1 在学院建成一个适合于信息采集、共享的内部网络,在此基础上建立起供教学及人员培训使用的内部网络以及内部办公网络;
2 实现到Internet的接入,实现信息在Internet的发布;
3校园网实现的功能
①通过Internet服务,学校可建立自己的主页,利用外部网页来进行学校宣传,提供各类咨询信息等,利用内部网页进行管理(如发布通知,收集学生意见等);
②WWW服务,作为信息服务的平台;
③图书馆访问系统,用于计算机查询.检索.阅读等;
④教务办公,让校领导能及时.全面.准确地掌握全校的教学.科研.学籍.一般管理的情况;
⑤文件FTP服务,以获取重要的科技资料和技术文当; ⑥无线局域网,作为校园网的辅助;
⑦Email服务,作为信息传递和与外界交流的主要手段;
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第四章 技术方案与主要设备
1网络技术
学校建设校园网有许多需要考虑的问题,如网络技术的选择、网络拓扑结构的选择、网络产品的选择、网络服务器的选择以及操作系统、网络应用服务、网络管理及网络安全等方面。下面根据前面介绍过的各种网络技术来进行校园网组建技术的选择。 (1) 网络技术类型
网络系统的建设应遵循高可靠性、技术先进、开放性、成熟标准、易于扩展、可维护性好等原则,并充分考虑性能价格比和今后技术的发展。要求系统兼容性好,易于平滑连接,避免网络瓶颈。
当前达到或超过100Mbps的高速网络技术主要有:快速以太网、FDDI、千兆以太网、ATM交换网。FDDI是几年前十分流行的高速网络技术,虽然技术十分成熟,但网络管理复杂且成本较高,现已被逐渐淘汰。ATM是比较先进的网络技术,它采用信元交换方式,以很高的速率在任意两点间建立直接的虚拟通信链路,有较强的传输质量控制能力,特别适合于多媒体信息的传输。但在实际使用事因端口价格过高,难以大规模采用。以太网是种成熟的、质优价廉的网络技术,其标准已制定完备。经过多年发展,形成了完善的10Mbps、100Mbps和千兆以太网技术,同时还由共享式的网络发展成为交换式的以太网,具备与FDDI、ATM网络融合的多种方法与规范。从技术上看,以太网技术还有不断发展的佘地,是一种能够到长期使用和发展的技术,另外以太网还可以在不同速率之间平滑升级,不会有网络协议和规范上的障碍。综全以上对高速网络技术的分析,我认为在当前校园网的建设中应以建设和使用100Mbps快速以太网为主,在局部主干上使用千兆技术进行连接。 (2) 网络拓扑的选择
当前在局域网的建设中,主要应用的拓扑结构有总线型、环型和星型。在总线型网络中,由于各计算机共享一条通信电缆,而且不需要额外的通信设备,因此,可以节约组网费用。但是其缺点也是十分明显的,网络中的任何一个节点出现故障,都将导致整个网络瘫痪,这与在网络建设要求网络具有高可靠性和沉佘性不相符,因此使用总线型拓扑结构建设的网络已趋于淘汰,在新的网络建设中不应再使用。环型拓扑结构是令牌环网络技术所常用的一种网络拓扑结构,环型结构的缺点与总线型的缺点是差不多的,也是一种不太常用的网络拓扑。当前在各种网络系统的建设中使用最多的是星型拓扑结构,虽然星型拓扑结构的网络在布线和网络设备的花费多一些,不过目前各种硬件设备已经非常便宜了,这种花费是可以承受的。因而它的优点也是十分突出的,主要是当网络中某个节点出现故障时不会影响整个网络的运行,这使得网络从总体上可以提供高度的可靠性和沉佘性,这个性能十分适合校园网这种应用环境,也是校园网的建设中必须要求做到的。
所以在网络方案中,整个系统采用星型结构与高速交换以太网技术相结合的网络拓扑结构。
这种拓扑结构与以往的总线结构相比具有以下特点:
① 网络的可靠性增强,如果在网络中的一个站点或一条线路的发生故障时,不会影响到其它接点的正常工作;
② 网络的可扩展性强,如要扩充网络结点,则只要有一条线即可将扩充结点联接到网络上,且不影响其它结点的工作;
③ 网络便于日常的管理和维护,可远程管理和配置网络;
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④ 网络带宽容易扩展,配备光纤接口和千兆位接口扩展口; ⑤ 与公网连接链路的网络安全; ⑥ 考虑远程宽带接入访问; (3)交换技术介绍
交换技术主要分为:第二层交换,第三层交换,第四层交换,多层交换。
①第二层交换:第二层交换是基于硬件设备的桥接,数据帧的发送是由专门的硬件来解决,通常是使用ASIC芯片。如今,在园区网的设计中,集线器通常被交换机取代。交换机与集线器相比,它的优点是非常突出的,试想,一个有100人的工作组使用集线器共享一个半双工的10M网段,那么平均每个人只有分配到100K左右的带宽,如果是用全双工的交换机的话,那么每端口的带宽是20M,相差甚大,但服务器的端口就成了瓶颈。交换机可以使网络设计在每个网段上提供更多的主机数,使一个完整的园区网方案中包含更少的逻辑网络或者物理网络。然而,交换机也和网桥一样有他们共同的局限性,网络的广播数据还是会随着网段上主机数目的增加而增加。广播也影响着主机传输数据,STP限制、收敛速度慢和冗余链路封闭的问题仍然存在。
②第三层交换:第三层交换的实质是基于硬件的路由,数据包的发送也是通过ASIC芯片来完成的。在园区网设计中,第三层交换机可以依靠协议、接口和特殊功能的支持来代替路由器,支持标准数据包头并改写TTL值的第三层交换模式叫逐包转发模式。
③第四层交换:第四层交换指的是在硬件路由的基础上再加上应用程序的功能。在TCP或UDP数据流中,应用请求被编码成端口号放在数据报的头部。路由器可以用扩展访问列表来控制数据传输,也可用NetFlow交换模式进行流量计算。
④多层交换:多层交换指的是“一次路由,然后交换”,它可以根据MAC地址、IP地址、协议和端口号进行交换。在高性能的网络中,这种技术被广泛采用。 (4) 虚拟局域网VLAN
VLAN(Virtual Local Area Network)的中文名为\虚拟局域网\, VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段,从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。这一新兴技术主要应用于交换机和路由器中,但主流应用还是在交换机之中。但又不是所有交换机都具有此功能,只有VLAN协议的第三层以上交换机才具有此功能。
IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的802.1Q协议标准草案。VLAN技术的出现,使得管理员根据实际应用需求,把同一物理局域网内的不同用户逻辑地划分成不同的广播域,每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站,与物理上形成的LAN有着相同的属性。由于它是从逻辑上划分,而不是从物理上划分,所以同一个VLAN内的各个工作站没有限制在同一个物理范围中,即这些工作站可以在不同物理LAN网段。由VLAN的特点可知,一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中,从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。VLAN网络可以是有混合的网络类型设备组成,比如:10M以太网、100M以太网、令牌网、FDDI、CDDI等等,可以是工作站、服务器、集线器、网络上行主干等等。
VLAN除了能将网络划分为多个广播域,从而有效地控制广播风暴的发生,以及使网络的拓扑结构变得非常灵活的优点外,还可以用于控制网络中不同部门、不同站点之间的互相访问。VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的一种协议,它在以太网帧的基础上增加了VLAN头,用VLAN ID把用户划分为更小的工作组,限制不同工作组间的用户互访,每个工作组就是一个虚拟局域网。虚拟局域网的好处是可以限制广播范围,并能够形成虚拟工作组,动态管理网络。
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(5)VLAN的划分方法
VLAN在交换机上实现方法,可以大致划分为六类: ①基于端口划分的VLAN
这是最常应用的一种VLAN划分方法,应用也最为广泛、最有效,目前绝大多数VLAN协议的交换机都提供这种VLAN配置方法。这种划分VLAN的方法是根据以太网交换机的交换端口来划分的,它是将VLAN交换机上的物理端口和VLAN交换机内部的PVC(永久虚电路)端口分成若干个组,每个组构成一个虚拟网,相当于一个独立的VLAN交换机。
对于不同部门需要互访时,可通过路由器转发,并配合基于MAC地址的端口过滤。对某站点的访问路径上最靠近该站点的交换机、路由交换机或路由器的相应端口上,设定可通过的MAC地址集。这样就可以防止非法入侵者从内部盗用IP地址从其他可接入点入侵的可能。
从这种划分方法本身我们可以看出,这种划分的方法的优点是定义VLAN成员时非常简单,只要将所有的端口都定义为相应的VLAN组即可。适合于任何大小的网络。它的缺点是如果某用户离开了原来的端口,到了一个新的交换机的某个端口,必须重新定义。 ② 基于MAC地址划分VLAN
这种划分VLAN的方法是根据每个主机的MAC地址来划分,即对每个MAC地址的主机都配置他属于哪个组,它实现的机制就是每一块网卡都对应唯一的 MAC地址,VLAN交换机跟踪属于VLAN MAC的地址。这种方式的VLAN允许网络用户从一个物理位置移动到另一个物理位置时,自动保留其所属VLAN的成员身份。
由这种划分的机制可以看出,这种VLAN的划分方法的最大优点就是当用户物理位置移动时,即从一个交换机换到其他的交换机时,VLAN不用重新配置,因为它是基于用户,而不是基于交换机的端口。这种方法的缺点是初始化时,所有的用户都必须进行配置,如果有几百个甚至上千个用户的话,配置是非常累的,所以这种划分方法通常适用于小型局域网。而且这种划分的方法也导致了交换机执行效率的降低,因为在每一个交换机的端口都可能存在很多个VLAN组的成员,保存了许多用户的MAC地址,查询起来相当不容易。另外,对于使用笔记本电脑的用户来说,他们的网卡可能经常更换,这样VLAN就必须经常配置。 ③ 基于网络层协议划分VLAN
VLAN按网络层协议来划分,可分为IP、IPX、DECnet、AppleTalk、Banyan等VLAN网络。这种按网络层协议来组成的 VLAN,可使广播域跨越多个VLAN交换机。这对于希望针对具体应用和服务来组织用户的网络管理员来说是非常具有吸引力的。而且,用户可以在网络内部自由移动,但其VLAN成员身份仍然保留不变。
这种方法的优点是用户的物理位置改变了,不需要重新配置所属的VLAN,而且可以根据协议类型来划分VLAN,这对网络管理者来说很重要,还有,这种方法不需要附加的帧标签来识别VLAN,这样可以减少网络的通信量。这种方法的缺点是效率低,因为检查每一个数据包的网络层地址是需要消耗处理时间的(相对于前面两种方法),一般的交换机芯片都可以自动检查网络上数据包的以太网祯头,但要让芯片能检查IP帧头,需要更高的技术,同时也更费时。当然,这与各个厂商的实现方法有关。 ④ 根据IP组播划分VLAN
IP 组播实际上也是一种VLAN的定义,即认为一个IP组播组就是一个VLAN。这种划分的方法将VLAN扩大到了广域网,因此这种方法具有更大的灵活性,而且也很容易通过路由器进行扩展,主要适合于不在同一地理范围的局域网用户组成一个VLAN,不适合局
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