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局域网的规划是在需求分析的基础上进行技术性论证,把用户提出的问题和要求,用网络方面的术语描述出来,经过技术方面的分析,提出一整套网络系统集成的设想和方案。
在这个方案中应包括以下几个方面的内容:
对需求分析的技术性论证;
系统的先进性、实用性、可靠性等的设想;
系统的总体规划;
系统难点、关键性问题的估计;
经费预算;
系统规划的技术文档。
要对建立一个什么形式、多大规模、具备哪些功能的系统做出全面科学的论证,并对网络系统集成所需的人力、财力和物力投入等做出一个总体的设计。
要完成一个网络系统集成的规划,一般经历以下几个过程:
(1)问题的提出与技术化分析;
(2)充分调研,做好三个考察;
(3)把总体设想具体化;
(4)估算网络的负荷和容量
(5)经费概算;
(6)编写规划技术文档;
(7)方案设计;
系统集成的设计是对规划的进一步分析和论证,把规划的总体框架加以充实和具体化。
在网络系统集成的生命周期中,设计阶段是最费时的阶段之一。
在该阶段主要完成结构和组成设计,如应说明网络系统集成是如何组织、工作的,包括哪些模块、哪些用户接口,用户界面等。
第三章需求分析
3.1局域网开发
随着计算机多媒体和网络技术的不断发展与普及,局域网信息系统的建设,是非常必要的,也是可行的。
主要表现在:
1、当前局域网信息系统已经发展到了与校际互联、国际互联、静态资源共享、动态信息发布、远程教学和协作工作的阶段,发展对学校教育现代化的建设提出了越来越高的要求。
2、教育信息量的不断增多,使各级各类学校、家庭和教育管理部门对教育信息计算机管理和教育信息服务的要求越来越强烈。
个人是否具有获得信息和处理信息的能力对于能否成功进入职业界和融入社会及文化环境都是个决定性的因素,因此学校应该培养所有学生具有驾驭和掌握这种技术的能力。
另一方面,信息技术在作为青少年教育工具的同时也向青少年提供了前所未有的机会。
新技术提供的机会以及它们在教学方面具有的优势都是很多的,特别是计算机和多媒体系统的使用有助于个人化的道路,每个学生在个人的学习道路上都可以按照自己的速度发展。
3、我国各级教育研究部门、软件开发单位、教学设备供应商和各级学校不断开发提供了各种在网络上运行的软件及多媒体系统,并且越来越形象化、实用化,迫切需要网络环境。
4、现代教育改革的需要。
在局域网中将计算机引入教学各个环节,从而引起了教学方法,教学手段,教学工具的重大革新。
对提高教学质量,推动我国教育现代化的发展起着不可估量的作用。
网络又为学校的管理者和老师提供了获取资源、协同工作的有效途径。
毫无疑问,局域网是学校提高管理水平、工作效率、改善教学质量的有力手段,是解决信息时代教育问题的基本工具。
5、随着经济发展,我国各级学校对教育的投入不断加大;
计算机技术的飞速发展,使相应产品价格不断下降;
同时人们的认识水平和经济实力不断提高。
大量计算机进入学校和家庭,使得计算机用于教育信息管理和信息服务是完全可行的。
3.2局域网组建原则
我们在规划局域网时,不仅考虑到现有局域网的情况,更主要的是着眼于为未来的学校提供既符合经济原则,又具有技术先进性和实用性的发展策略。
为此在具体工作中我们要努力贯彻如下一些原则:
先进性:
采用先进的技术、方法、设备,使系统既成熟可靠又能反映当今应用水平,并具发展潜力。
开放性:
整个系统应具有开放性,符合相应的国际标准和协议。
提供开放的网络接口和数据接口,使不同的产品能够协同运行,方便数据交换、信息共享。
扩充性:
系统应易于升级和功能扩充。
在系统容量、能力、处理能力等方面具有可扩充性,可以方便地进行产品的升级换代,不仅能够保护学校的投资,而且具有较高的综合性能价格比。
可靠性:
应该在系统结构、设计方案、设备选择、技术服务等方面综合考虑,保证系统能够无故障运行。
同时系统必须具有出错处理、容错能力、冗余备份功能。
实用性:
整个网络的功能应完全立足于学校管理和教学的需求,保证系统信息处理和传递的安全、可靠、及时、准确。
安全性:
网络系统必须具有高度的安全性和保密性,通过设置分级保护、控制数据存取的权限,防止对系统的非法侵入。
可维护性:
提供有效的网络管理和系统监控、调试、诊断技术,保证系统维护管理简明、方便、有效。
可操作性:
必须提供友好的中文界面,采用基于Windows的GUI界面,操作简便,容错性强,易于管理和维护。
经济性:
在充分满足系统应用功能需求和系统性能、并保证系统安全可靠性的前提下,选用物美价廉、经济实用的技术和产品。
3.3实训楼局域网建设目标
一个完整的局域网建设根据软硬件结合主要包括两个内容:
技术方案设计;
应用信息系统资源建设。
技术方案设计主要包括两个方面:
结构化布线与设备选择、网络技术选型。
应用信息系统资源建设主要包括:
内部信息资源建设、外部信息资源建设等的选择。
内部信息资源建设包括校园办公管理系统、多媒体网络教室、多媒体电子图书阅览室、网络多媒体课件制作系统、内部通信信息服务系统、视频点播等。
外部信息资源建设包括学校主页、远程教学、Internet信息管理等。
一个学校局域网建设的目标应该是:
建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心,以现代网络技术为依托,技术先进、扩展性强、能覆盖全校主要楼宇的校园主干网络,将学校的各种PC机、工作站、终端设备和局域网连接起来,并与有关广域网相连,在网上宣传自己和获取Internet网上的教育资源。
形成结构合理、内外沟通的校园计算机网络系统,在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软硬件环境,开发各类信息库和应用系统,为学校各类人员提供充分的网络信息服务。
3.4局域网的总体设计思想
局域网不只是涉及技术方面,而是包括网络设施、应用平台、信息资源、专业应用、人员素质等众多成份的综合化以及信息化教学环境系统。
因此,在总体上如何筹划、组织网络建设和开发应用的设计思想是局域网建设中的最重要的问题。
总体设计是局域网建设的总体思路和工程蓝图,是搞好局域网建设的核心任务。
进行局域网总体设计,首先是进行对象研究和需求调查,弄清学校的性质、任务和改革发展的特点,对学校的信息化环境进行准确的描述,明确系统建设的需求和条件;
其次,在应用需求分析的基础上,确定学校Intranet服务类型,进而确定系统建设的具体目标,包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标;
第三是确定网络拓朴结构和功能,根据应用需求、建设目标和学校主要建筑分布特点,进行系统分析和设计;
第四,确定技术设计的原则要求,如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求;
第五,规划安排局域网建设的实施步骤。
局域网总体设计方案是否科学,要看其能否满足以下基本要求:
1.整体规划安排。
从实训楼建设的全局和全面工作需要出发,考虑部门的地理分布和通信条件。
整体规划网络建设方案,对网络系统的目标、总体结构、服务功能、经费预算、建设步骤等重大问题作出规定。
2.先进性、开放性和标准化相结合。
尽量采用符合国际工业标准的、比较成熟的技术,兼顾网络技术的发展方向,选择结构化、可扩充、多用途的网络产品,保证网络在较长时间内不落后。
3.结构合理。
在通信网络、资源配置、系统服务和网络管理上有良好的分层设计,使网络结构清晰,便于使用、管理和维护。
4.高效实用。
着眼于教学、科研、管理的实际需要,用有限的资金优先解决工作中急需的问题。
设备易于使用和维护。
为科学研究提供先进平台,例如可视化计算,计算机协同作业,虚拟网络,虚拟现实,计算机仿真,远程计算机与数据处理等。
5.支持宽带多媒体业务,例如远程教学、多媒体网络教室、会议电视。
6.为学术交流提供良好的环境与CERNET、CHINANET等进行高速互连,快速访问Internet,与国内外同行交流信息、协同工作和展示学校的形象
第四章实训楼局域网规划
4.1局域网方案实施
一个完整的局域网建设在实施过程中可以分成两个环节:
网络集成方案设计和信息系统集成。
其中信息系统集成是目的,网络集成是手段。
网络集成方案主要包括两个方面:
结构化布线与设备选择、网络技术及设备选型。
它的设计思想有两个,一个是网络方案采用模块化的设计,各个模块完成各自的功能。
在实施的过程中,可以根据需要将相应的模块添加到网络中,也可以不使用某些模块,在需要时候再添加。
同时,模块化设计容易维护,某个模块出现故障,不会影响到整个网络的安全。
另一个设计思想是采用层次体系,整个网络通过主干网连接起来,各个子网通过接口与主干网连接,实现各自的功能,在子网内部及与主干网进行数据通信。
4.2结构化布线
综合布线系统是建筑物或建筑群内的传输网络,它既能使话音和数据通信设备、交换设备和其他信息管理系统彼此连接,也能使这些设备与外部通信网络相互连接,包括建筑物到外部网络或电话局线路上的连线点,与工作区的话音或数据终端之间的所有电缆,以及相关联的布线部件。
一个良好的综合布线系统对其服务的设备有一定的独立性,并能互连许多不同的通信设备如数据终端、模拟式或数字式电话、PC和主机以及公共系统装置。
一般布线系统有六个子系统组成:
建筑群间子系统,设备间子系统,管理区子系统,垂直(主干)子系统,水平子系统,工作区子系统。
实训楼局域网为园区网,楼群间子系统采用光缆连接,可提供千兆位的带宽,有充分的扩展余地。
垂直子系统则位于高层建筑物的竖井内,可采用多模光缆或大对数双绞线。
把管理区子系统并入设备间子系统,集中管理。
对于多幢楼宇,可采用多设备间的方法。
分为中心设备间和楼栋设备间部分,中心设备间是整个局域网的控制中心,内设有对外(Internet)对内通信的各种网络设备(交换机、路由器、视频服务器等),中心交换机通过光缆(地下直埋)与楼栋设备间的交换设备相连,以保证数据的高速传输。
在此设备间放置布线的线架和网络设备,端接楼内来自在各层的主干线缆,并端接连接网络中心的光纤。
楼内布线包括水平布线和主干布线。
水平系统采用超五类双绞线,新的楼宇采用暗装墙内的方式,旧的楼宇采用PVC线槽明装的方式。
4.3网络技术选型
保护现有投资的有效途径就是在将来网络技术升级时还能使用现有的网络技术和产品。
如同计算机的发展速度一样,网络技术的发展也是非常迅速的。
如果现有技术不能合理保证在将来网络升级后还能够使用,那么将会带来极大的资金浪费。
目前比较常见的主干网技术有FDDI、ATM、快速以太网和千兆以太网等。
其中具有交换功能的快速以太网,支持VLAN,并容易升级到千兆以太网和ATM,由于性能优越,价格适中,建议采用快速以太网作为校园网的主干技术。
4.3.1.光纤分布式数据接口(FDDI)
FDDI是高性能的高速宽带LAN技术,其标准为ANSI×
3T9.5/ISO9384。
FDDI物理结构是二个平行的、相对作反向传输的双环结构网,它采用定时的令牌传送协议。
因此,它可以被看作是一个令牌环网协议的高速版本。
但与TokenRing技术不同的是,当其发送完帧后就立即产生新的令牌帧,故其利用率较高,其运行速度可达100Mb/s。
其双环结构有非常好的冗余特性。
FDDI有两种接入方式:
双端口连接站(DAS),单端口连接站(SAS)。
DAS方式比较贵,但有冗余功能;
SAS需要有源集中器,且无冗余功能。
FDDI有几个通过带宽分配来实现的优先机制,一个是同步带宽分配(SBA)机制,它可以让管理员将一定量的带宽分配给一些确定的工作站,让它们有更多的捕获令牌机会。
第二个是异步服务(AS),它占用未通过SBA分配的带宽并将这部分带宽等分给环上的工作站。
铜线分布式数据接口(CDDI)是FDDI的一种变型,可以在不昂贵的铜线电缆上运行而使用相同的协议。
FDDI和CDDI的优点是冗余、内置网络管理,具有广泛的适用性。
但是,采用FDDI/CDDI技术是昂贵而复杂,
始终未成为主流技术,发展速度缓慢,前景不被看好。
4.3.2.异步传输模式(ATM)
ATM作为一种全新的交换技术,有其明显的优越性。
ATM是将分组交换与电路交换优点相结合的网络技术,采用定长的53字节的小的帧格式,其中48个字节为信息的有效负荷,另有5个字节为信元头部。
对于有效负荷在中间节点不作检验,信息的校验在通信的末端设备中进行,以保证高的传输速率和低的时延。
ATM最初是为了在公共网内使用而设计的,但现在已成了专用网发展的中心,并已经走出实验阶段并大量进入市场,这个转变要归功于ATM论坛等组织的努力。
ATM论坛的迅速发展真实地表明了人们对ATM兴趣的增长。
现在ATM论坛已经吸引了来自公用和专用网以及计算机工业的700余家公司参加,领导着众多先进客户机构、电信服务提供商和独立软件厂商。
在广域网、城域网和公用网内,ATM正在被广泛采用,因为它既能够将多种服务多路复用到一种基础设施上,满足功能越来越强的台式机对带宽不断增长的需求,又能提供虚拟LAN和多媒体等新的网络服务。
但是,ATM技术也有其缺点。
首先是标准还没有完全制定完成,很多重要标准还在修正之中,这就影响了ATM技术的推广,尤其是在局域网领域内。
其次,ATM技术目前主要应用是在专用网络和核心网络的范围内,而延展到外围和用户端均仍采用传统的网络技术(以太网、快速以太网、令牌环网等),这就使得在ATM网络和传统网络之间要建立一个中间的衔接层,这是一种在ATM信元与传统网络的帧结构之间相互转换的技术,如Classic
IP和ATM
LANE等技术,这种技术的优点是可以把传统网络接入到ATM网络中,但缺点是带来了很大的资源开销,这在很大程度上增加了ATM网络的复杂性并且降低了网络的总体性能。
另外,目前的大部分网络应用主要是基于IP网络的应用,直接针对ATM信元的应用很少,这在很大程度上也增加了ATM网络使用和管理的复杂性。
4.3.3.快速以太网
传统以太网用的是10Mb/s技术,现在出现了更快的版本,虽然10Mb/s以太网使用得最为广泛,100Mb/s以太网也正在快速崛起,并且千兆以太网标准已定,产品种类较多,为达到这个速度,你需要按100Base-T规格设计的网卡和集线器,这两种产品在供应商处都可以买到,它们仅比10Base-T的产品略贵一些,但在性能上就有了明显的区别。
在小型网络中实现100Base-T的费用是非常合理的,特别是对于无管理能力、无交换能力的集线器。
即使你仍然选择10Base-T集线器,也要考虑购买同时支持10Mb/s和100Mb/s的网卡。
100Mb/s的网卡只比10Mb/s的网卡略贵一点,但为将来的网络升级提供了很大的灵活性。
大多数100Mb/s的网卡能够自动检测所连接的端口是10Mb/s还是100Mb/s,并执行相应的操作。
为达到更高的性能,你还可以选择购买100Mb/s的交换式集线器,它可以提供更高的性能,但价格也相对较高。
4.3.4.千兆位以太网
千兆位以太网技术以简单的以太网技术为基础,为网络主干提供1Gb/s的带宽。
千兆位以太网技术以自然的方法来升级现有的以太网络、工作站、管理工具和管理人员的技能。
千兆位以太网与其他速度相当的高速网络技术相比,价格低,同时比较简单,例如保留以太网的帧格式、管理工具和对网络概念上的认识。
千兆位以太网是相当成功的10Mb/s以太网和100Mb/s快速以太网连接标准的扩展。
现在千兆位以太网成熟的标准为IEEE802.3z。
千兆位以太网的设计非常灵活,几乎对网络结构没有限制,可以是交换式、共享式的或基于路由器的。
现在正在应用的网络互连技术,例如,特定IP交换技术和第三层的交换技术,都与千兆位以太网完全兼容。
千兆位以太网可以通过价格便宜的共享集线器、交换机或路由器来实现。
千兆位以太网支持新的交换机之间或交换机与工作站之间全双工的连接模式,同时也支持半双工连接模式,以便与基于CSMA/CD存取方式的共享集线器连接。
千兆位以太网使用的传输介质有光纤、5类非屏蔽双绞线(UTP)或同轴电缆。
目前,千兆以太网支持单模光纤、多模光纤和同轴电缆,支持5类非屏蔽双绞线的标准正在制定中。
千兆位以太网的管理与以前使用和了解的以太网相同,使用千兆位以太网,主干和各网段及桌面已实现了无缝结合,网络管理变得容易了。
4.3.5.VLAN技术在校园网中的应用
在传统的局域网中,各站点共享传输信道所造成的信道冲突和广播风暴是影响网络性能的重要因素。
由于网络中的站点被束缚在所处的物理网络中,而不能根据需要将其划分至相应的逻辑子网,因此网络的机构缺乏灵活性。
为解决这一问题,从而引发了虚拟网VLAN的概念,所谓VLAN是指网络中的站点不拘泥于所处的物理位置,可以根据需要灵活地加入到不同的逻辑子网中的一种网络技术。
例如位于不同楼层的用户或者不同教室的用户可以根据需要加入不同的VLAN。
4.4局域网设备选型
鉴于我国学校的实际资金状况,在建设实训楼局域网时要充分考虑到学校的经济实力,选择“好用,够用,适用”的网络技术是关键。
因此选择适合中国国情的国产品牌来实现是明智之举。
目前满眼看到的是国外的技术和产品,无形中增加了网络造价成本,这也给校园网的普及带来一定的障碍。
4.4.1.交换机设备的选择
在选择交换机设备时,用户一定要考虑管理的问题。
尤其是针对规模较大的实训楼局域网络结构中,管理型的交换机被普遍使用。
如果建立的只是小型网络,不需要使用中心网络管理机制,应该购买普通无管理能力的集线器,节省这笔资金。
二级交换机起着“承上启下”的作用,一端连接到中心交换机,另一端连接到各网络节点,PC、终端用户设备连接到这些网络节点,组成子系统。
网络节点根据子系统的应用需求,在数据量大、实时传输、多媒体设计等场合,选择交换机作为网络节点。
4.4.2.服务器及PC的选择
服务器和PC是实现网络操作,网络应用的窗口和平台。
针对学校校园网用户而言,对此设备的选择应该充分考虑可管理性、稳定性、安全性、综合性能价格比等因素。
4.4.3.传输介质的选择
在中心交换机到各子网的传输介质选择方面,应以应用需求为主,适当考虑成本。
由于校园网分布范围较广,在中心交换机到二级交换机之间,线缆以多模光纤为主;
如果距离超过多模光纤的极限,需要采用单模光纤作为传输介质。
4.4.4.信息系统集成
是指利用网络体系控制信息的有序流动,实现信息资源的共享,更有效地形成、整理、使用各类信息,分成内部信息建设、外部信息建设。
内部信息是指封闭在校园内部的各类信息资源,对内部信息的建设包括校园办公系统、校园内部主页、内部电子邮件、多媒体教室、电子图书馆系统、校园IC卡管理系统、内部信息服务系统等;
外部信息是指与校园外部相互交流的信息,对于外部信息的建设包括外部主页、电子邮件、远程教学等学等。
4.5实训楼办公系统
在学校的日常工作过程中,有越来越多的工作方式和流程是可以通过网络来简化并提高效率的。
校内公文和各种通知的流转(即办公自动化)。
传统的打印、张贴等方式已经显得复杂和没有效率,利用网络可以快捷和便利的完成这类工作,使公文和通知可以在任何时候、任何地点被看到,摆脱时间和地点的限制。
教务信息管理(即信息服务、信息共享等)。
包括对各种和教务相关的信息,如课程安排,任课教师安排等。
利用网络来对这些信息进行管理,比传统的方式更为方便和快捷。
此外,通过办公子网能提供面向学校的各级领导及各职能部门的多种服务(例如办公管理、思教管理、教务管理、总务管理、财务报表管理等),促进学校现代化管理的实现。
鉴于学校办公计算机所实现的功能主要是对网络数据的查询、修改、添加、删除等操作,因此网络数据应该传输得比较快,才能提高办公的效率。
另外,办公计算机应该能够达到支持视频传送的要求,这就要求网络有足够的带宽,采用交换式10/100M端口。
4.5.1实训楼局域网管理系统
局域网的正常运作离不开一套强有力的信息系统软件,它可以为学校局域网的全面应用提供保障基础。
局域网管理系统一般来说都具有以下功能。
系统登录:
系统用户登录本系统必须进行身份校验,不同身份的网络用户对本系统具有不同权限的信息操作权,对系统的信息流程,学校可根据自身实际的业务流程自行设置。
成绩管理:
包括与每次考试相关的成绩信息录入、修改、浏览、查询等功能,具有成绩管理功能操作权限的用户可输入、输出与成绩相关的信息,如可打印输出学籍卡片、单科成绩、学期成绩,也可以按指定条件(如学号、名次)进行排序后打印输出。
不同权限的
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