校園網解決方案分析
沐小七
校園網工程是一項技術性較強的綜合工程，它涉及到網絡交換設備、路由設備、服務器與工作站、校園網應用軟件、傳輸介質等許多方面。選擇一個理想的、適合學校特點的校園網方案需要做大量的工作。本文就針對這一問題做比較深入的分析，希望對大家有所幫助。
一、 園網建設的原則
校園網的建設，應該按照以下原則實施。
1. 既要着眼於未來，又要從學校實際需要出發，最大限度地提高投資效益。
2. 在技術水平上，主要設備，包括網絡主幹設備和主要服務器等，要選擇具有先進水平的產品，而且技術必須成熟、穩定和可靠。
3. 注重網絡安全。建設中應根據佈線與網絡產品的特點，儘量消除外界對網絡的干擾。
4. 網絡帶寬分配要合理，滿足各項應用的需要，能夠平衡負載。針對學校的規模與佈局，可以選擇兩級或三級結構。
二、 園網的整體結構分析
一般的校園網拓撲結構如圖1所示。
圖1
1網絡部分
（1）主幹交換機
根據規模與應用有下列幾種選擇。
①有三層交換的模塊化高檔產品，其中包括以下產品：3Com 公司的CoreBuilder 9000系列和Switch 4000系列、Cisco公司的Catalyst 6000 系列，以及Intel公司的NetStructure 6000系列等。 該類產品的特點是：有三層交換功能，背板帶寬30Gbps以上，包交換、轉發速度快，達15Mpps以上，可以靈活組織端口種類與數量，組網靈活，性能高。但價格昂貴，適用於規模較大的大專院校。
②固定端口的中檔千兆交換機，例如，3Com SuperStack Ⅱ 9300系列、Cisco Catalyst 4000系列以及Intel Express千兆交換機等。該類產品的特點是：有較高的背板帶寬，達20Gbps以上，轉發速度達10Mpps以上，但端口要預先選定，適當留出擴充端口。價格適中，適用於大、中專、技校的中規模網絡。
③固定端口且帶有千兆連接端口的高性能百兆交換機，例如：3Com SuperStack Ⅱ 3900系列、Cisco Catalyst 3500XL系列和Catalyst 2900XL系列及Intel Express 510系列等。這一類產品的特點是：價格相對較低，有2個以上千兆端口，可用於距離較遠處或速率要求高的信息點，適合在中小學校園網中做骨幹交換。
（2）二級交換機
重要的場合應使用百兆交換機，如果主幹使用光纜，則還要有千兆光纜口，能夠與主交換機相連。主要產品有3Com SuperStack Ⅱ 3300、Cisco Catalyst 2900XL系列和Intel Express 510T。它們主要用於以下場合。
①學生宿舍樓交換機，最好提供千兆上連線路，百兆交換連入三級的學生宿舍，如果三級使用集線器，而且要求保證比較好的多媒體應用的實現，應該儘量使用端口數量較少的集線器，以減少訪問衝突。
②家屬區交換機，爲了節省開支，可以幾棟樓房公用一個交換機，有該交換機提供千兆上連線路，百兆交換機爲每棟樓房提供百兆獨享帶寬，與樓房交換機或集線器相連。
③計算機教室，使用千兆線路與主幹相連，如果與主交換距離近，可以用新的1000Base-T或多條100Base-T使用串徑技術，以節省資金。
（3）三級交換或集線器
在應用要求比較高的場合，例如計算機教室，要使用無盤Windows 95，而且站點較多，或學生宿舍和家屬宿舍用戶，要求使用VCD/DVD視頻點播功能等情況，則最好使用100Mbps交換機，也可以使用100Mbps集線器，以降低成本，但也要注意使用端口數量較少的集線器，以減少訪問衝突。
（4）傳輸介質的選擇
理想的主幹電纜是光纜，它連接距離遠、傳輸帶寬高，抗干擾能力強；可以使用4芯或6芯光纜，留有一兩對用於容錯或將來使用串徑技術，以提高可靠性、增加網絡帶寬。目前在千兆的速率下，62.5/125多模光纜最遠可以傳輸220米；50/125多模光纜最遠可以傳輸550米；9/125單模光纜最遠可以傳輸5000米。應根據距離分佈情況，選擇不同的光纜與工作模式。
對於二級以下的分支線路，應該選用五類或超五類雙絞線。在100Mbps速率下，流行的有源集線器或交換機可連接100米遠。
2. 服務器和工作站部分
服務器的選型與數量同樣要根據學校的規模、具體應用而定。一般應注意以下幾個方面。
（1）主服務器用來承擔學校的網絡管理（如用戶的接入與控制等）、信息管理（如數據庫管理）和高速數據的存取管理等。如果任務很重，可選用高檔服務器或多個服務器。在主服務器的選擇上要注意以下幾個問題。
①處理器。目前主要有64位處理器和Intel 32位架構PentiumⅡ、Pentium Ⅲ Xeon CPU以及32位非Intel 系列處理器，如AMD。其中64位架構處理器性能上有明顯的優勢，但是價格較高。Pentium Ⅲ Xeon CPU由於擁有大容量的高速緩衝（512KB、2MB或更高），在多任務時優勢明顯。建議採用普通Pentium Ⅲ的多CPU 方案，性能價格比較高，能夠滿足校園網應用的基本要求。
②硬盤存取子系統。應該選用高速的SCSI接口，最新的標準是160MBps，可以選擇流行可靠的Ultra 2 SCSI接口與相應的硬盤。爲了進一步提高存取速度，可以使用RAID技術，這樣能顯著節省存取時間，使實際存取速度儘量接近接口速度。爲了提高服務器的整體效能，可以使用帶I/O處理芯片、有一定存取緩衝的硬件RAID卡。例如HP公司的HP LH 3000、LH 6000等，它們集成了RAID卡，並帶有I960芯片和32MB緩存，能夠滿足VOD級多媒體信息存取的要求。
③網絡接口卡。一般服務器帶有集成或外擴的10/100Mbps自適應網卡。爲了提高網絡主幹的響應速度，應爲其加裝千兆網卡，如3Com 3C985－SX和Intel PRO/1000 千兆服務器網卡等，或高檔服務器網卡，即100Mbps多端口串徑服務器網卡，如Intel PRO/100雙口服務器適配器，在全雙工下可達400Mbps帶寬。爲了全面提高服務器的性能，應選帶I/O處理芯片的網卡，例如Intel PRO智能服務器適配器，它帶有I960 I/O處理器，能夠大大減輕CPU的負擔。還應當注意到千兆網卡有的採用64位PCI接口，因爲理論上千兆網卡在全雙工模式下已經超過了32位PCI的132MBps的標準，所以服務器應該有64位PCI接口。
（2）部門服務器
用於網站的建立、電子郵件、文件傳輸和多媒體制作等其他組成部門應用，同樣應根據任務選擇，可以選用雙CPU架構的服務器，用SCSI接口硬盤，百兆高性能服務器網卡。
（3）工作站
學生機應滿足Windows 98平臺教學軟件的應用，辦公用機根據具體應用而定。
3外接部分
校園網與外界的接入是校園網的重要部分，應當根據當地的具體通信條件和優惠政策，結合應用綜合考慮，目前主要的接入手段有以下幾鍾。
（1）光纜直接接入。部分發達地區已建成了光纜架設的城域網，這種方式的接入速度很快，能夠達到100Mbps以上的速率。
（2）ADSL接入。在有這種接入條件的地方，ADSL是一種理想的方案，尤其是適用於連接Internet和VOD應用。在理想的情況下，它可以提供1Mbps的上連速率和8Mbps的下連速率。
（3）電纜調制解調器接入。有些地方能使用有線電視系統，使用尚未使用的低、高頻段，能夠達到2Mbps左右的上傳速率和30Mbps左右的下傳速率。
（4）ISDN接入。目前是國內廣泛使用的一種接入方法，基本的ISDN能提供128Kbps的速度，現在不少地方有優惠政策，使用費用較低。可以使用多通道、多線路捆綁的方法，得到更大的帶寬。通過使用模塊化路由器，可以靈活組織ISDN端口，例如華爲R2630系列。
（5）DDN接入。是一種高效、可靠的接入方法，速率爲64kbps~2Mbps，只是通信線路費用高。
4. 軟件部分
（1）網絡操作系統
一般採用Windows NT 4.0或Windows 2000，其主要特點是：支持多處理器，爲今後升級網絡服務器提供支持；支持多任務，且多任務運行可靠；工作站端支持多種操作系統，如MS-DOS、Windows 95/98、Windows NT、OS2和Unix等；內置Internet功能，如內置的IIS提供完整、豐富和易用的Web解決方案，實現Web、FTP等服務；中文操作界面，安裝、維護和使用方便。
（2）單機操作系統
採用Windows 98，其主要特點是：全新的圖形窗口用戶界面，使用簡單快捷；良好的兼容性，不但能運行32位應用程序，也能兼容舊的Windows和DOS應用，支持長文件名、多任務和多媒體應用等；支持即插即用，爲板卡安裝帶來方便；有較強的網絡功能，提供簡單、方便的對等網功能。
（3）應用軟件可以使用集成軟件，如微軟公司的BackOffice集成軟件、CVES2000校園網軟件；也可以分模塊選購，如苦丁香系列軟件等。
三、 工程實例
下面，以鄭州市衛生學校校園網工程爲例，介紹一個校園網的具體實施案例。該網絡拓撲結構，如圖2所示。
圖2
1. 主交換機
採用3Com公司的SuperStack Ⅱ 9300千兆交換機，由於學校建築物分佈集中，所以選擇12個1000SX端口，通過光纜連接圖書館、臨牀樓、辦公樓、多媒體教室、網絡中心和主服務器等；二期工程通過兩條光纜連接學生樓與家屬樓。
2. 二級交換機
採用了3Com公司的SuperStack Ⅱ 3300/3300XM/1100/3900等型號的交換機，其中SuperStack Ⅱ 3300/1100/3900帶有千兆端口，或可以通過千兆模塊連接主交換機SuperStack Ⅱ 9300，形成千兆網絡主幹，具體分配如下。
網絡中心使用SuperStack Ⅱ 1100，該機有12個10Mbps交換、2個10/100Mbps交換口，用來連接中心的Web服務器等和路由器，通過千兆模塊連接SuperStack Ⅱ 9300。圖書館使用SuperStack Ⅱ 3300和3300XM形成堆疊，滿足30個多媒體電子閱覽室與辦公需要，通過千兆模塊連接SuperStack Ⅱ 9300。臨牀樓採用SuperStack Ⅱ 3300，連接臨牀辦公室，通過千兆模塊連接SuperStack Ⅱ 9300。辦公樓採用SuperStack Ⅱ 3300和3300XM形成堆疊，提供辦公管理，通過千兆模塊連接SuperStack Ⅱ 9300。多媒體教室採用2臺SuperStack Ⅱ 3300、1臺SuperStack Ⅱ 3300XM形成堆疊，爲60個多媒體工作站和大屏幕教室提供連接，通過千兆模塊連接SuperStack Ⅱ 9300。家屬樓使用SuperStack Ⅱ 3900，爲每個門棟提供2條100Mbps線路，在全雙工下獲得400Mbps帶寬。使用已經配置的千兆口，再通過模塊增加一個口；通過串徑增加可用帶寬。學生樓使用SuperStack Ⅱ 3900，爲每個樓層提供2條100Mbps線路，增加帶寬，同樣增加一個千兆模塊，增加連接SuperStack Ⅱ 9300的帶寬到2G/4Gbps。
3. 三級交換機
使用帶有串徑功能的D-Link公司的DES-1016和1024交換機，爲學生樓的每個宿舍、家屬樓的每個用戶提供100Mbps交換連接，通過2個100Mbps線路連接二級交換機SuperStack Ⅱ 3900。這種連接保證了VOD級應用的實現。
4. 服務器
採用 HP LH 3服務器，它支持4個CPU（原配一個Pentium Ⅲ 450MHz），12個外熱插拔硬盤位（加裝了6個18GB硬盤），集成有帶16MB緩衝的帶有I960I/O處理器的RAID卡，可以獲得很好的存取性能。爲其加裝了千兆網卡與主交換機相連。考慮到網絡建設初期任務不重，該服務器承擔全網用戶管理與數據庫管理、數據存儲等任務。
5. 部門服務器
Web、多媒體信息加工與其它部門服務器（圖書館、多媒體教室等），採用聯想萬全2200C服務器，它支持2個CPU（原配Pentium Ⅲ 600MHz），支持4個內插SCSI硬盤（原配18GB硬盤），集成10/100Mbps Intel服務器網卡，能夠基本勝任各自的工作。
6. 外部的連接
採用華爲R2630路由器，該機有1個10/100Mbps TX接口，3個模塊插槽，可以選擇多種接口模塊，根據本地電信優惠政策，加裝了4端口ISDN插卡，使用4條ISDN線路，與外界相連。該路由器還可以增加模塊，實現遠程接入等功能。
7. 主要安全措施
爲服務器與一、二級交換機安裝UPS（1000VA），主幹網絡留有冗餘線路，主服務器採用RAID 5技術，外連路由器帶有防火牆等安全措施，根據應用劃分了虛擬局域網（VLAN），合理地分配了網絡管理和訪問權限。