校校通网络方案

第 1 页 共 17 页 校校通网络方案校校通网络方案 摘要 从总体上说明了仙桃教育 校校通 网络的需要 建设思想 设计原则 网络 结构 技术方向和设备选择 关键词 综合信息 网光纤网络系统宽带接入校园网建设 校校通 网络 建设是教育综合信息网络的基础 是开展教育宽带综 合业务的关键 仙桃市教育 校校通 综合信息网由 城乡光纤网络系统 宽带接入子工程 校园网建设子 工程构成 以下是校园网建设子工程构成技术 中 小学校园网络作为一种在中小学应用的信息网 有其 特定含义和应用范畴 概括起来有四个方面的典型应 用 第一 校园网是为学生学习活动服务的 是一种 学习工具 她不但是学生与他人之间的交流工具 同 时也是学习资源的提供者 有利于学生进行探索学习 和协作学习 第二 校园网是为教师的教学和科研活 动服务的 如提供教学资源 辅助教师备课 参与课 堂教学活动和支持教师再学习活动等 第三 校园网 是为学校教育教学管理服务的 如辅助学校的学生学 籍管理 人事管理 财务管理等 第四 校园网是沟 通学校与外面的窗口 利用她既可以从校外获取各种 信息 也可以向外发布各种信息 综上所述 我们可 第 2 页 共 17 页 以将校园网定义为 一种为学校学习活动 教学活动 科研活动和管理活动服务的校园内局域网络环境 且 它是建构在多媒体技术和现代网络技术之上并与因特 网连接的 对于校园网建设来说 其应用是目的 网络环境是基础 网络教学资源是核心 而人员培训 与网络维护是保障 评价一个校园网的成功与否 可 从下面四个环节来考虑 网络环境建设 网络畅通保 障机制 网络教学资源和网络应用 因此 一个学校 在设计校园网时 也应从这四个环节去考虑 缺一不 可 而传统的网络建设只是指网络环境建设这一个环 节 忽视了其它几个环节 目前 校园网的建设与 应用被越来越多的中小学视为实现教学改革 提高教 学质量以适应时代对人才培养需求的关键 然而 很 多中小学对校园网建设的规划不完整 仅停留在底层 的硬件环境阶段 所以难免造成今天我们看见的种种 问题 如 重视硬件投入 轻视软件资源建设 据有关调查显示 大部分的计算机教育资金投资在计 算机硬件环境上 软件的资金投入远远低于计算机硬 件的投入 而教师培训的资金投入更是微乎其微 不 少学校在网络硬件设施上不惜花费上百万 上千万 在各种软件资源的建设上却不肯花钱 造成软件资源 的严重缺乏 校园网的使用效率低下 由于对软 第 3 页 共 17 页 件资源建设和教师计算机技术培训的忽视 建成的校 园网设备闲置 没人用 也没资源可用 计算机只作 为普通的文字处理工具 校园网根本就是一种摆设 没有充分发挥其应有的作用 使用效率极低 从校 园网络环境建设 校园网络保障体系 教学资源和校 园网络应用等四个环节来探讨校园网络建设策略 其 目的是 第一 在宏观上把握正确的校园网络建设方 向 制定行之有效的建网 护网和用网的实施方案 第二 在微观上切实保证校园网的顺利建成并发挥其 应有的作用 实现促进教学改革 培养信息社会所需 人才的最终目标 二 中小学校园网络的基本框架 根据中小学校园网 络的四类典型应用即可确定中小学校园网的基本框架 它是一个由若干个多功能教室 若干个计算机网络教 室 一个虚拟图书馆 一个办公网 一个信息中心和 一些其他应用构成的局域网络系统 并通过一个边界 路由器与因特网相连 校园网不是一个自运作和自封 闭的系统 也不是一个对因特网完全开放的系统 而 是一个在与外界交流信息过程中保持相对独立的网络 系统 其中学校办公网 虚拟图书馆 电子备课室和 计算机网络教室等一般各自为一小型局域网 由一台 服务器与若干台微机工作站组成 二 小学校园网络 第 4 页 共 17 页 基本框架中 虚拟图书馆 将大量的图书资料以数字 化的形式存储在资源服务器上 或通过 Video 服务器 提供各种多媒体信息资源 学生与教师通过计算机网 络可以方便的对资料进行查询 检索和使用 电 子备课室 为教师提供利用网络资源和各种工具进行 课程设计与开发的环境 它由采集压缩系统 图像处 理系统 光盘制作系统 教师备课系统 服务器和若 干台多媒体计算机组成 学校办公网 通过在校园 网上运行的综合信息管理系统 学校的教学管理和日 常的管理实现办公自动化 如学生学籍管理 课程安 排 人事管理 财务管理 固定资产管理等 同时可 在网上进行信息发布 其他应用 如校园卡系统 利用校园网和智能卡技术 形成学校内部完整的校园 卡系统 通过一张 IC 卡 可以作为学生证 上机证 借书证 电话卡 就餐卡等 使学校全面实现电子信 息化管理 另外 边界路由器是整个校园网的 门 卫 它负责校园网的安全 它的 过滤 功能只允 许那些 干净 合格的信息自由出入校园网 它既 是校园网与因特网沟通的桥梁 也是校外教师和学生 远程接入的通道 通过它教师和学生在家中也可以进 行信息交流 工作和学习 三 校园网络规划的策略根据校园网络四要素 如果 第 5 页 共 17 页 只考虑校园网建设的网络拓扑和如何施工的方案 而 不考虑如何建设资源 如何培训教师和网络管理人员 以及如何应用校园网络 那么整个校园网络的建设方 案是不完整的 因此 校园网网络建设方案应包括 网络拓扑结构 布线系统和设备选型方案 网络维护 管理方案 资源建设方案 人员培训方案 校园网应 用方案 1 建设原则选择的策略校园网络建设是一 项大型网络工程 其设计是否合理对校园网络的未来 发展和产生的效益起着极为重要的作用 因此 一般 应采用 整体规划 分布实施 的方针 其总体设计 方案的确定 不仅要考虑到近期目标 还要为系统的 进一步发展和扩充留有余地 整个校园网络的建设不 是一朝一夕可以实现的 必须分步实施 设计中需要 考虑各阶段的情况 适应长远发展 进行统一规划和 设计 在网络规划时率先考虑的有三个原则 实用性 原则 开放性原则和先进性原则 实用性原则 校园网络建设应当作工程项目来完成 而不是当作研 究或实验课题来作 网络应用和服务在整个网络建设 中应置于非常重要的地位 这是因为只有应用才是网 络建设的最终目的 网络基础设施是为最终应用服务 的 因此 实用原则强调设计目标和设计结果能满足 需求并且行之有效 开放性原则 校园网络应具有 第 6 页 共 17 页 良好的开放性 这种开放性靠标准化实现 使用符合 这些标准的计算机系统很容易进行网络互联 为此 必须制定全网统一的网络体系结构 并遵循统一的通 信 协议标准 网络体系结构和通信协议应选 择广泛使用的国际工业标准 使得校园网络成为一个 完全开放式的网络计算环境 开放性原则包括采用开 放标准 开放技术 开放结构 开放系统组件 开放 用户接口 先进性原则 建设校园网络 尽可能 采用成熟先进的技术 使用具有时代先进水平的计算 机系统和网络设备 这些设备应该在相当长的时间内 保证其先进性 开发或选购的各种网络应用软件也尽 可能先进 并有相当长时间的可用性 先进性原则包 括设计思想先进 软硬件设备先进 网络结构先进 开发工具先进 在方案设计过程中 还有几项设计原 则是必须考虑的 它们是 可靠原则 网络的运行 是稳固的 安全原则 包括选用安全的操作系统 设置网络防火墙 网络防杀病毒 数据加密和信息工 作制度的保密 高效原则 性能指标高 软硬件性 能充分发挥 可扩展性 能够在规模和性能两个方 向上进行扩展 建设原则是网络规划和方案制定的 方针 不同的原则侧重会产生不同的方案 每个学校 应先根据自身的情况选择合适的原则来指导校园网络 第 7 页 共 17 页 规划 2 网络技术选择策略目前 在传统以太网基 础上又出现了许多新的网络技术 典型的有 交换式 以太网 快速以太网 千兆网和 ATM 等 不同网络技 术的采用将直接影响到校园网络的投资和性能 局域网交换局域网交换非常适合于工作组和桌面机 环境 但是不能用它来解决所有问题 特别是不能满 足主干网和广域网连接的要求 其缺点如下所述 1 网络连接所支持的物理距离有限 扩展性能差 不支 持广域网连接 2 无传输优先级保证 不适合于多媒 体应用环境 3 流量缓冲器小 没有流控机制 不能 满足主干网的要求 4 不具备有效的广播管理能力 千兆以太网 千兆以太网是以太网标准的扩展 保 留了以太网的帧格式 流量控制及链路层管理 因此 与 10Mbps 100Mbps 是完全兼容的 网络结构及地址 都可以在千兆位交换设备上使用而无需改变 所以 千兆位以太网与以前的以太网相同 所不同是它的传 输速率为以太网的 100 倍 快速以太网的 10 倍 网 络管理者可以利用已有的知识和经验来管理和维护千 兆网络 千兆以太网的出现 解决了网络主干的带宽 问题 千兆以太网在物理层支持三种传输介质 单 模或多模光纤上的长波激光是 CiscoFusion 体系结构 的有机组成部分 它既是一种技术 也是一种解决方 第 8 页 共 17 页 案 可用来构建由交换机 路由器和相应的网络管理 应用组成的大型可扩展的交换式企业网 网络正在从 共享介质结构向交换结构迁移 然而 交换机工作在 OSI 参考模型的第二层 它们本质上是链路层数据帧 转发设备 扩展性能不足 不能满足大中型网络的需 求 在传统的集线器 路由器网络里 用户组被分割 成由路由器连接起来的广播域 此种方式让每一组的 用户在其集线器或环中共享带宽 减少了竞争和冲突 的可能 交换式 LAN 则没有广播域 故而网络深陷于 由诸如 IPX 等对话频繁的协议造成的广播泥潭里 作 为解决之道 VLAN 技术应运而生 VLAN 首先针对于 网络的改变进行管理 即有关整个网络范围内的用户 增加 移动和物理位置变化的管理 借助于 VLAN 技 术 不仅可以减少改变的管理费用 还能够保证原有 的访问安全性以及集中化的策略控制 其次 VLAN 还应当针对于园区网的带宽和性能进行管理 即在与 用户位置无关的前提下 能对广播和多址广播进行限 制 2 方案特征 信息中心 或称为网络中心 它 是整个校园网的 心脏 一般由资源服务器 Web 服务器 数据库系统及主干交换机等构成 所有学校 内部的计算机局域网都汇集到网络中心 由它负责整 个校园网的信息交换与保障网络的正常运作 多 第 9 页 共 17 页 功能教室 多功能教室是指配有多功能投影系统或大 尺寸彩色电视系统的教室 多功能投影系统是以计算 机为核心的 包括多媒体投影机 录像机 影碟机 视频展示台 功率放大器 大屏幕和控制系统等设备 的视听演示系统 也有的是一台微机与一台大尺寸彩 色电视机连接 构成一套简单的演示系统 其特点是 可与校园网或闭路电视系统相连 单台微机供讲课者 使用 用于演讲 学术报告 普通课件演示及计算机 教学等 计算机网络教室 计算机网络教室是指计 算机教室连成的局域网 也是学校应用得最多的局域 网 教学内容直接从网络上发布 在某些计算机网络 教室中 另配有音视频通道 可将教师用机或学生用 机屏幕上的内容通过该通道广播到其他机器上 并支 持分组 因此通常也称为多媒体电子教室 典型产品 有 TopSchool 和 HiClass 等 这类教室主要用于信息 技术课教学 学生上机练习以及其它课程的辅助学习 等 学生在这里可以灵活的进行多种学习方式 如个 别化探索学习和协作学习等 多层交换 人们越来 越多地采用交换机来建设网络 较之于路由器 交换 机可以提供更高的网络带宽和更快的转发速率 而价 格更便宜 但是 通常交换机缺乏广播限制机制 这 样就会形成一个平面网络 网络性能不高 也没有安 第 10 页 共 17 页 全性可言 因而不适应大型的网络环境 近几年以 来 用于转发流量的网络技术发展迅猛 其原理大多 数都是基于基本的桥接或路由机制 从定义上讲 一 般的局域网交换就是第二层桥接 数据帧是利用第二 层 MAC 地址来转发的 而第三层交换 几乎总 是路由 也就是说 数据帧是利用第三层地址来转发 的 第三层交换技术大致分为三大类 基于 ASIC 的 路由 直通式路由和标记交换 基于硬件的路由是 最常见的第三层交换 它与传统的路由基本上是一样 的 数据帧是根据第三层目标地址来转发的 而路由 发现协议 如 RIP OSPF 等 用来决定网络拓扑和目 标可到达性 二者的唯一区别在于硬件路由的帧转发 功能是在 ASIC 里完成的 而不是象传统路由一样是 借助于软件计算 硅芯片技术的发展使得采用大规模 集成电路来完成以前只能借助软件才能执行的复杂功 能成为可能 这样一来 既大大提高了路由的处理速 度 又降低了设备的成本 直通式路由充分利用了 某些面向连接的网络如 ATM 的优势 从中介的路由器 旁路 直接在通信终端之间建立虚电路 路由器中继 数量的减少改善了网络性能和扩展性 值得注意的是 只有在面向连接的网络里才能实现直通式路由 因此 迄今为止唯一已经完成标准化的就是 MPOA NHRP 第 11 页 共 17 页 在标记交换模型中 网络给源和目的子网之间的路径 分配标记 利用这些标记来转发数据包 中间的路由 器预先计算好转发方向 然后利用标记 进行第二层 的交换 而不是第三层地址来转发数据帧 标记交换 有助于提高大型互连网络的传输性能和扩展能力 但 是迄今为止 相关标准还有待制定 3 结构化布线 策略校园网的信息通道是整个校园网的基础 因此 由各种传输介质 线路管理硬件 连接器 插座等一 系列设备组成的布线系统就成为整个信息流通的必经 之路 一旦通道阻塞 整个校园网就会陷于瘫痪 布 线的混乱会埋下事故的隐患 好的布线系统不仅方便 日后校园网的维护 检修故障 更有利于未来校园网 的扩充和升级 因此 校园网的设计与建设中 要首 先考虑校园建筑物地理位置特点 科学 合理 规范 有序的建设符合标准的布线系统 只要先打好路基 才能修起通畅的高速公路 结构化布线在系统设计 设备选型 施工安装过程中要统一严格按国际标准 建立详细文档 确保所有设备的标准性 既有利于与 外部世界的信息要沟通 也便于今后网络系统的维护 和扩展 故须采用大多数厂家支持的国际标准协议及 标准接口 把各类计算机 程控交换机 联接入网 并保证以后的机器方便入网 随着网络技术的发展 第 12 页 共 17 页 及应用水平的提高 网络可以方便地进行升级扩充 布线系统应能适应这种变化 既在网络设备的扩充和 网络主干速度扩充等变化时 不用对布线系统重复投 资 特别地 可平滑过渡到未来 ATM 标准的高速网络 主干 可以充分保护现有的信息系统投资 随着网 络的建立和网络应用的开展 网络的管理和维护的工 作量较建立网络本身要大得多 结构化布线系统管理 作为网络管理的基础显出其重要性 在完整详尽的文 档的配合下 先进的布线系统可以帮助管理员走出管 理的误区 提高管理的质量和效率 通过结构化布线 系统 可以随意改变网络的逻辑拓朴结构 调整实际 配置 快速排除故障 重新安排网络上的信息流交通 实现对于网络和布线的动态管理 4 建设内容选择 策略中小学校园网络要建设的内容很多 除了网络主 干建设外 还有如表 1 所示的一些典型项目 在有限 经费下 何者先建设 表中的建设内容是上面校园网 基本框架的项目具体化 主要用途是指最直接的应用 而不是惟一的应用 约束条件是指在有合适经费投入 并能确保网络畅通的情况下影响其应用的主要因素 这是学校在有限的经费下 选择何者先建设的重要依 据 学校应根据经费 现有基础及人员情况详细分析 需求和约束条件 选择合适建设项目 四 校园网的 第 13 页 共 17 页 资源建设策略校园网价值的真正体现就在于丰富的软 件资源 因此 资源的建设尤其重要 校园网的资源 包括 多媒体教学资源库 提供各类 CAI 课件 视 频点播资料 教师备课教案 多媒体素材等各类资源 图书情报信息库 提供全面的图书查阅和检索服务 管理信息库 提供全校教学 科研 行政 后勤 财务等多项管理信息资源 动态综合信息库 提供 校内新闻发布 问题讨论 师生之间的 E mail 交流 常用软件下载等 这么庞大的资源到底如何建设 从国外资源建设的经验中发现 要走引进与自主建设 相结合的路 联合多方面的力量 共同建设资源 一 般有三种途径 第一是链接 将学校的服务器与 Inter 上大量免费的教育教学资源网站进行链接 直 接实现教育教学资源共享 有关此类 Inter 站点的选 择 可通过专家介绍或者搜索引擎搜索 再由校园网 的维护人员负责定期更新 第二是镜像 通过与 Inter 上一些高水平 高质量的教育资源库建立全部 或者部分的镜像 以获取更新 更专业化的资源 当 然 有些站点需要付费才能被镜像 第三是自主建 设 它必须由全体教师共同完成 通常学科教师是这 类资源建设的主力军 他们经过教育技术理论与技术 培训 掌握计算机操作技能 再结合丰富的学科教学 第 14 页 共 17 页 经验 可以制作出教学所需的各类课件 此外 学校 还可以在校园网络中心设立资源建设小组 根据教学 需求 专门负责收集市场上的优秀的 CAI 课件 资 源建设中还应该考虑创建良好的资源搜索引擎 使建 好的资源库发挥充分的作用 总之 资源的建设是一 个长期的 不断更新的过程 丰富的资源库不是一天 可以造就的 五 校园网的维护与保障策略只有保障校园网的畅通 才能应用校园网为教学服务 校园网的建设完成以后 保障工作成为与资源建设并重的任务 它涉及到 校园网的管理策略 许多学校设有电教中心 但是 传统的电教管理模式不能适应校园网的管理需要 因 此 校园网的管理应该成立专门信息中心或网络中心 来负责 需要 2 3 名专职技术人员及若干计算机教师 来保障校园网的畅通 校园网的管理包括网管人员 网络及电教设备 相关资料等的常规管理 同时也包 括电子邮件 网络资源及网络计费等的管理 日常 维护策略 随着校园网功能的不断拓展 日常的维护 工作变得十分庞杂 网站上所有栏目都需要定期更新 而且不同栏目还要由不同的人来负责 这些工作并不 是一两名计算机教师就可以完成的 有条件的学校可 以通过由计算机教师带队的课外活动小组来完成部分 第 15 页 共 17 页 维护工作 这样既锻炼了学生的动手能力又适当减轻 了计算机教师的工作 有利于校园网能长期发挥作用 技术人员培训策略 技术人员保障 策略 由于社会对这网络管理技术人员的需求十分迫 切 学校往往面临网络技术人员严重流失的问题 如 何解决呢 一方面 通过提高酬金 政策倾斜等优惠 条件保证留住至少 1 名技术骨干 另一方面 依托专 业网络公司 高等学校或聘请的专家顾问 建立长期 的合作伙伴关系 以获得技术支持的保障 网络技术 人员的流失是不可避免的 但学校应该有正确的管理 和激励机制来对待这类问题 将损失减到最低程度 六 有效应用校园网络的策略校园网的应用是整个校 园网建设的出发点和归宿 建好的校园网却没人用 这无疑是校园建设的最大失败 无论何人 在网络性 能 带宽和资源均有保障的前提下 要有效应用网络 还有三方面的因素 第一是应用网络的兴趣和动机 第二是应用网络的基本技能 第三是有足够的机会和 时间 因此 要让管理干部 学科教师和学生都充分 使用校园网 可以从培养兴趣及激发动机 培训使用 能力和提供充足的时间与机会三方面来考虑 1 通 过合理的机制激发应用校园网络的兴趣和动机学校可 以组织讲座和经验交流 让教师亲身体会到奇妙的 第 16 页 共 17 页 丰富多彩的网络 引起对网络的强烈好奇心和兴趣 接着 因势利导 激发动机 动机是一种引发并维持 活动的倾向 它是一种推动人活动的内部动力 是一 种激励和指引人进行某种活动的需要 动机可分为外 部动机和内部动机两类 学校通过