计算机实验室的网络优化与维护技术

2016-09-14李俊金肯职业技术学院南京210000

中国管理信息化 2016年17期

关键词：实验室计算机实验教学

李俊（金肯职业技术学院，南京　210000）

计算机实验室的网络优化与维护技术

李俊
（金肯职业技术学院，南京210000）

以Z高校计算机实验室为实例，列举了网络优化的要点，分析了目前高校计算机实验室网络存在的问题，结合具体实际案例与已有资料进行进一步研究，并提出了计算机实验室网络优化维护的相应技术，确保了高校计算机实验室网络的畅快应用。

高校；计算机实验室；网络优化；维护；对策

0　引言

在计算机与网络日益普及的今天，各大高校纷纷将计算机作为一门不可忽视的重要课程，为社会培养大批优秀的能使适应现代信息技术发展要求的人才。因此，各大高校不仅开设了计算机相关课程，还建立了计算机实验室，为广大学生提供良好的实验操作教学环境，包括计算机专业实验教学和公共实验教学两大部分。而如何确保高校计算机实验室的有效运转，加强网络优化，采用行之有效的维护技术措施相当关键。

1　高校计算机实验室概述

随着计算机信息技术的不断发展，计算机大范围普及，被运用到各大领域并取得不俗成绩。高校作为为社会培养全面综合应用型人才的基地，也加强了对计算机应用人才的培养，在计算机设备上投入巨大，并建立了供教师开展实验教学任务以及学生自由上机操作实验的计算机实验室。

根据当前高校计算机实验室的模式来看，主要分为分散型与集中型两大类。其中所谓的分散型计算机实验室模式，更多的是为不同院系学科教学实验服务的，该类型的计算机实验室主要满足各大院系的专业教学，规模相对偏小，功能相对较为单一，且与其他院校的计算机实验室不能共享资源。而集中型计算机实验室模式，主要立足高校整体教学，将各大院系的教学资源进行了整合，计算机实验室规模较大，能够满足全校不同专业的计算机实验教学，实现了统一管理、资源共享的目的。

本文所介绍的环境实验室网络优化及维护，是由院校统一管理，整合各院系教学资源的集中型计算机实验室模式。目前，高校计算机实验室集中型模式，不仅承载着学生进行计算机上机操作的重任，还承担着计算机专业课，以及一些其他公共课的实验教学任务。因此，加强对高校计算机实验室的管理，不仅能有效的维护计算机实验室的正常高校运转，还能加大对教学资源的利用。

计算机实验室在为广大教师学生提供便利的同时，也存在一定的隐患，尤其是计算机实验室使用中不能缺少的网络。由于会受到各种各样的因素的影响，高校计算机实验室网络问题已成为各大高校关注的重中之重，如何采取措施进行网络优化维护成为当前的热门新课题。

2　影响高校计算机实验室网络优化维护的因素

通过对各大高校计算机实验室的研究分析发现，影响计算机实验室正常运转，给网络优化维护提出难题的因素较多，例如：计算机硬件损坏，软件损坏、网络环境不良、面对群体差异大、系统全面开放等。在分析实际高校计算机实验室问题上应该各个有针对性的单独分析。其中最主要的因素表现为以下几方面。

2.1计算机硬盘损坏严重

高校计算机实验室由于是面向全校各大专业开放的，实验教学任务的繁多，无形中加大了计算机实验室运转负荷。加之，计算机使用频繁，在长时间的高负荷运转后，对计算机硬盘带来极大损害，加快了硬盘老化问题，从而衍伸出死机、蓝屏等故障，对计算机实验室网络正常运转产生一定影响，造成计算机设备使用率低下。除了计算机本身内部的高负荷因素外，还有众多外来因素也加快了计算机硬盘的损坏，给计算机实验室网络优化维护带来难题。

2.2峰值响应问题显著

随着高校计算机实验室的投入使用，许多教师就将教学课堂由原本的教室搬到了计算机实验室，成为多媒体等教学工具的完美替代。这一做法从某种程度上能有效地确保教学任务的完成，大大提高了实验教学的组织计划性，也成为实验考试的最佳场所。根据相关数据统计，近80%的高校实验任务都需要在规定时间内统一完成，这无疑给高校计算机实验室网络流量，以及下载、上传的服务申请峰值产生较大影响，容易出现网络缓慢、拥堵，甚至计算机实验室网络瘫痪的状况。这也是制约高校计算机实验室正常运转使用的一大难题。

2.3网络环境存在风险

在高校计算机实验室使用过程中，由于计算机数量较多，且使用频繁，加之外来移动硬盘、U盘的使用，或是学生浏览含

2.4网络性能安全方面欠缺

当前各大高校对计算机实验室的重视都有所提高，不仅从经费上，也从技术上给予了大力支持，以保障计算机实验室网络的畅通，并达到资源功效，最大化发挥计算机实验室功能的目的。但从现实来看，网络系统在性能、安全、稳定上还存在一些不足，极大地阻碍了高校计算机实验室网络的正常运转使用，也是高校急需解决的一个问题。

3　高校计算机实验室实例及网络优化维护措施分析

为了进一步了解高校计算机实验室网络优化的相应措施，现将Z高校计算机实验室作为研究对象进行专门分析，力求进一步保障高校计算机实验室功效的正常运转。

3.1高校计算机实验室概述

Z高校的现代教育技术应用中心，现有计算机1 300台左右，还有360台建设中的云机房，这些计算机分别安置于1-5楼，其中1楼、2楼各有360台计算机，3楼320台，4楼200台，以及5楼还有400台。如此数量的计算机，在一定程度上能很好地满足Z校师生对计算机实验室的使用需求，不仅能有效地保证不同专业教师实验教学任务的完成，也能为广大学生进行计算机上机操作提供一定的可能，因此在网络优化与维护技术上Z高校也加大了投入，力求建设改造出少瑕疵甚至零瑕疵的高校计算机实验室，为其他高校提供一定的借鉴。

而通过前面的相关分析可以了解到，造成高校计算机实验室网络故障的因素各不相同，为了达到良好的网络优化维护目的，有针对性的各个提出解决之道，能为高校计算机实验室的正常使用提供技术保障。

3.2计算机实验室网络优化维护对策

3.2.1计算机实验室硬盘损坏问题的优化维护

目前各大高校计算机实验室，硬盘损坏严重已成为一大问题，迅速的引起了各大高校的关注。Z高校针对这一问题，利用已有资料与技术提出了解决之道。

首先，通过硬盘保护卡的大量使用，最大化的减小硬盘的损坏。硬盘保护卡的关键核心技术就是恢复备份程序的芯片，通过将其安装在计算机主板上，利用“假写”的原理来对计算机硬盘上的数据进行保护。当安装硬盘保护卡的计算机出现故障时，通过简单的重启计算机步骤就能将系统功能还原，同时硬件保护卡还能为计算机实验室的计算机提供分区管理、克隆网络系统等附加功能，这是当前高校计算机实验室进行系统维护采用的主要措施。但不可否认的是也存在一些问题，还需要进一步不断的完善克服，才能更好的保证高校计算机实验室的正常运转。

其次，无需安装硬盘，通过服务器实现的计算机系统数据操作利用的无盘网络技术。该技术分为静态路由RPL和动态路由PXE两大类，这里主要介绍的是支持PXL动态路由运行的简单便捷的硬盘网络优化维护措施。Z高校在进行计算机实验室建设改造时，进行了无盘网络服务器系统和锐起服务端的配置与构架，以及无盘工作站的配置构架。

通过对无盘网络服务器系统的配置构架，了解到Z高校计算机实验室的服务器系统为Windows Server 2008，且每台计算机服务器同时连接数值为9 999，而计算机管理员也由原来的Administrator更改为了lsuboy，而Administrator成为新的计算机用户。这时就会发现高校计算机实验室的计算机用户仅剩下三大类，分别为：lsuboy、Administrator和Guests，且Guests的用户还是禁用的。一般来说计算机系统配置上均有危险服务，而在无盘网络服务器系统设置中要停止“禁用”，所配置的 TCL/IP地址是10.1.37.250和10.1.37.251。

锐起服务端程序也是无盘网络技术中不能或缺的重要组成部分，在程序安装结束后，要停止锐起无盘XP辅助服务和XP数据服务，进行服务端破解后，再重新启动停止的锐起服务，会出现设置默认目录，如图1所示。

图1　锐起服务端默认目录

通过系列相关设置后，就能打开锐起无盘管理器主界面，再进行锐起服务端相关配置操作，这样才能确保无盘网络服务器承载过大的网络负荷。而无盘工作站的配置与架构也是按照相关步骤操作就能实现。

Z高校计算机实验室依靠无盘网络技术进行建设改造后，加快了计算机开机速度，确保了系统运行的流畅性，减少了计算机硬件故障的发生率，确保了计算机资源的充分利用，也减轻了高校计算机实验室管理难度，节省了实验室改造成本，也有效的提高了计算机实验室网络优化与维护的便捷性，值得在广大高校计算机实验室中推广应用。

3.2.2负载均衡技术的大范围应用

Z高校的计算机实验室也将会面临网络上传下载的高峰期，也会对网络造成不良影响。为了有效地应对该问题，Z高校广泛使用了负载均衡技术，以达到对计算机实验室峰值响应问题的优化与维护。

负载均衡技术在优化提高计算机实验室网络服务性能上具有重要意义，利用分流技术，将网络负载进行转化分流，以减小网络的高负荷。目前负载均衡技术采用的方式主要有两种：一是负载平衡集群技术，二是NAT功能设备使用。

在Z高校使用的Windows 2008系统服务器中，提供了集群与网络负载平衡等功能，能支持32台计算机构建服务集群，它们的IP使用情况如下图2所示。

图2　负载均衡集群结构示意图［6］

通过管理工具中的网络负载平衡管理配置就能对集群IP、域名等进行合理配置，以实现对网络峰值响应问题的解决。如果出现计算机实验室无法提供DNS服务时，只需要在网络负载均衡服务器的 hosts目录下进行%systemroot%″system32″driers″ect编辑，添加解析信息172.21.51.1 cluster.zqu.edu.cn就能解决上述问题。

这里所提到的NAT功能设备主要包括路由器、多层交换机等，在计算机实验室中可以设置提供相同服务的多个不同服务器，并设置与之相匹配的IP地址。而NAT运用的网络结构如下图3所示。

图3　NAT负载均衡实验网络机构图

通过对上图中的E0、E1、E2、E3、S0等端口的定义设置，就能充分的保证Z高校计算机实验室负载平衡，确保学生同一时间统一的上传、下载网络流畅，数据信息传输快的优势。

3.2.3计算机实验室网络安全优化维护

（1）加大私有IP及VLAN的使用力度。随着Z高校计算机实验室的不断建设与改造，计算机数量急速增加，传统的IP地址已远远无法满足计算机实验室的计算机的使用需求，为了保证计算机实验室计算机的大规模使用，加大私有IP地址的使用很有必要。首先，私有IP可以通过校园网防火墙进行转换，使其成为合法的IP地址，解决了IP地址不足的问题。其次，还能有效的减少网络外部对网络系统软件的攻击，为Z高校计算机实验室网络环境安全提供了一定的保障。

同时，在Z高校计算机实验室中还加强了对VLAN端口的划分利用，通过三层交换机来实现对VLAN的划分，有效的隔离了不同计算机实验室，且使用的IP地址网段也各不相同，能很好的降低出现广播风暴的可能。具体如表1所示。

（2）加强计算机实验室网络病毒预防。一般而言，造成计算机实验室网络出现病毒的主要原因在于外来移动设备带来的病毒，或是通过浏览一些网站文件感染的病毒。为了有效防止这些问题出现，Z高校加大了计算机实验室电脑病毒防火墙以及杀毒软件的投入，利用相关软件第一时间对学生自带的移动设备进行病毒检查，做到真正的防患于未然。计算机防火墙可以从这些方面进行系统防护，首先在计算机访问控制上，防火墙能保证计算机内部系统数据信息的安全，防止被非常授权使用。其次，防火墙还具备包过滤、代理服务等关键性技术，对于高校计算机实验室网络安全维护都具有积极效果。

而为了防止学生在课堂时间通过网络浏览网页、文件等，感染病毒影响计算机实验室网络的正常使用。

Z高校基于Telnet协议加强了对网络连接、断开的管控，达到对学生网络使用的实时控制。根据已有资料可以看到，Telnet协议对于提高实验教学质量，减少网络病毒感染侵袭具有重要意义，是进行计算机实验室网络优化与维护的有效途径之一。

（3）加强网络信息加密技术的运用。计算机网络加密技术在一定程度上也能很好地预防病毒对计算机局域网等内部的侵袭，确保计算机的运行正常。常见的加密技术主要包括节点加密、端点加密以及链路加密等。通过对高校计算机实验室里的计算机进行加密处理，学生在使用电脑时需要通过一定的密码信息进行验证，不仅减少了外来陌生人对计算机的使用，也有效地防止了病毒感染扩散的可能。

表1　Z高校计算机实验室1楼的IP地址及VLAN划分情况

3.2.4加大计算机实验室网络系统设计重视度

首先，目前局域网和广域网是使用较为广泛的两大网络系统，都对提高计算机系统性能，确保计算机网络速度流畅，数据信息传输稳定、安全方面提供了可靠保障。而Z高校计算机实验室在建设改造时，重点考虑如何将局域网与广域网二者的优势进行结合，形成一种新型高效的计算机实验室网络，确保计算机实验室网络安全。

在局域网系统设计上需要把握一定的原则，包括先进行、实用性、开放性、灵活性、可扩充性、安全性、可靠性等。为了满足这些设计原则，在局域网系统设计中，可以以IEEE 802、EIA/ TIA58等工业建筑网络系统作为参考，同时还需要确保网络系统支持单网关协议，即SNMP，便于在高校计算机实验室使用过程中，维护人员及时了解网络运行状况，发现问题并进行解决。而Z高校想要接入局域网，计算机实验室需要达到几个条件要求，包括其使用的主干网络是速度要在100兆的以太网，同时计算机服务器和工作站也需要在网速下链接主干网。当然为了确保高校计算机实验室的使用，还需要具备多协议、多介质交换的功能，能满足网络的扩充审计，且还能实现端口交换，以及支持虚拟网的使用。为此应当选用SuperStackⅢ3300系列中的3C16980A作为高校计算机实验室的局域网中心交换机，路由器为Cisco 2600。

在接入广域网时可以使用校园网接入Internet，或是利用ADSL、DDN技术从中国公用信息网接入。只有完全按照广域网要求进行计算机实验室配置安装，才能从结构、布线、电源、消防报警、病毒防护等方面给高校计算机实验室提供相应保障，有效的解决网络安全问题。

其次，在有效的提高计算机实验室系统性能上，也可以通过优化注册表来实现。为了确保高校计算机实验室的网络运行，可以点击开始/运行，在出现的对话框中输入regedit来进行注册表的相关设置操作。众所周知，计算机在开启过程中需要一段时间，就是所谓的系统启动时间，通过对注册表的优化，可以有效的减少计算机启动时间，也可以通过一定的注册表设置优化，减少关闭无响应程度的等待时间，或者加速系统关机进程等，都会给高校计算机实验室性能提升提供帮助。

除了上述的几大高校计算机实验室网络优化维护的方式方法外，还可以通过云计算的构建，虚拟网络的投入使用，网络流量的有效管控，培养专业性较强的计算机维护人员、加大对计算机实验室管理等多种措施来达到优化维护高校计算机实验室网络的目的。限于篇幅，不赘述。