校園計算機網絡系統設計

張海波

摘 要：校園計算機網絡的建設，需要明確基本的建設需求，通過合理的方案進行設計。計算機專業人員應該對此形成認識，通過合理的方法手段展開校園計算機網絡的建設。文章首先針對我國學校對計算機網絡系統功能的整體需求進行概述，并在此基礎上，結合筆者工作經驗，建設性地提出了校園計算機網絡系統的設計方案，希望能夠為從事校園計算機網絡系統建設方面工作的人員帶來有效的幫助。

關鍵詞：校園網絡;需求分析;設計方案

0 引言

校園計算機網絡系統的建設正在改變著我國學校的內涵，因此，在當前時代背景下，了解學校對計算機網絡系統的功能需求，設計出合理的校園計算機網絡系統建設方案，是相關領域工作人員必須要重點關注的課題。

1 對校園計算機網絡系統的需求概述

在中國目前的學校教育活動中，伴隨著“智慧校園”理念的不斷深入，學校通常會要求在內部建立計算機局域網絡。在針對設計方案進行商討過程中，學?？赡軙π@計算機網絡系統在安全性、功能性、實用性等方面提出具體的要求，設計人員需要根據校方的實際需求，優化設計校園計算機網絡系統，保證校園計算機網絡系統能夠達到校園中應用項目的需要。所以，針對所設計的校園計算機網絡集成系統，設計人員必須要保障其能夠滿足學生上網的相關要求，還能夠實現校園辦公自動化、無紙化教學、網絡教學、自動辦公等要求，這樣才能最大限度地讓該系統發揮自身的價值。

2 校園計算機網絡系統設計方案

在目前的國內校園中，各類網絡應用豐富多彩。視頻點播、線上會議、多媒體教學課件等已經在國內校園網中得到了普遍使用，同時這也在一定程度上提升了校園網在信息傳輸過程中的負荷，讓網絡阻塞現象發生的可能性上升，所以，校園網建設需要關注網絡的高帶寬性與高穩定性要求。

2.1 前端傳輸網設計

2.1.1 核心層設計

網絡核心層是校園網中數據交換的中心，需要保障其在高速數據交換的前提下，具有良好的穩定性。因此，建議在核心區設置兩臺高性能交換機，雙機聯合建設智能彈性結構，這樣能夠加倍提升核心層的性能與穩定性，為了今后可以進一步強化設備穩定性，每個核心交換機需要設置雙引擎、雙風扇、雙電源。

兩個核心相互備份，在任意一臺核心發生故障之后，另一個正常的核心交換機可以迅速停止故障設備的工作，保障網絡安全穩定，并且在兩臺核心交換機都正常工作時，可以整合交換機上的上行數據流量進行均衡負載，降低設備在使用過程中的負荷。雙核心下使用4萬兆雙光纖鏈路聯通匯聚交換機，組成強穩定性、低阻礙的高速骨干網絡[1]。

核心系統需要具有1∶N與N∶1雙向虛擬化特點，其中N∶1虛擬化使系統核心層擁有強悍性能和高可靠性，同時1∶N虛擬化又讓核心層達到不同級別的網絡隔離與業務隔離需要。

值得注意的是，在校園當中，老師和學生占據了最大的比例，這些群體對互聯網的訪問也相對比較集中，因此需要在以上兩個生活區域構建核心層交換機，這不僅能夠幫助實現數據整合，降低校園網中心機房光纜總量，還能夠輔助進行網絡認證管理。校園數據中心和生活區核心交換機可以使用鏈路聚合技術，建設4萬兆光纖鏈路[2]。

2.1.2 匯聚層設計

在校園網絡系統中，匯聚層是其樞紐，將發揮承上啟下的功能，需要保障網絡的穩定性，需要匯聚層基于校園功能區域的劃分來進行設計，即一般情況下，校園通?？梢詣澐殖山虒W區、生活區、行政區、圖書館、輔助區等。其中教學區對網絡性能要求最高，不僅需要帶寬達標，網絡也需要符合穩定性要求，因此建議此區域匯聚交換機使用雙匯聚，并建立雙引擎、雙風扇、雙電源，同時支持雙機虛擬化，增強骨干層的交換能力;而在生活區中，具有訪問量大、帶寬要求高的特點，因此需要在該區域設置吞吐量較大的匯聚交換機，匯聚至核心，使用鏈路聚合技術，其傳輸性能能夠在4萬兆以上;對于圖書館，其特征為數據量較大，但通常為單體樓設計，所以建議參考教學區進行匯聚層交換機設置;在行政區，對數據具有比較高的穩定性、安全性要求，同時在行政區內會經常舉行教育系統視頻會議、學校應急指揮要求，因此建議設置雙匯聚、同時支持虛擬化，由此提升匯聚層工作效率，并配套設置雙電源、雙風扇、雙引擎，進一步強化設備的穩定性，針對其他辦公區的匯聚層建設，若學校資金預算相對緊張，可以使用單匯聚模式。從匯聚層到核心層，按照各自功能區域對帶寬等方面的具體需要，在資金允許的前提下，可以使用鏈路聚合技術，整體帶寬建議在2～4萬兆為最佳。

2.1.3 接入層設計

當前，根據我國校園網絡系統整體情況，建議使用全千兆交換機，上行接口選擇萬兆上行。和匯聚層進行串聯，需要參考接入層交換機總數選取不同的連接形式。例如：在只有一部接入交換機時，需要使用雙鏈路上行至匯聚交換機的方式，保障鏈路冗余;若有多部接入交換機，則需要使用高度堆疊模塊進行堆疊，這樣能夠讓鏈路冗余，負載平衡，并且平均帶寬能夠得到有效保障[3]。

2.1.4 網絡拓撲設計

對大型校園網絡系統而言，例如超過5 000人以上的院校來說，其數據訪問量是比較龐大的，原有的星型雙歸鏈路模型可能會引起核心匯聚的光纖數量過多，造成核心端口出現資源負荷，核心層也容易成為網絡數據在傳輸過程中的瓶頸，因此，對于大型校園網絡系統來說，建議使用多核心結構設計，也就是在不同的地區中建立核心交換機，并組成交換機網絡，這樣的做法具有以下優勢：首先，使用環形網建立的核心層，能夠有效提升網絡的穩定性;其次，把光纖匯聚分散至不同的物理位置，可以減小對核心層端口所形成的負荷;再次，匯聚層至核心層通過不同的路由至不同的物理位置核心，增強了鏈路在使用過程中的安全性;最后，依托智能單行結構，其核心層性能得到了顯著優化。例如：在大中型校園網絡系統中，可以基于院校功能劃分為教學區、生活區、行政區、辦公區、圖書館等，在以上功能區域中，數據訪問呈現出不同的特點，可以依次構建核心—匯聚—接入三層構造的子網，最后在核心層交換機依靠環網進行連接。

2.2 針對后端服務器連接網的設計

一般情況下，校園服務器組有兩種類型，分別為對外服務器和對內服務器。服務器建設對校園網絡系統來說，需要注意以下兩個層面的問題，第一是服務器訪問流暢性;第二是服務器在使用過程中的數據安全性。對大中型校園網絡系統來講，學生和教師對服務器的訪問數量比較龐大，因此服務器端的網絡建設同樣在帶寬上有著比較高的要求。所以在針對后端服務器連接網進行設計時，若服務器數量不多，可以直接連入核心交換機，為保障網絡連接的穩定性和可靠性，可以使用雙聯路形式進行連接;若服務器數量充足，則需要使用二層網絡結構，也就是服務器依靠數據中心匯聚交換機接入核心交換機，同時使用服務器集群技術來強化對服務器訪問能力[4]。值得注意的是，因為服務器內存量大，并且存儲有重要數據，所以數據的安全性理應受到關注，因此在數據中心匯聚交換機中需要設置功能完善的防火墻系統。

2.3 校園網出口設計

當下，大部分校園網絡系統都需要對教育網和因特網進行訪問，所以，校園網出口需要設置為雙路由模式。因為出口數據量通常都相對較大，對于校園網的硬件路由器需要選擇高性能路由器，若資金預算較少，可以選擇單路由進行出口設計，或者使用代理服務器共享連接因特網。

2.4 校園無線網設計

原有觀點認為，在校園網絡系統當中，無線網是對有線網功能的擴展，但是從目前的發展趨勢來看，無線網技術必將逐步取代有線網技術。因此，對于校園無線網的設計，理論上不應將其作為有線網的拓展，而需要將其和有線網進行聯合部署，使其成為第二校園網，并符合如下要求：第一，在有線網可以覆蓋的房間和區域，無線網也需要覆蓋，實現有線無線雙覆蓋;第二，有線網不能達到的空間，無線網也需要盡量覆蓋，做到全校網絡覆蓋無死角;第三，需要設計有線無線一體化方案，也就是無線控制器+Flit AP方案，這對于達到在校園網中無線漫游帶來了極大的便利。

3 結語

整體來講，在全國進行智慧校園建設的大背景下，針對校園網絡系統的規劃建設必須要創新思路，優化布局，滿足校園日常運行過程中的多元化要求，讓校園網絡能夠為提升院校運行秩序，優化教師教學質量帶來有效的輔助作用，同時也為我國培養出更多綜合性人才。

[參考文獻]

[1]楊逸時，謝之鑫.關于高校計算機網絡管理與維護的思考[J].產業創新研究，2020（18）：188-189.

[2]徐盼華.基于思科平臺搭建智慧校園網絡的應用設計[J].信息記錄材料，2020（9）：170-172.

[3]朱鵬，胡平霞.淺析某高校無線局域網技術在校園網的應用[J].計算機時代，2020（7）：34-36.

[4]周永馗.智慧校園基礎設施之計算機網絡系統規劃設計[J].智能建筑，2019（7）：77-80.

（編輯 王永超）