校校通网络方案

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 以下简称校园网络四要 素 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 如网上教学平台 学校业务管理系统 各种多媒体教学课件 信息数据库等 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 或多台 服务器与若干台微机工作站组成 二 小学校园网络 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 IC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IEEE802 3 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 LW 激光 称为 1000BaseLX 多模光纤上的短波 SW 激光 称为 1000BaseSX 均衡屏蔽的 150 欧姆铜缆 称为 1000BaseCX 但不同传输介质所支持的最大传输距离 相应网 络设备的性能和价格均有较大差异 需根据实际情况综合考虑 虚拟局域网 VLAN 虚拟局域网 VLAN 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 专用集成电路 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 专 用集成电路 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 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 多协议标记交换 MPLS 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 光纤 电缆等 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WWW 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 人员配制视校园网规模而定 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 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