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思科千兆交换校园网应用

本文从需求分析入手,阐述了校园网的应用特点,并以陈经伦中学为例,介绍了思科系统公司的千兆交换产品和其它应用产品如何满足校园网用户的多方面需求。

校园网是各种类型网络中一大分属,有着非常广泛的应用,它以局域网为主,但网络结构和性能要求却有其特色,为此特在本例中对校园网作应用分析。

一、应用特点及需求分析


随着现代化教学活动的开展和与国内外教学机构交往的增多,对通过Internet/Intranet网络进行信息交流的需求越来越迫切,为促进教学、方便管理和进一步发挥学生的创造力,校园网络建设成为现代教育机构的必然选择。校园网大都属于中小型系统,以园区局域网为主,一个基本的校园网具有以下的特点:

  1. 高速的局域网连接——校园网的核心为面向校园内部师生的网络,因此园区局域网是该系统的建设重点,由于参与网络应用的师生数量众多,而且信息中包含大量多媒体信息,故大容量、高速率的数据传输是网络的一项基本要求;
  2. 信息结构多样化——校园网应用分为电子教学(多媒体教室、电子图书馆等)、办公管理和远程通讯(远程教学、互联网接入)三大部分内容:电子教学包含大量多媒体信息,办公管理以数据库为主,远程通讯则多为WWW方式,因此数据成分复杂,不同类型数据对网络传输有不同的质量需求;
  3. 安全可靠——校园网中同样有大量关于教学和档案管理的重要数据,不论是被损坏、丢失还是被窃取,都将带来极大的损失; 操作方便,易于管理——校园网面向不同知识层次的教师、学生和办公人员,应用和管理应简便易行,界面友好,不宜太过专业化;
  4. 经济实用——学校对网络建设的投入有限,因此要求建成的网络应经济实用,具备很高的性能价格比。

陈经伦中学是朝阳区乃至北京市的一所知名学校,作为典型的基础教育学校,该校校园网建设同样具有上述要求和特点。针对陈经伦中学的具体情况,承接此项工程的思科高级认证代理商北京蓝波科技发展公司(北京德胜门外双泉堡甲2号,邮编:100085,电话:68498450,64870926,传真:68498418)将该校园网分为三级结构:以位于图书馆楼内的校园网控制中心为核心;与校园内各建筑(校园内需要联网的建筑物共十座,3座教学楼、2座办公楼、1座综合楼、1座游泳馆、1座图书馆楼和2座宿舍楼)互连形成园区主干;各建筑物内再扩展面向用户的局域网。园区主干连接为100M/1000Mbps,建筑物内部的用户局域网提供到桌面的10/100Mbps网络带宽。

二. 方案设计:


  1. 拓扑结构
    校园网整体拓扑结构如图1所示。

    陈经伦中学校园网拓扑结构图
    图1 陈经伦中学校园网拓扑结构图

    图中思科系统公司的千兆交换产品Catalyst 3508G XL(8口千兆以太网)和Catalyst 3548 XL(2口千兆,48口10/100M)通过GigaStack千兆堆叠构成校园中心交换机和中心局域网(GigaStack是思科公司独有的千兆堆叠技术,可以在两个或多个3500 XL系列交换机间用廉价的不超过1米的铜线建立千兆高速堆叠,较光纤大大节省成本);各建筑物主交换机选择Catalyst 3524 XL(2口千兆,24口10/100M),中心的3508G和3548堆叠之后还具有八口空余的千兆端口,可与八栋建筑楼的3524作千兆光纤连接,为此除网控中心所在的图书馆楼外,其它九栋建筑采用了八条千兆和一条百兆(一栋办公楼)连接成网络主干;此外,中心3548和各楼3524交换机的10/100M局域网端口可为多台应用服务器提供高速网络连接。这种按需求设计带宽和架构的方式既节省经费,又能充分发挥设备优势,取得最优的整体能价格比。
    建筑物内各楼层交换机采用Catalyst 2924 XL(24口10/100M),与本楼主交换机Catalyst 3524 XL通过100Base-TX连接,再以10M或100M连接到用户桌面,必要时还可再下联低端交换机扩展用户数。以综合楼为例(如图2所示),楼内共56个主节点,采用Catalyst 3524 XL和2924 XL、2912 XL(12口10/100M交换机)级联能够满足端口数量需求;楼内各办公区则采用Catalyst 1924(2口100M,24口10M),提供到桌面的10M交换带宽;考虑到各交换机都有多个100M端口,级联时可采用Fast Etherchannel(快速以太网通道)技术,将两交换机的2-4对100M或10/100M端口并行连接起来,使级联带宽成倍增加,同时提供线路冗余,其中任一条链路的断线不会妨碍其它链路继续传输数据,从而保障运行的可靠性。

    陈经伦中学校园网综合楼子网拓扑结构图

    在整体拓扑图中还可看到,为实现Internet接入和为在家办公、学习的远程用户提供拨号上网服务,校园网中还设立了位于网控中心内的Internet服务中心,采用Cisco 2610路由器(具1个10M以太网接口,2个WAN接口卡和1个支持多种模块的网络插槽)作远程连接,其10M以太网端口与网控中心的局域网相连,另可选配一块具备1个2M广域网串口的接口卡通过DDN专线连接到Internet;再选配一块NM-16AM网络模块,为远程用户提供16口拨号连接。
  2. 网络安全及管理
    在安全方面,学校采用了集成在路由器2610操作系统中的防火墙功能将校园网分成内外两个部分,内部用户可以通过认证访问外部网和Internet;而未经授权的外部用户将不能穿过防火墙进入内部网,从而避免内部网上核心服务器受到侵害。
    考虑到网络设备较多,结构较为复杂,学校还打算在二期工程中加装思科的网管系统Cisco Works Windows来对所有网络设备实施管理--由于整套系统均用到思科网络产品,那么采用同一厂商的网管能够对设备进行更为详尽细致的管理,它拥有思科全套产品的数据库,能够调出各种产品的直观视图,深入到每个物理端口去查询状态信息,其主要功能包括: 自动发现和显示网络的拓扑结构和设备; 生成和修改网络设备配置参数; 网络状态监控; 设备视图管理; Cisco Works Windows基于流行的Windows操作平台,界面友好,易于掌握,能够满足校园网对网管的功能全面而又要方便操作的要求
  3. 网络多媒体应用
    在这样一种基于Cisco产品的全交换校园网中,带宽充分,并且划分合理,控制有效,不仅传统的校园网服务能应用自如,更为多媒体网络应用打下了良好基础,尤其是可以提供电视会议、影像互动教学、视频点播等多种视频网络服务。
    Cisco IP/TV是Cisco公司隆重推出的一套基于TCP/IP协议传递MPEG-I格式的高质量全动态的视频图象、语音及数据的客户/服务器软件系统。该系统由内容管理服务器、内容服务器、客户端软件三大功能模块组成,拥有视频点播、定时广播、现场直播、多视频源广播等功能;它采用了先进的组内广播技术和磁盘优化读取技术,具有单机性能优异、网络传递高效、操作简明快捷、统计分析功能完备等特点,并完全遵从多媒体传输的国际标准RTP/RTCP和RTSP,可运行于各种介质的IP网络之上。陈经伦中学的全交换、高带宽校园网,可以轻松地满足计算机网络上的电视会议、广播领导讲话、电视节目广播与点播、楼宇监控、网上教学、现场实况转播、校园课件点播和广播等多种高标准应用,并且完全可以满足学校提出的网络闭路电视系统的各项要求。

三、 应用小结:


按照以上方案建设的陈经伦中学校园网,在局域网中合理地选择交换产品设计带宽,体现了性能卓越而又经济实用的原则;路由器的加入提供了完善的Internet接入和远程访问服务功能;IP/TV的应用则充分满足了信息多样化的需求;在基本功能实现的基础上,还用到了Fast Etherchannel、集成防火墙、Cisco Works Windows等技术和产品来保障网络的可靠性、安全性和易于管理性。

就已经建立校园网和正在建立校园网的学校而言,网络为教学管理和信息通讯、数据资源共享带来的利益是显而易见的。各校园网的建设经验表明,网络基础设施的建设总是在一定程度上超前于网络资源建设。因此,无论设计何种规模、何种目的的网络,都应在资金允许的范围内,尽可能地设计选用先进的网络设备、技术与方案。目前,陈经纶中学校园网是北京第一家全线基于Cisco产品架构的中学校园网,也是北京市最完整、最先进的中学校园网之一,这充分说明Cisco长期以来保持的技术先进性、产品可靠性,不仅令其高端产品成为大型企业网络的首选,它的中低端产品也是非常适合我国中小学构建校园网应用。

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