校园计算机网络系统设计

张海波

摘 要：校园计算机网络的建设，需要明确基本的建设需求，通过合理的方案进行设计。计算机专业人员应该对此形成认识，通过合理的方法手段展开校园计算机网络的建设。文章首先针对我国学校对计算机网络系统功能的整体需求进行概述，并在此基础上，结合笔者工作经验，建设性地提出了校园计算机网络系统的设计方案，希望能够为从事校园计算机网络系统建设方面工作的人员带来有效的帮助。

关键词：校园网络;需求分析;设计方案

0 引言

校园计算机网络系统的建设正在改变着我国学校的内涵，因此，在当前时代背景下，了解学校对计算机网络系统的功能需求，设计出合理的校园计算机网络系统建设方案，是相关领域工作人员必须要重点关注的课题。

1 对校园计算机网络系统的需求概述

在中国目前的学校教育活动中，伴随着“智慧校园”理念的不断深入，学校通常会要求在内部建立计算机局域网络。在针对设计方案进行商讨过程中，学校可能会对校园计算机网络系统在安全性、功能性、实用性等方面提出具体的要求，设计人员需要根据校方的实际需求，优化设计校园计算机网络系统，保证校园计算机网络系统能够达到校园中应用项目的需要。所以，针对所设计的校园计算机网络集成系统，设计人员必须要保障其能够满足学生上网的相关要求，还能够实现校园办公自动化、无纸化教学、网络教学、自动办公等要求，这样才能最大限度地让该系统发挥自身的价值。

2 校园计算机网络系统设计方案

在目前的国内校园中，各类网络应用丰富多彩。视频点播、线上会议、多媒体教学课件等已经在国内校园网中得到了普遍使用，同时这也在一定程度上提升了校园网在信息传输过程中的负荷，让网络阻塞现象发生的可能性上升，所以，校园网建设需要关注网络的高带宽性与高稳定性要求。

2.1 前端传输网设计

2.1.1 核心層设计

网络核心层是校园网中数据交换的中心，需要保障其在高速数据交换的前提下，具有良好的稳定性。因此，建议在核心区设置两台高性能交换机，双机联合建设智能弹性结构，这样能够加倍提升核心层的性能与稳定性，为了今后可以进一步强化设备稳定性，每个核心交换机需要设置双引擎、双风扇、双电源。

两个核心相互备份，在任意一台核心发生故障之后，另一个正常的核心交换机可以迅速停止故障设备的工作，保障网络安全稳定，并且在两台核心交换机都正常工作时，可以整合交换机上的上行数据流量进行均衡负载，降低设备在使用过程中的负荷。双核心下使用4万兆双光纤链路联通汇聚交换机，组成强稳定性、低阻碍的高速骨干网络[1]。

核心系统需要具有1∶N与N∶1双向虚拟化特点，其中N∶1虚拟化使系统核心层拥有强悍性能和高可靠性，同时1∶N虚拟化又让核心层达到不同级别的网络隔离与业务隔离需要。

值得注意的是，在校园当中，老师和学生占据了最大的比例，这些群体对互联网的访问也相对比较集中，因此需要在以上两个生活区域构建核心层交换机，这不仅能够帮助实现数据整合，降低校园网中心机房光缆总量，还能够辅助进行网络认证管理。校园数据中心和生活区核心交换机可以使用链路聚合技术，建设4万兆光纤链路[2]。

2.1.2 汇聚层设计

在校园网络系统中，汇聚层是其枢纽，将发挥承上启下的功能，需要保障网络的稳定性，需要汇聚层基于校园功能区域的划分来进行设计，即一般情况下，校园通常可以划分成教学区、生活区、行政区、图书馆、辅助区等。其中教学区对网络性能要求最高，不仅需要带宽达标，网络也需要符合稳定性要求，因此建议此区域汇聚交换机使用双汇聚，并建立双引擎、双风扇、双电源，同时支持双机虚拟化，增强骨干层的交换能力;而在生活区中，具有访问量大、带宽要求高的特点，因此需要在该区域设置吞吐量较大的汇聚交换机，汇聚至核心，使用链路聚合技术，其传输性能能够在4万兆以上;对于图书馆，其特征为数据量较大，但通常为单体楼设计，所以建议参考教学区进行汇聚层交换机设置;在行政区，对数据具有比较高的稳定性、安全性要求，同时在行政区内会经常举行教育系统视频会议、学校应急指挥要求，因此建议设置双汇聚、同时支持虚拟化，由此提升汇聚层工作效率，并配套设置双电源、双风扇、双引擎，进一步强化设备的稳定性，针对其他办公区的汇聚层建设，若学校资金预算相对紧张，可以使用单汇聚模式。从汇聚层到核心层，按照各自功能区域对带宽等方面的具体需要，在资金允许的前提下，可以使用链路聚合技术，整体带宽建议在2～4万兆为最佳。

2.1.3 接入层设计

当前，根据我国校园网络系统整体情况，建议使用全千兆交换机，上行接口选择万兆上行。和汇聚层进行串联，需要参考接入层交换机总数选取不同的连接形式。例如：在只有一部接入交换机时，需要使用双链路上行至汇聚交换机的方式，保障链路冗余;若有多部接入交换机，则需要使用高度堆叠模块进行堆叠，这样能够让链路冗余，负载平衡，并且平均带宽能够得到有效保障[3]。

2.1.4 网络拓扑设计

对大型校园网络系统而言，例如超过5 000人以上的院校来说，其数据访问量是比较庞大的，原有的星型双归链路模型可能会引起核心汇聚的光纤数量过多，造成核心端口出现资源负荷，核心层也容易成为网络数据在传输过程中的瓶颈，因此，对于大型校园网络系统来说，建议使用多核心结构设计，也就是在不同的地区中建立核心交换机，并组成交换机网络，这样的做法具有以下优势：首先，使用环形网建立的核心层，能够有效提升网络的稳定性;其次，把光纤汇聚分散至不同的物理位置，可以减小对核心层端口所形成的负荷;再次，汇聚层至核心层通过不同的路由至不同的物理位置核心，增强了链路在使用过程中的安全性;最后，依托智能单行结构，其核心层性能得到了显著优化。例如：在大中型校园网络系统中，可以基于院校功能划分为教学区、生活区、行政区、办公区、图书馆等，在以上功能区域中，数据访问呈现出不同的特点，可以依次构建核心—汇聚—接入三层构造的子网，最后在核心层交换机依靠环网进行连接。

2.2 针对后端服务器连接网的设计

一般情况下，校园服务器组有两种类型，分别为对外服务器和对内服务器。服务器建设对校园网络系统来说，需要注意以下两个层面的问题，第一是服务器访问流畅性;第二是服务器在使用过程中的数据安全性。对大中型校园网络系统来讲，学生和教师对服务器的访问数量比较庞大，因此服务器端的网络建设同样在带宽上有着比较高的要求。所以在针对后端服务器连接网进行设计时，若服务器数量不多，可以直接连入核心交换机，为保障网络连接的稳定性和可靠性，可以使用双联路形式进行连接;若服务器数量充足，则需要使用二层网络结构，也就是服务器依靠数据中心汇聚交换机接入核心交换机，同时使用服务器集群技术来强化对服务器访问能力[4]。值得注意的是，因为服务器内存量大，并且存储有重要数据，所以数据的安全性理应受到关注，因此在数据中心汇聚交换机中需要设置功能完善的防火墙系统。

2.3 校園网出口设计

当下，大部分校园网络系统都需要对教育网和因特网进行访问，所以，校园网出口需要设置为双路由模式。因为出口数据量通常都相对较大，对于校园网的硬件路由器需要选择高性能路由器，若资金预算较少，可以选择单路由进行出口设计，或者使用代理服务器共享连接因特网。

2.4 校园无线网设计

原有观点认为，在校园网络系统当中，无线网是对有线网功能的扩展，但是从目前的发展趋势来看，无线网技术必将逐步取代有线网技术。因此，对于校园无线网的设计，理论上不应将其作为有线网的拓展，而需要将其和有线网进行联合部署，使其成为第二校园网，并符合如下要求：第一，在有线网可以覆盖的房间和区域，无线网也需要覆盖，实现有线无线双覆盖;第二，有线网不能达到的空间，无线网也需要尽量覆盖，做到全校网络覆盖无死角;第三，需要设计有线无线一体化方案，也就是无线控制器+Flit AP方案，这对于达到在校园网中无线漫游带来了极大的便利。

3 结语

整体来讲，在全国进行智慧校园建设的大背景下，针对校园网络系统的规划建设必须要创新思路，优化布局，满足校园日常运行过程中的多元化要求，让校园网络能够为提升院校运行秩序，优化教师教学质量带来有效的辅助作用，同时也为我国培养出更多综合性人才。

[参考文献]

[1]杨逸时，谢之鑫.关于高校计算机网络管理与维护的思考[J].产业创新研究，2020（18）：188-189.

[2]徐盼华.基于思科平台搭建智慧校园网络的应用设计[J].信息记录材料，2020（9）：170-172.

[3]朱鹏，胡平霞.浅析某高校无线局域网技术在校园网的应用[J].计算机时代，2020（7）：34-36.

[4]周永馗.智慧校园基础设施之计算机网络系统规划设计[J].智能建筑，2019（7）：77-80.

（编辑 王永超）