湖南师大附中构建校园网解决方案
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湖南师大附中是湖南省首批挂牌的重点中学,也是所全国知名学校。近20年来,学校以“三个面向”为指针,努力构建实施素质教育的运行机制,教育、教学和管理改革已取得了显著成绩,并逐步办出了“科研兴教,全面育人”的特色。随着Internet在我国的迅猛发展和网络技术的不断进步,建立具有国际先进水平的校园计算机网络对满足“教育要面向现代化”“教育先行”的要求已成为衡量一流中学的重要标尺。信息技术是现代教育技术以及提高教师队伍和学生素质的基础,计算机网络则是实现上述目的的基础设施。为了满足教学工作的这些要求,我们通过广泛的调查研究和经多位专家论证,今年初决定建设湖南师大附中校园网,于4月初正式启动,并于今年10月完成第一期工程。 我们已建立了一个以3Com CB9000交换机为核心千兆已太为主干、百兆交换到桌面的校园网络。该网络覆盖了整个工作区和生活区,包括办公楼、图书馆楼、三栋教学楼、科学楼、艺术楼、12栋家属楼,计600多个信息点。实现了对全校已有的500多台工作站的统一管理和信息共享。在性能上既保障了对数据、图形、图像、语音、视频等信息很好的传输效果,又使得设计、仿真、信息管理等网络应用能够平滑高效的运行。整个网络采用Intranet/Internet应用模式,具有高速、开放、安全、易于管理的特点。 一、立足学校实际,搞好网络的总体设计 我们建校园网的根本目的是为学校的教学、科研和管理提供先进实用的计算机网络环境,为学校实现全球信息资源和校内资源的共享而服务。具体来说,一是方便教师和学生检索、查询资料,加强外部联系;二是利用校园网的校内外资源共享实现多媒体的多功能教学;三是利用校园网进行校务的一体化管理(如教务、公务、财务、总务等);四是利用校园网开展文化娱乐活动,丰富校园生活;五是利用校园网进行远程教学。 因此在网络的总体设计中,我们始终坚持一切从学校的实际出发,为未来的发展着想,既不盲目追求先进性,又不局限于眼前够用。在确保全局最优的指导思想下,在先进性与经济性之间追求平衡。因为我们知道先进性总是相对的,特别是计算机技术及设备飞速发展的今天,技术的发展存在着不可预见性。任何单位的经济承受能力总是有限的,我们只能追求适度先进和较长时间(如,六年内)够用,不可能长期保持一流。 目前,在我国应用的主要有四种高速网络技术:千兆以太1000BASE-T、快速以太100 BASE-T、异步传输(ATM)、光纤分布数据接口(FDDI)。它们各有特点:对多媒体数据传输最快的是ATM,但目前价格昂贵,不适合中小学校园网;快速以太技术成熟,价格低廉,眼前够用,但不适合网络飞速发展的要求。相比之下千兆以太网技术结合第三层智能交换技术能够轻松满足园区网络主干的带宽、可扩展性和Qos等严格要求,并能无缝连接快速以太网和以太网网络,是目前圆区主干技术中性价比最好的高速网络解决方案之一。又由于直接基于IP和以太网的多媒体应用已大大超过了直接基于ATM的多媒体应用,选用以太网作为校园网的网络方案,也有利于今后的数据、语音、视频的多网合一的应用。再加上我校网络规模大、各种应用多、物理位置分散、主干网带宽要求较高,而一次性投入的资金非常有限。综合上述的分析及各种技术的比较,于是我们采用主干网络为千兆以太网和第三层交换技术作为网络主干与核心层技术,而在大楼接入层采用交换式100M以太网技术到桌面的整体方案,并分步实施。 二、着眼未来发展,实施结构化布线 结构化布线系统是一个用于语音、数据、影像和其他信息技术的标准布线系统。它由许多部件组成,由这些部件构造各种子系统:工作区子系统、水平布线子系统、干线子系统、设备间子系统、管理子系统、建筑群子系统。由于结构化综合布线具有:结构清晰,便于管和维护;材料统一质量先进,适应今后的发展需要;灵活性强,适应各种不同的需求;便于扩展,节约费用,提高系统的可靠性的优点。在校园网的建设中应按照结构化布线系统的标准,规范化总体设计和分步施工,便于我们今后的管理和维护。湖南师大附中校园网教学区和家属区整个布线全部采用结构化布线系统。在结构化布线系统设计实施时也是以“总体设计、分步实施”的设计思想,把原有的小局域网规划在内,对于急需开通的就优先施工。主干光纤使用12芯,单一楼栋使用6芯光纤,室内使用标准超五类双绞线。设计中还考虑到今后新楼与旧楼的变化,给学校发展预留空间,预计快要拆卸(3—5年内)的大楼,我们的光纤留下改道、延长的余量。已统一布线的楼栋内目前尚未使用终端的房间,也预留出信息插座。光纤布到每栋教职工宿舍楼,家中入户的工程统一实施,费用自理。这样的设计安排对网络使用和发展有充足冗余,又节约大量的资金。(见拓扑图) 三、设备和软件系统选型,注重时效性 1、高端交换设备的选型 高端交换设备在国内市场主要有3Com、Cisco、Bay等的系列产品,我们采用了性价比较好的美国3Com产品,它的市场占有率也很高(尤其在教育领域)。校园网核心交换机采用模块化路由交换产品3COM CoreBuiler 9000系列的8槽机箱的交换机,配备一个超级交换引擎模块,一个企业级管理引擎实现多层交换和网络管理,配备两个9端口千兆以太网模块为办公教学区第二级交换机提供千兆上连端口和为各应用服务器提供千兆专用带宽,配备两块36端口自适应10/100M BASE-TX交换模块为家属区第二级交换机提供百兆上连端口和为网管工作站及客户机提供百兆的桌面带宽,实现了更强的控制功能和更大的灵活性(在逻辑层上,利用 VLAN 和子网对工作组的数据流进行分割并提供安全功能)、确保了关键、重要的的应用性能(利用核心交换机自身的冗余特性、千兆网端口的捆绑特性可保证关键应用服务器高性能、持续的服务)、高效的网络管理(利用3Com Transend 网络控制服务应用能够对 CoreBuilder 9000 交换机、3Com 配线集线器、工作组交换机、路由器和其他装配在机箱上的交换机进行配置、监测和故障定位)。 2、低端交换设备的选型 接入层交换机采用3Com的SuperStackⅡ3300(具有千兆光纤扩展口)、3900系列加光纤模块,对于教学区的大楼全用3900千兆上连,家属区使用相对低一档的3300和百兆模块上联,充分使用带宽。这样设计的千兆主干、百兆交换到桌面的网络结构可以满足未来应用增加对网络带宽的需求,校园网络选用的设备完全留有扩充余地,未来可利用其自身的模块化插槽和交换机本身的堆叠特性方便的对网络进行扩展再升级,投资十分合理。 2、服务器和及系统软件的选型 对于服务器选型我们主要考虑的是主机事务处理能力、内存外存容量和通信能力。根据需求发展,总体处理能力(响应数/秒)应考虑应用的发展要求。主机内、外存有足够的容量,并有灵活的扩展性能,还要综合考虑性能/价格比,注意投资的合理性。主机系统应有本地联网和远程联网能力,应有足够的通信接口,并应有灵活的扩展性,组网通信协议应有传输自动改正能力,应优先选国家标准的开放式协议标准,例如TCP/IP、IPX、NetBIOS等。 在第一期工程初期,根据本校的应用需求和网络技术员的实际情况我们选用的两台应用服务器是COMPAQ proliant 3000的PC服务器。选用WINDOWSNT、基于NT的HP openview加trancent作为网络操作系统和网管软件。这些服务器在当前的实际应用中充分发挥了PC服务器的性能。而且在不断的应用当中,这种较低端的服务器帮助了我们对马上要扩充的小型机性能需求进行完善的估计,节约了高端服务器购买时间推移的差价和配置性能差异的差价。在系统的各种资源和需求扩大到需要更大更快的服务时,规划开始第二期工程对于高端服务器的扩充,因为一段时间后校园网内数据量庞大,且并发访问人数较密集,普通的Windows NT、SQL Server加PC服务器的模式根本无法满足如此规模的网络,只有采用UNIX小型机和大型数据库管理系统才能满足要求。后台数据库管理系统选用基于UNIX 平台(SUN Solaris系统)的美国Oracle公司的Oracle 8i大型数据库管理系统。这样的设备配置既节约了开支又节约了购买周期时间。对于管理者也有充分的时间学习更深层的管理知识,有利于学校对网络的应用和网络的管理,并且完全满足了要求,具有很好的实用性。 3、校园网信息平台软件的选型 校园网的应用软件应能够满足学校日常办公、通讯、管理、教学、研究、远程教育等方面的需要,满足这些应用需要大量的应用软件,我们把校园网应用软件分为:多媒体课件、教师备课系统、学校业务管理软件、电子教室及相关应用软件、电子图书、网上学校平台、办公信息平台,以及其他特定应用软件。整个校园网的应用以资源为核心,如果说硬件是高速公路、软件是汽车,那么资源就是货物,三者的有效整合才是真正意义上的校园网。这里的资源可以是教学资源, 如图片、声音、视频、动画、文字材料;也可以是管理数据, 如各种学生学籍数据库、成绩数据库等,可以是图书资源,也可以是如教案、试题、论文等形式的教育资源,还可以是INTERNET上的新闻或资料。这些资源既有商品化的,也有学校自己产生的或收集的。要统一规划管理这些资源,使资源容易查找使用就必须有一套优秀的校园网信息平台。校园网网络的一个重要作用就是协同工作,校园网信息平台要解决学校无纸化办公和通讯,全校的工作人员可以通过E-MAIL和其他形式协作使信息交流和工作进程等得以相互协调,同时可以把各种信息加以有效储存和管理。学校业务管理系统管理的是结构化的关系型数据,而办公信息平台管理的是非结构化的信息(日常办公的文件、会议纪要、经验交流的文章等)。信息平台应该是一个基础性的信息平台,其它系统, 如备课系统、业务管理系统等所产生的信息均可以通过它进行交流、共享。它一方面起信息通道的作用,另一方面还是一个资源中心,各种信息资源都被有效储存。所以选择信息平台是个很重要的工作。根据考察分析和试用觉得开发技术先进更利于使用,所以建议选择B/S这种先进模式开发的信息平台。我们学校的校园网信息平台在开发商完成后还针对我校的特点作了个性化的修改,增加了具有我校办学特色的补充,使它更加便于应用。 四、校园网建设经验探讨 通过我校校园网建设,我们认为校园网的建设不能急于求成,更不能一步到位,必须整体规划,分期分步的完成。有些学校在网络建设中仅着眼于目前够用没有考虑到以后的需求变化,网络的带宽太低(如10M共享),一段时间后网络技术发生较大变化,反而浪费了资金。而有些学校一味强调先进性,用巨额资金建设先进的网络中心,把所有服务与应用的设备全部一次到位,而受教职工应用水平和其他终端设备的限制,经过半年时间网络还未投入正常运行,此时市场上的网络产品价格已下降了近20%,性能则上升了许多。这样的方案没有一个网络磨合使用的过程,既降低了使用效率,更浪费了资金,也没有保住先进性。 我们在基础网络建设上,并选择了成熟、规范的技术保持了一定的先进性。我们的具体做法是:1、首先选择一家技术力量雄厚的公司建设我校校园网,学校屏除一切外来因素,并聘请多位网络专家进行分析选择,最终选择了一家技术力量非常优秀的北京一家公司,他们的设计方案全面、合理,均优于其它几家参与投标的公司。他们4月份开始了我校校园网的建设,在工程具体建设中也验证了他们的实力。2、建设一个高档的电子备课室(30台电脑)和原有的多功能报告厅一起通过一台具有1000M光纤端口的交换机(暂时充当核心交换机)架设光纤与师大网络相连,利用师大的出口。前期节余一笔较大的经费进行软件的购置、数据库素材的收集和全体教师的初级应用培训,并通过师大网络中心实现上Internet网,这部分已在4月完成,时间利用得非常合理。3、初级培训的同时开始生活区结构化综合布线,并添置楼宇的交换设备。教师经普遍的培训后对网络有了进一步的认识,自愿自费报名装信息点入户的老师超过了80%。生活区开通时我们建设部分网络中心的设施,包括核心交换机、两台服务器和系统软件、教育平台,开通学校主页,BBS等服务。九月底,我们紧接着开始分级别进行电子备课,课件制作的培训工作,让老师们跟上应用网络的水平,并不断丰富资源库的内容,校园网络初步形成后,立即发挥了巨大的效益。4、最后完善网络中心,建立网管,扩大出口,增加应用服务器,建设校园网整个资源软件系统并补充完善终端设备,基本完成整个校园网的建设。 湖南师大附中的网络从立项到第一期完工花了5个月的时间。初步建成后就立刻发挥了它巨大的效用。经过了几个月的实践证明, 我们的做法是正确的,取得了很好的效果。网络的充分利用体现了它的真正价值,建设这样的校园网才有意义。 |
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