单播路由协议，VSU作为一台交换机，减少了设备间大量协议报文的交互，缩短了路由收敛时间。 插卡式防火墙技术优点在核心交换机部署防火墙板卡，有如下技术优势：1）、降低了防火墙购置的成本一块防火墙板卡通过虚拟化技术，可实现多台独立防火墙的功能，简化了部署，节省了投资。2）、提高了安全管理的效率核心交换机配置防火墙板卡，实现了安全和交换的一体化，降低了安全管理和交换机管理的复杂度，提高了管理效率。3）、提升了安全过滤的性能防火墙板卡是基于网络设备的Crossbar全互联背板架构，确保防火墙模块与被保护对象之间高速无阻塞数据交换。4)、安全管理透明化和个性化并通过防火墙板卡和认证计费系统的联动，实现了从安全管理IP 到安全管理到账户。 IPFIX技术优点在核心交换机部署IPFIX板卡流量透明化，有如下技术优势：1）异常流量准确分析数字化校园完全依赖于计算机网络，维护人员希望在网络性能突然下降的时候找到问题所在，并迅速解决问题。利用网络透明化解决方案提供的某段时间内的流量、应用趋势分析，可非常直观的看到网络流量是否有突然增长或突然下降的现象，并进一步分析出是哪些用户产生了最多的流量、使用了哪些应用以至于网络运转出现性能问题。根据最终分析结果，可快速的解决掉网络异常问题，保证网络正常的运行！例如学校网络电视台反馈图像调用变得非常缓慢，需要要等十几秒，甚至调用失败。网管人员可以利用IPFIX监控系统，查看实时流量定位数据流量不正常的IP地址，关闭该IP流量，让网络流量恢复正常。2）服务器优化有据可依 利用 IPFIX 流日志以及网络透明化长期监控网络带宽而形成的各类趋势报表， 如基于设备接口的长期流量入出趋势，长期流量入出趋势分析，各类应用百分比，有助于网络管理员跟踪和预测网络链路流量的增长，从而能有效的规划网络升级。如学校可能多套系统安装在一台服务器上，性能无法满足学校应用，信息中心需将服务进行分离，是将哪个服务分离开，还是将三个服务都单独分开？网管可利用核心交换机的IPFIX功能，统计分析该服务器中三种应用的网络流量比率，做出合理规划。3）精确定义流量，链路故障预警更有效 网络透明化解决方案，可以使网络管理员及时掌握网络负载状况，对核心网络的重点链路进行统计，各类TOP应用百分比，使用各类应用的网内用户、服务器的流量趋势及统计值，迅速发现网络当前的使用状况和不同链路的使用率变化趋势，尽早发现网络结构的不合理，或是网络性能瓶颈，尽快做出网络优化方面的决断，最终实现网络的优化使用，为用户提供高品质的网络服务，并且避免了网络带宽和服务器瓶颈问题。学校网管软件都有链路故障预警的功能，但问题是，如何设定一个合理的流量告警阀值，设置过大或过小都无法起到很好的作用，仅凭经验始终无法起到很好的预警效果。通过核心交换机IPFIX功能，可以轻松监控并分析每条链路的流量走势，根据每条链路的平均流量峰值，在网管系统上设置流量预警阀值，精确地进行链路故障的预警。在链路真正出问题之前就准确定位到故障隐患点，及时排除故障。4）管理和优化网络首先要进行测量。 “无法被量化的将无法改进”。要进行网络整体流量分析，即实现流量的分布分析和构成分析，则基于流技术是当前的最优选择，可以实现全网流量的精细化监控：流量分布情况和流量构成情况。IPFIX作为目前标准化的一种网络流量监控标准，统一了流量监控标准，通过使用单一的、一致的模型，简化了流输出架构，它为高速网络用户带来价值。目前锐捷网络已经提供了IPFIX功能，拥有完善的网络透明化解决方案，从网络管理、网络规划、网络监控保障张家界航院关键业务高可用。五、制定方案与实施六、应用部署与运行保障（一）校园网应用部署在数字校园建设过程中，应用系统数据资源的使用、集成和共享极易出现瓶颈，随着应用的增多，“数据资源孤岛”也日渐突现，一定程度上制约着数字校园的发展。因此，实现各应用系统之间的数据资源有机整合成为数字校园建设应首先解决的关键问题。 （二）校园