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校园网解决方案分析

校园网工程是一项技术性较强的综合工程，它涉及到网络交换设备、路由设备、服务器与工作站、校园网应用软件、传输介质等许多方面。选择一个理想的、适合学校特点的校园网方案需要做大量的工作。本文就针对这一问题做比较深入的分析，希望对大家有所帮助。 一、 园网建设的原则

校园网的建设，应该按照以下原则实施。

1. 既要着眼于未来，又要从学校实际需要出发，最大限度地提高投资效益。 2. 在技术水平上，主要设备，包括网络主干设备和主要服务器等，要选择具有先进水平的产品，而且技术必须成熟、稳定和可靠。

3. 注重网络安全。建设中应根据布线与网络产品的特点，尽量消除外界对网络的干扰。

4. 网络带宽分配要合理，满足各项应用的需要，能够平衡负载。针对学校的规模与布局，可以选择两级或三级结构。 二、 园网的整体结构分析

一般的校园网拓扑结构如图1所示。

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图例： 10/20Mbps 1/2Gbps 200/400Mbps

100/200Mbps

2/4Gbps

图1 1、网络部分

（1）主干交换机

根据规模与应用有下列几种选择。

①有三层交换的模块化高档产品，其中包括以下产品：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。 该类产品的特点是：有三层交换功能，背板带宽30Gbps以上，包交换、转发速度快，达15Mpps以上，可以灵活组织端口种类与数量，组网灵活，性能高。但价格昂贵，适用于规模较大的大专院校。 ②固定端口的中档千兆交换机，例如，3Com SuperStack Ⅱ 9300系列、Cisco Catalyst 4000系列以及Intel Express千兆交换机等。该类产品的特点是：有较高的背板带宽，达20Gbps以上，转发速度达10Mpps以上，但端口要预先选定，适当留出扩充端口。价格适中，适用于大、中专、技校的中规模网络。 ③固定端口且带有千兆连接端口的高性能百兆交换机，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。这一类产品的特点是：价格相对较低，有2个以上千兆端口，可用于距离较远处或速率要求高的信息点，适合在中小学校园网中做骨干交换。

（2）二级交换机

重要的场合应使用百兆交换机，如果主干使用光缆，则还要有千兆光缆口，能够与主交换机相连。主要产品有3Com SuperStack Ⅱ 3300、Cisco Catalyst 2900XL系列和Intel Express 510T。它们主要用于以下场合。

①学生宿舍楼交换机，最好提供千兆上连线路，百兆交换连入三级的学生宿舍，如果三级使用集线器，而且要求保证比较好的多媒体应用的实现，应该尽量使用端口数量较少的集线器，以减少访问冲突。

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②家属区交换机，为了节省开支，可以几栋楼房公用一个交换机，有该交换机提供千兆上连线路，百兆交换机为每栋楼房提供百兆独享带宽，与楼房交换机或集线器相连。

③计算机教室，使用千兆线路与主干相连，如果与主交换距离近，可以用新的1000Base-T或多条100Base-T使用串径技术，以节省资金。

（3）三级交换或集线器

在应用要求比较高的场合，例如计算机教室，要使用无盘Windows 95，而且站点较多，或学生宿舍和家属宿舍用户，要求使用VCD/DVD视频点播功能等情况，则最好使用100Mbps交换机，也可以使用100Mbps集线器，以降低成本，但也要注意使用端口数量较少的集线器，以减少访问冲突。

（4）传输介质的选择

理想的主干电缆是光缆，它连接距离远、传输带宽高，抗干扰能力强；可以使用4芯或6芯光缆，留有一两对用于容错或将来使用串径技术，以提高可靠性、增加网络带宽。目前在千兆的速率下，62.5/125多模光缆最远可以传输220米；50/125多模光缆最远可以传输550米；9/125单模光缆最远可以传输5000米。应根据距离分布情况，选择不同的光缆与工作模式。 对于二级以下的分支线路，应该选用五类或超五类双绞线。在100Mbps速率下，流行的有源集线器或交换机可连接100米远。 2、服务器和工作站部分

服务器的选型与数量同样要根据学校的规模、具体应用而定。一般应注意以下几个方面。

（1）主服务器用来承担学校的网络管理（如用户的接入与控制等）、信息管理（如数据库管理）和高速数据的存取管理等。如果任务很重，可选用高档服务器或多个服务器。在主服务器的选择上要注意以下几个问题。

①处理器。目前主要有64位处理器和Intel 32位架构PentiumⅡ、Pentium Ⅲ Xeon CPU以及32位非Intel 系列处理器，如AMD。其中64位架构处理器性能上有明显的优势，但是价格较高。Pentium Ⅲ Xeon CPU由于拥有大容量的高速缓冲（512KB、2MB或更高），在多任务时优势明显。建议采用普通Pentium Ⅲ的多CPU 方案，性能价格比较高，能够满足校园网应用的基本要求。

②硬盘存取子系统。应该选用高速的SCSI接口，最新的标准是160MBps，可以选择流行可靠的Ultra 2 SCSI接口与相应的硬盘。为了进一步提高存取速度，可以使用RAID技术，这样能显著节省存取时间，使实际存取速度尽量接近接口速度。为了提高服务器的整体效能，可以使用带I/O处理芯片、有一定存取缓冲的硬件RAID卡。例如HP公司的HP LH 3000、LH 6000等，它们集成了RAID卡，并带有I960芯片和32MB缓存，能够满足VOD级多媒体信息存取的要求。

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③网络接口卡。一般服务器带有集成或外扩的10/100Mbps自适应网卡。为了提高网络主干的响应速度，应为其加装千兆网卡，如3Com 3C985－SX和Intel PRO/1000 千兆服务器网卡等，或高档服务器网卡，即100Mbps多端口串径服务器网卡，如Intel PRO/100双口服务器适配器，在全双工下可达400Mbps带宽。为了全面提高服务器的性能，应选带I/O处理芯片的网卡，例如Intel PRO智能服务器适配器，它带有I960 I/O处理器，能够大大减轻CPU的负担。还应当注意到千兆网卡有的采用64位PCI接口，因为理论上千兆网卡在全双工模式下已经超过了32位PCI的132MBps的标准，所以服务器应该有64位PCI接口。 （2）部门服务器

用于网站的建立、电子邮件、文件传输和多媒体制作等其他组成部门应用，同样应根据任务选择，可以选用双CPU架构的服务器，用SCSI接口硬盘，百兆高性能服务器网卡。

（3）工作站

学生机应满足Windows 98平台教学软件的应用，办公用机根据具体应用而定。

3、外接部分

校园网与外界的接入是校园网的重要部分，应当根据当地的具体通信条件和优惠政策，结合应用综合考虑，目前主要的接入手段有以下几钟。

（1）光缆直接接入。部分发达地区已建成了光缆架设的城域网，这种方式的接入速度很快，能够达到100Mbps以上的速率。

（2）ADSL接入。在有这种接入条件的地方，ADSL是一种理想的方案，尤其是适用于连接Internet和VOD应用。在理想的情况下，它可以提供1Mbps的上连速率和8Mbps的下连速率。

（3）电缆调制解调器接入。有些地方能使用有线电视系统，使用尚未使用的低、高频段，能够达到2Mbps左右的上传速率和30Mbps左右的下传速率。

（4）ISDN接入。目前是国内广泛使用的一种接入方法，基本的ISDN能提供128Kbps的速度，现在不少地方有优惠政策，使用费用较低。可以使用多通道、多线路捆绑的方法，得到更大的带宽。通过使用模块化路由器，可以灵活组织ISDN端口，例如华为R2630系列。

（5）DDN接入。是一种高效、可靠的接入方法，速率为64kbps~2Mbps，只是通信线路费用高。

4、软件部分

（1）网络操作系统

一般采用Windows NT 4.0或Windows 2000，其主要特点是：支持多处理器，为今后升级网络服务器提供支持；支持多任务，且多任务运行可靠；工作站端支持多种操作系统，如MS-DOS、Windows 95/98、Windows NT、OS2和Unix等；内置Internet功能，如内置的IIS提供完整、丰富和易用的Web解决方案，实现Web、FTP等服务；中文操作界面，安装、维护和使用方便。

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（2）单机操作系统

采用Windows 98，其主要特点是：全新的图形窗口用户界面，使用简单快捷；良好的兼容性，不但能运行32位应用程序，也能兼容旧的Windows和DOS应用，支持长文件名、多任务和多媒体应用等；支持即插即用，为板卡安装带来方便；有较强的网络功能，提供简单、方便的对等网功能。

（3）应用软件可以使用集成软件，如微软公司的BackOffice集成软件、CVES2000校园网软件；也可以分模块选购，如苦丁香系列软件等。

三、 工程实例 下面，以郑州市卫生学校校园网工程为例，介绍一个校园网的具体实施案例。该网络拓扑结构，如图2所示。

图例： 1/2Gbps

10/20Mbps

200/400Mbps

100/200Mbps

/4Gbps 2

图2 1、主交换机

采用3Com公司的SuperStack Ⅱ 9300千兆交换机，由于学校建筑物分布集

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份等方面保证华中科技大学校园网的可靠性。

开放性和可扩充性—主干网络设备的选型及其模块、插槽个数、管理软件和网络整体结构，以及技术的开放性和对相关协议的支持等方面，来保证网络系统的开放性和扩充性。

可管理性—网络管理基于SNMP，并支持RMON和RMON2，以及标准的 MIB。利用图形化的管理界面和简洁的操作方式，合理的网络规划策略，提供强大的网络管理功能。一体化的网络管理使网络日常的维护和操作变得直观，便捷和高效。 安全性— 内部网络之间、内部网络与外部公共网之间的互联，利用VLAN/ ELAN防火墙等对访问进行控制，确保网络的安全。

实用性—网络系统的设计在性能价格比方面充分体现系统的实用性，既要采用先进的技术，又能在经费允许的条件下实现建网目标。 校园网骨干的技术选型 – 千兆以太网

Gigabit Ethernet核心

千兆以太网技术—以太网从100Mbps升级到1Gbps，融合了两种技术，即IFFF802.3以太网和ANSIX3T11光纤通道。

协议架构—千兆以太网是在利用了光纤通道的高速物理接口同时，又保留了IEEE 802.3以太网帧格式，具备对已安装介质的向后兼容性，并利用了全/半双工载波侦听（CSMA/CD）传输机制。

传输介质与物理接口

目前千兆以太网的传输介质包括两种标准：IEEE 802.3Z和IEEE 802.3AB。 IEEE 802.3Z：1000BASELX(单模或多模)、1000BASTSX（多模）、 1000BASE CX（屏蔽铜缆）；IEEE 802.3AB 1000BASET（非屏蔽两绞线）。千兆以太网接口载体是由千兆接口转换器（GBIC）实现的。其中包括短波（SX），长波（LX），LH和铜缆(CX)物理接口。

服务类型（CoS）和服务质量(QoS)Gigabit Ethernet 除了提供高带宽以外，千兆以太网也支持以太网的服务类型和服务质量保证相关协议，如IEEE 802.1P，IEEE 802.1Q，IEEE 802.3X，IEEE802.3AB和资源预留协议（RSVP）等关键协议。 IEEE 802.1P使得以太网能够及时响应独立端站主机对网络发出的某个 QoS（服务质量）请求，该标准界定了组播（Multicast）分组管理。IEEE 802.1P还包括了最新定义的通用分配注册协议（GARP），它专用于GARP的特定应用，如GARP组播注册协议（GMRP），GARP WAN注册协议（GVRP），GMRP为组播MAC地址分组提供了注册服务。从而保证以太网上的多媒体应用需求。

IEEE 802.1Q已建立起了基于标准的VLANs，该标准以帧标签机制为基础，适合于以太网，快速以太网，令牌环和FDDI，也为交换机和路由器提供一种使VLAM标签化的方法。保证了多厂商的VLAN兼容性，GVRP已由IEEE 802.1Q支持，它提供了VLAN成员的注册服务。

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IEEE 802.3X 是以太网的一种流控机制。当客户终端向服务器发出请求后，自身系统或网络产生拥塞环境中，它会向服务器发出一种暂停帧，以延缓服务器的数据传输。千兆比设备对该机制的支持，补充了千兆比以太网的控制功能。 IEEE802.3AB的标准支持在5类非屏蔽双绞线上,传输千兆比以太网。 RSVP-资源预留协议, 以太网通过在帧位中标记数据流类型，使网络在传输中识别其优先级别，以保证高优先级的数据流优先占用带宽资源，弥补以太网对延时敏感的应用支持的不足。 网络设备选型-3Com

千兆比以太网相关协议，因此，华中科技大学千兆以太网设备采用了3Com网络产品。

主要设备如下：

l 千兆骨干网交换机采用2台3Com的核心交换机 （16-Slot Gigabit Base System）

l 接入局域网交换机采用3Com的SuperStack II 3900、SuperStack II 3300FX、SuperStack II 3300

l 楼层局域网交换机/集线器采用3Com 的SuperStack II Switch630、 SuperStack II 1100

l 网络管理软件采用3Com的Transcend? Enterprise Manager l Modem池（访问服务器）采用3Com的 SuperStack II Remote Access System 1500 设计方案 方案拓扑图

采用层次化网络设计，其优点是便于网络管理，优化网络t文件（附）。 网络系统组成性能，增强网络的扩展性。 网络拓扑图见pp

1、办公楼/计算机中心（核心交换机）- 3Com 核心交换机

网络中心（办公楼/计算中心）采用两台交换容量为48G的3Com核心交换机作中心交换机。核心交换机之间通过两条1000M以太网线路连接起来，采用Port Trunking技术，可将两条线路整合起来从而增加交换机之间的连接带宽，且两条线路彼此互为备份并负载均衡。倘若任何一条千兆线路连接出现故障，则自动切换到另一条线路上去。

考虑到二层的中心主干作为整个网络的枢纽，它承担了全网楼层之间网络的全部通信业务量，负责整个网络的日常维护、配置和管理，它是否安全可靠关系

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到整个网络的可靠性和可用性。3Com 核心交换机配置了容错而又负载均衡的双电源，备份三层交换模块和时钟控制模块。

两台3Com核心交换机共提供单模1000Base-LX端口10个，多模1000Base-SX端口12个，三层交换模块带12口10/100BaseTX 2个。

2、南一楼（分布层交换机/接入层交换机）- SuperStack II 3900/630 3、东八楼、西九楼、图书馆（主要接入点交换机）- SuperStack II 3900/3300FX 4、西16舍、东8舍、南2舍（主要接入点交换机）- SuperStack II 3300FX 方案特点分析

无论是3Com核心交换机，还是SuperStack II系列，均支持标准的

802.1Q/pVLAN划分方法。虚网之间的通信通过3Com核心交换机的第三层功能来进行，其第三层功能采用3Com领先的FIRE体系结构，提供强大的路由能力，从而大大提高网络的控制能力与性能。3Com核心交换机提供了丰富防火墙与包过滤功能，规定网管信息的流向。从而提供网络中的安全控制。

除了保证网络设备的高可靠性和高可用性之外，还必须保证了网络系统所需的高可靠性和可用性，关键的设备和连接线路完全采用备份配置。

中心主干采用两台3Com核心交换机，彼此之间互为备份。各楼中心交换机通过两条1000M(或100M)以太网线路分别与中心的两台核心交换机相连，且彼此互为备份，一旦主用连接出现故障，通过Spanning Tree算法就会自动切换到备份连接上去。也就是说，在一台核心交换机或/和楼栋交换机到核心交换机的一条连接停止工作时，整个网络的正常运作不受影响，完全有能力24小时不间断地对外和对内提供服务。

网络配置了Transcend Enterprise Manager对网络设备进行管理。采用3Com设备组网，解决方案具有下列特点和优势：

1、新一代的第三代第三层高功能交换机—3Com核心交换机可充分满足用户建设本地局域网或城域网络的需求，提供了无与伦比的性能、速度、控制和升级能力3Com核心交换机作为3Com推出的新一代企业级核心交换机，其无阻塞交换容量可从15/24G扩展到70G/126G，第二层交换能力达一亿个包每秒，第三层交换能力达到五千六百万个包每秒，并提供强大而又丰富的QoS/CoS策略，保证不同业务的有效传输。既支持传统的以太网、快速以太网交换，又支持ATM交换和千兆以太网交换，用户可无缝地升级。

2、SuperStack II Switch 3900可实现无阻塞的10/100/1000M以太网交换，提供高性能和极大的灵活性。

3、2台3Com核心交换机上三层模块分布式的路由设计，合理划分VLAN与IP地址，大大提高网络通信效率，消除了路由单点故障。

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4、3Com Transcend实现从网卡、集线器、交换机、路由器及访问设备等全部网络产品进行统一管理,并提供分布式的网管模式。Transcend不仅可实现网络配置、网络流量数据监测以及VLAN管理等操作管理（Operation Management）功能，还支持更高层次的决策－业务管理（Business Management），实现对网络中应用的管理。

5、采用路由方式实现千兆比以太网与原有ATM互连，在访问控制方面得到了保证。

6、网络的逻辑扩展与对多媒体支持

（1）3Com核心交换机所支持的VLAN数目

3Com核心交换机的VLAN数目必须按每模块来计算，方法为： 每个第二层交换模块最多支持127个基于端口的VLAN；

每个第三层交换模块最多支持64个VLAN(其中包括Default VLAN)；

因此，由于VLAN间路由一定要经过第三层交换模块，每台3Com核心交换机最多能支持的VLAN数目由第三层交换模块的数目决定。 （2）新建网络对网络多媒体应用的支持 新建网络对多媒体应用(如远程教学、视频点播等)的支持体现在两大方面： 对QoS/CoS的支持

此次的网络结构是完全的以太网端到端方案，在以太网这一层面，所有交换机设备均支持IEEE802.1p标准，可以根据数据流的优先级别，使用优先级队列方式实现服务质量保证。使用3Com的网卡和相应的Dynamic Access软件，还可以从终端工作站或服务器上规定每种应用数据流的优先级，从而完全实现端到端的802.1p QoS/CoS保证。 在实际网络运行中，路由的使用是不可避免的。因此，路由设备中也必须支持QoS/CoS。目前，3Com核心交换机中的第三层交换模块支持非常丰富的QoS/CoS控制功能，可以使用第三层交换模块进行：

· 控制各种类型的以太网网络流量 F根据数据包的属性如协议种类、服务类别(802.1p)、IP地址、或TCP/UDP端口号来区分流量类别

F为流量设定优先级

F通过流量过滤来实施安全策略

F通过使用面向连接的RSVP协议来为数据流预留带宽

· 为多媒体应用例如视频会议、IP语音应用提供稳定的时延和抖动控制 · 改善特定类型网络流量的性能，并且在网络流量增高时任然保持良好的性能

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· 减少不断扩充网络性能的必要性 · 控制网络拥塞

· 支持MPLS实现IPDiffServ与Traffic Engineering。

对IPMultiCast的支持

远程教学等应用中大量使用IP MultiCast技术。3Com核心交换机的三层交换模块支持 IP MultiCast路由技术DVMRP，另外3Com核心交换机的第二层交换模块和所有此次提供的第二层交换机均支持IGMP Snooping技术，能将IP

Multicast流量控制在最小范围，从而实现端到端的高效IP Multicast支持。 结论

· 稳定可靠 — 网络运行正常，无宕机事故；

· 管理简洁 — 网络调试、管理与维护简单、方便，界面友好；

· 多媒体 — 交换机软件及硬件系统支持802.1p，802.1q，802.3x，RSVP等协议，保障多媒体传输需求；

· 扩展升级— 多槽位核心交换机，多品种布线间设备，及便捷的系统软件 升级；

· 完善服务 — 及时的在线排错与备件提供。

学校连网方案

中国教育科研计算机网（CERNET）于1994年正式启动以来，已与国内几百所学校相连。为广大师生及科研人员提供了一个全新的网络环境。1998年10月，中国教育科研网(CERNET)二期工程正式启动，工程计划到2000年二期工程完成时，除达到连接1000所大学的目标外，对有条件的中小学也提供接入上网服务。的确，随着信息技术的飞速发展，中小学校园网的建设已经逐渐提到议事日程上来。但是我国目前大多数校园网上的应用还不丰富，与学校原有一些计算机业务系统还没有充分发挥，应用水平的低下是对校园网资源的极大浪费。只有提高校园网上的应用水平，才能切实提高学校各项业务水平，适应信息时代的要求。因而，如何利用当前先进的计算机技术与校园网资源，实现学校各项业务系统的集成，提高应用水平将是学校校园网建设的下一个工作重点。

校园网建设的目标简而言之是将校园内各种不同应用的信息资源通过高性能的网络设备相互连接起来，形成校园园区内部的Intranet系统，对外通过路由设备接入广域网。学校的网络化建设必然会对学校的信息化起到巨大的推动作用，为学校的办公提供简单、有效、便捷的理想环境，为学校的教育教学改革迅捷提供有效的数据信息。由于建立了校园网，一方面缩短了学校与外界的距离，利用电子邮件和Internet电话等服务 ，扩大了学校与外界的交流；另一方面，构建了以Intranet为基础的管理信息系统，推动了学校的信息化建设，为学校今后的快速发展准备了条件。随着学校的校园网建设的普及化，学校将会进入一个科学管理和科学教学的新时代。

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网络方案拓扑图

学校内部网络方案

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