校园网优化研究

ISSN 1009- 3044E-mail: ifo@ccc.net.cnComputer Knowedge and Technology电踏知识与技术htp://www .dnzs.net.cnVol.7, No.26, September 2011.Tel:+86- -551- -5690963 5690964校园网优化研究肖辉辉,段艳明(河池学院计算机与信息科学系,广西宜州546300)摘要:校园网是学校进行教学管理和科研的重要信息平台,但随着网络规模的扩大和应用服务的增加,网络已经不能满足当前的需要,同时存在的问题也不断暴露。如何通过有效的合理的管理去实现一个高可靠性、高安全性和高稳定的校园网络功能成了我们关注的焦点。如何对现有的校园网进行改造、优化,使其能够更好地服务于教学管理和科研是便我们面临了前所未有的挑战。该文对校园网的现状进行了综合分析,并针对相关问题提出了校园网整体的优化标准,从校园网系统层面提出了优化策略。重构一个结构清晰,能够平滑适应未来各种网络应用,管理性强的网络结构。使校园网络管理规范,资源整合有序,扩充富有弹性,适合校园网优化的解决方案。关键词:校园网;VLAN;Qs;链路;以太环网中围分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009- -3044(2011)26 -6367-03Campus Network OptimizationXIAO Hui-hui,DUAN Yan- ming(Hechi College of Computer and Information Science Department, Yizhou 546300, China)Abstract: School campus is an important teaching management and research information platform, but with the network expansioninctease in applications, the network can no longer meet current needs, Tongshicunzai's problems continued to crop. How efective andreasonable management of the campus network to realize a high reliaility, high securty, high and stable campus network, has become thefocus of our attention. How to ransform existing in the campus network, optimization, so that it can better serve the teaching managementand research Shi we face an unprecedented's Tiaozhan. This article on the campus network a comprchensive analysis of the curent situa-tion, and for mentioning the issue in the overall optimization of the campus network standards, in full consideration for the safety of thecampus network system level opimization, Campus network system proposed opimization strategy. Reconstruction of a2 clear structure,management, and strong, able to smooth a variety of network applications to adapt to the future network architecture. To the campus net-work management standard, ordely integration of resources, expansion flexibility for the campus network opimization solutions.Key words: campus network; VIAN; Qos; link; ethermer ring network校园网建设已经历了十多年,很多学校的校园网,都存在着设备老化、品牌混杂私拉乱接等现象。加上一些院校合并.校园网规模变大了，导致很多院校的校园网运行十分不稳定.问题也很多。各高校大都建立了自已的信息网络平台,但随着校园网络业务呈多样化发展和网络设备部署的复杂性,对校园网络实施统- - 的、有效的,方便的管理便成了校园网发展的重中之重。校园网络的优化是指对正在运行的校园网络进行分析.找出影响网络运行质量的原因并月通过采取某此技术于段.从而使网络达到最佳运行状态.使现有资源获得最佳效益。尽管在建设校园网初期经过周密的考虑,但随着时间的推移,原来规划的校园网不可能永远满足不断发展变化的应用和需求。因此,对校园网进行优化,确保网络按照需求运作尤为重要。.1校园网络的现状目前我国校园网建设已经达到普及的程度,尤其是高等院校的高性能校园网络建设已接近100%。高校校园网自1995年开始规模化建设.初期以基础网络为主体,到了2000年左右.越来越多的院校由原来的基础网络建设向数字化校园过渡，历经数年的升级,大多数院校的校园网已初具规模.对提升学校的科研,教学综合竞争力、后勤服务保障能力发挥了不可或缺的作用。但近几年，随着网络覆盖的日益广泛,网络应用的逐渐深人,以及新网络技术的不断涌现。人们对网络的要求越来越高,而校园网不仅仅是带寬的大幅提升,新的应用也随之层出不穷,新的问题也不断涌现。1.1用户数量巨大由于校区合并、扩大教育规模等因素,现在的高校学生数最成倍的增长。许多学生都有了自己的电脑,再加上学校教学、科研、管理、公共服务体系,学校社区方面的用户。所以校园网用户数量巨大,已经成了目前高校校园网普遍存在的现象。1.2用户类型复杂高校校园网的用户类型非常的复杂.包括了:院系办公室教学办公用户、教职工家庭用户和学生宿舍用户,这些用户对网络的要求各不相同,安全策略也不-样。所以用户类型的复杂性,是校园网的管理所面临的-大困难。1.3网络安全威胁中国煤化工收稿日期:2011-06-21MHCNMH G作者简介:肖辉辉(1977-),男,江西永新人,硕士,河池学院计信系实验师,研究方向为GML空间数据库理论与应用、数据库技术、GIS应用开发。本栏自责任编辑:冯蕾网络通讯及安全”6367.Computer Knowledge and Technology电脯知识与技术第7卷第26期(2011年9月)校园网的网络资源丰富、大量用户随时在线、互相之间访问频繁.网络管理者对用户终端的管理权限小,P2P技术的大量应用，病毒泛滥等都给网络安全造成了巨大的威胁,由此可见高校校园网在安全方面的管理难度。特别是ARP病毒的大规模爆发,常会造成校园网的全面瘫痪"。而学生的求知欲很强,难免会对校园网进行破坏性的实验活动,严重影响了校园网络的正常运行。1.4网络覆盖范围广校区的合并和学生数量的增长,使得校园网的覆盖范围非常宽广,校园内的光纤长度也达到了几十公里。已达到了城域网的规膜。用户多网络数据流量大,给网络设备的数据承载力提出了更高的要求。1.5其它的问题目前,很多学校校园网运行维护过程中,都会面临着以下的问题及挑战:为了提高校园网出口访问速度,很多学校普遍采用校园网多出口方式,使用两个或更多的校园网出口,这样就给校园网前端带来了复杂的路由和安全管理问题。同时也带来复杂的负载均衡问题,这些问题的出现都会严重影响校园网的运行效率。校园网是P2P应用最多的场所之一,大量的P2P等非关键应用无情地吞噬着校园网络有限的带宽资源,使得网络管理人员头痛不已。在没有对校园P2P流量进行策略管理的时间段内,P2P等非关键应用的流量几乎占用了网络带宽的70%,使得关键性应用如数字化图书馆.多媒体教学.WEB网站等却得不到有效的带宽保障。而盲目的增加带宽,-方面会浪费不必要的资金,另-方面网络的堵塞现象并不能得到很好的解决,如何做到既省钱又使网速得到提高便是我们追求的目标。2校园网整体优化标准2.1可扩展性与实用性可扩展性指的是网络设计应该支持多大程度的扩展吧。学校应根据实际情况,在网络的建设过程中既要保证网络的先进性、实用性和扩展性,又不可片面的不切实际的追求高端设备,以免造成不必要的浪费。用户应根据实际的需要更新网络设备,比如,在接人层用交换机代替集线器,使每一个接口属于一个冲突域,在有几个用户同时发送数据时不会造成交换机端口的堵塞。汇聚层用三层交换机代替二层交换机,在充分发挥数据交换的同时也实现数据的转发。总之在升级设备时应尽量利用原有的设备,避免造成资金浪费,在购买新设备时也得未雨绸缪,考虑其可扩展性、兼容性、安全性等因素.尽量选择模块化设备,方便对未来校园网的升级。模块化设备虽然在价格上要贵一些,但拥有更大的灵活性和可扩充性,用户可任意选择不同数量、不同速事和不同接口类型的模块,以适应千变万化的网络需求。例如:机箱式交换机大都有很强的容错能力，支持交换模块的冗余备份,并且往往拥有可热插拔的双电源，以保证交换机的电力供应。在对校园网优化时,应全盘考虑当前校园网的现状,以及将到达到的目标。对整个网络系统进行综合分析,合理配置,以最少的资金投入实现最佳的网络性能。2.2经济性在优化过程中应最大限度地保护已有投资,尽量充分利用网络中原有的设备,在原有的设备上对网络实施扩展。在产品选撣方面可能依据自己的经济实力选掸相应的产品,不要-味的追求名牌。在资金不是很充足的情况下可以选择与名牌参数相同的略逊- - 点的牌子。这样既节约了资金,又满足了需求。2.3兼容性在优化过程中除了要尽量考虑经济性外,还得考虑不同厂家之间及相同厂家不同时期生产的设备之间的兼容性。由于网络设备厂家众多,数据传输协议各不相同。比如目前在市场上具有竞争力的两大厂商是思科和华为,他们的设备都有各自的数据传输协议标准。在对产品进行选购时应选择具有开放数据传输协议的标准产品。这样的话更易于对设备的管理。3校园网系统层面的优化3.1三层网络结构的优化由于建网时的资金限制,用户数量少,但是随着时间的推移,用户的发展和对网络功能需求的增大,原来设计的网络结构已不合理、导致了网络使用效率低、运行不稳定。这就使得我们不得不对现有的网络结构进行优化,从而提高网络资源的利用率减少不必要的资源浪费。校园网设计一般采用三层网络架构的层次化模型设计,每一个层次都对应某些特定的功能对网络设备的性能要求也不同。三层设计使得网络层次更明显,也更易于管理。三层网络架构设计的网络有三个层次:核心层、汇聚层、接人层即。针对三层结构的不同功能,优化的重点主要保证核心层的高速、稳定、可靠;汇聚层的可扩展性;接人层的可管理性。分层设计有助于规划和分配带宽,有利于信息流量的局部化,也就是说全局网络对某个部门的信息访向的需求很少,在这种情况下部分业务服务器即可放在汇聚层。这样局部的信息流歇传输不会波及全网,部门内的信息尽可能在本部门局域网内传输,以减轻主干信道的压力和确保信息不被非法监听。3.1.1核心层的优化对于校园网核心部分可靠性的优化,可以采用先进的环网技术。目前校园网核心网络拓扑多为星型.双归属结构,在实际应用中，上行双归属连接的两条链路或光纤都处于-一个地沟或管道中,这样就出现了共享风险组,链路保护无任何意义;同时该种网络中还会浪费核心交换机的端口资源和光纤资源。如果采用以太环网技术,可以对校园核心网络进行优化。以太网环网保护技术是一-种专门应用于以太网环的链路层协议,它在以太网环中能够防止数据环路引起的广播风暴,当以太网环上链路或设备故障时，能迅速切换到备份链路.保证业务快速恢复。中国煤化工，当在核心层配置路由器时,应该使用优化分组吞吐量的路由特征.避免使用分AT第二分组操作的特征,也应该为实现低延迟和高可管理性优化核心层。MYHCNM HG对于需要通过外网或者因特网连接其他企业的客户,核心层拓扑应该包括--个或多个与外部网络连接的链路。校园网的网络管理员应该禁止区城或部门网络管理员规划自己的外网与因特网的连接。将这些功能集中在核心层可以降低复杂性,减少可能的6368 .网络通讯及安全........本栏目责任编辑:冯蕾第7卷第26期(2011年9月)Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术路由问题,并月提高安全性。3.1.2汇聚层的优化.汇聚层是校园网的骨干网,目前主要采用以下几种结构:单星型、双星型环形等结构,都无法保障毫秒级的收敛。现在随着介质成本的降低、维护成本的增加.更多地考虑减少节点或者是减少有源节点的方式,将汇聚层直接设置在大楼内部,从核心到汇聚都采用直接逻辑连接,不再设中间有源节点。这种方式尤其对用户较多、网络应用较多.路由协议复朵的大规模校园网比较适合。具体组建时采用高速路由交换机为核心,多层交换机作为汇聚层的网络设计;中小规模的校园网建议采用多层交换机为核心,可远程.管理型交换机作为汇聚层的网络设计。为了在核心层维持良好的性能,汇聚层在带宽密集型接人层协议和优化的核心层之间重新分配。同时提高路由协议的性能,汇聚层可在接入层概括总结路由。为了实现层次化、模块化和性能最大化,汇聚层应该隐藏从核心路由器到接人层的详细拓扑信息。3.1.3接入层的优化接入层为本地网段的用户提供对互联网的访向。接人层可包括路由器.交换机和无线访问点。接人层可以提供访问学校互联网的广域网技术,例如ISDN、帧中继模拟的MODEM线。可以实现按需拨号路由和静态路由,以控制降低远程访问链路的费用。接人交换机是最接近用户的网络设备,也最适于通过它进行相关网络攻击防护。通过对接人交换机进行适当设置,可以将很多的网络威胁隔离在交换机的每-个端口上,而不至于对整个网络产生危害,同时也提高了对终端用户的管理。对校园网接入层的叮靠性进行优化时,可以采用目前较先进的智能弹性架构技术。支持智能弹性架构技术的多台交换设备可以互相连接起来形成- -个“联合设备”,用户可以将多台设备看成- -台单- -设备进行管理和使用。这样既可以通过增加设备来扩展交换能力和端口数量,同时也通过多台设备之间的相互备份增强了网络的可靠性。在一台设备出现故障的时候,其它设备可以迅速接管故障设备并照常运行。此时,域内路由协议不会随之中断，通过跨越设备的聚合,通信链路也得到了完善的保护,转发流量和大部分业务都不会出现中断。3.2网络布线设计网络综合布线是构建计算机网络的基础,只有线路通畅、稳定,才能保证数据的有效安全传输。综合布线系统应采用开放式结构体系,符合多种国际上流行的标准,尽量使用具有开放标准的网络类型和设备,以保证布线系统的良好运行。同时也必须考虑布线设计的灵活性,当需要对设备进行接入移动或移除时无需改变布线的系统,只需要加入相应的网络设备以及进行必要的跳线对接即可。传输介质是网络中传输信息的载体,对网络性能有不可忽视的影响,-一个性能良好的校园网必须有一个坚实的介质基础网。目前的综合布线系统普遍采用单模或多模光缆,超五类或六类非屏蔽双绞线。在网络应用要求可靠、高速地长距离传输数据时,使用光纤作为传输介质。光纤具有优良的可扩展性,随着用户的增多,对网络流量需求的增长,在将来对网络进行升级时也不必再重新拉线。但是在用户流最不大的时候，建议还是采用双绞线,--方面避免造成不必要的浪费，另一方面当前双绞线的流量传输能力已经能满足普通用户的需求。.3.3冗余技术故障可能在任何地方出现,用户时时刻刻都处于网络中断的风险中。冗余网络给我们带来了新的体验,在网络设备、链路发生中断或者变化的时候,用户几乎感觉不到。校园网的冗余部署包含了三个环节,分别是设备的的冗余、链路的冗余和网关的冗余。3.3.1设备的冗余设备的冗余技术是指采用冗余配置的单机或多台设备互为热备份,分为电源和管理板卡冗余，由于设备成本上的限制.这两种技术都被应用在中高端产品上,价格自然也会比较的高。目前许多厂商都生产有这种冗余设备。电源冗余上有主电源模块和备用电源模块,当主电源模块发生故障时,备用电源模块立即启用。管理板卡的冗余也是类似。3.3.2链路冗余技术.在一个校园网中往往存在多条二层和三层链路,使用链路冗余技术可以实现多条链路之间的备份和流量分担。二层链路冗余技术主要使用生成树技术,如:STP、RSTP、MSTP。生成树协议802.1Q作为一种纯二层协议,通过在交换网中建立树型拓扑实现了环路的避免和冗余。3.3.3网关的冗余对网络的终端用户来说,还需要一种机制来保证其与校园网络的可靠连接,这便是网关冗余技术,VRRP技术便可以实现对网关级的冗余。VRRP是一种容错协议,它保证当主机的下一跳路由失效时,可以及时地由另一台路由器来替代,从而保持通讯的连续性和可靠性。VRRP协议通过交互报文的方法将多台物理路由器虚拟成一台路由器,网络上的主机与虚拟路由器进行通信,从而保证校园网数据流量的可靠传输。4结束语校园网的优化管理是学校教学和管理实现信息化、数字化的重要组成部分。结合学校的实际需求、实际应用环境、资金状况以及技术发展的前瞻性,科学合理地选择组网方案,构建一套性能优良、运行稳定、使用方便.经济实惠的校园网，必将对学校的现代化起到很好的推动作用。参考文献:[1]邵波,王其和.计算机网络安全技术及应用[M].北京:电子工业出版社,2005.[2]罗新华,李酒.校园网优化与提速[J].网络通信与安全200(2);1220-1222.中国煤化工[3]贵婷,校园网优化的策略和方法切兰州石化职业技术学院学报2007.7(4);:43- 45.MYHCNMHG[4]郭诠水,王宝智.全新计算机网络工程教程[M].北京:北京希望电子出版社,2002.本栏目责任编辑;冯蕾川网络划 讯及安全“6369.