前 言 

　　校園網是各種類型網絡中一大分支，有著非常廣泛的應用。 

　　作為新技術的發祥地，學校、尤其是高等學校，和網絡的關系十分密切，網絡最初是在校園里進行實驗并獲得成功的，許多網絡新技術也是首先在校園網中獲得成功，進而才推向社會的。 

　　另一方面，作為“高新技術孵化器”的學校，知識、人才的資源十分豐富，比其他行業更渴求信息、希望能有渠道獲得各種各樣的信息來促進自身在研究、學術上的進步。 

　　本文從用戶的需求分析入手，闡述了校園網的應用特點，以及網絡產品如何滿足校園網用戶的多方面需求。 

　　國內校園網現狀 

　　正是因為看到網絡與學校之間的密切關系，國家從1994年正式啟動中國教育科研計算機網(CERNET)以來，已與國內幾百所學校相連，為廣大師生及科研人員提供了一個全新的網絡環境。1998年10月，中國教育科研網二期工程正式啟動，工程到2000年二期工程完成，除達到連接1000所大學的目標外，對有條件的中小學也提供接入上網服務。 

　　隨著信息技術的飛速發展，中小學校園網的建設已經逐漸提到議事日程上來。 

　　對比國外校園網的建設和使用情況，我國目前的大多數校園網的結構、規模和應用都不是很完整，網絡設備、計算機設備的功能沒有得到充分地挖掘和發揮。 

　　怎樣利用網絡設備，進一步發揮各種設備的功能，實現學校各項業務系統的集成，提高應用水平將是學校校園網建設的下一個工作重點。 

　　校園網總體設計方案 

　　總體設計是校園網建設的總體思路和工程藍圖，是搞好校園網建設的核心任務。進行校園網總體設計，首先，進行對象研究和需求調查，弄清學校的性質、任務和改革發展的特點，對學校的信息化環境進行準確的描述，明確系統建設的需求和條件；其次，在應用需求分析的基礎上，確定學校Intranet服務類型，進而確定系統建設的具體目標，包括網絡設施、站點設置、開發應用和管理等方面的目標；第三，確定網絡拓樸結構和功能，根據應用需求、建設目標和學校主要建筑分布特點，進行系統分析和設計；第四，確定技術設計的原則要求，如在技術選型、布線設計、設備選擇、軟件配置等方面的標準和要求；第五，規劃安排校園網建設的實施步驟。 

　　建設校園網對每個學校來說都不是一件容易的事情，都要經過周密的論證、謹慎的決策和緊張的施工。當一堆設備變成網絡的時候，大部分學校的滿腔熱情也慢慢地冷卻凝固。校園網建成了，各種問題也不斷涌現:設計目標根本無法實現，沒有合適的應用軟件，許多設想根本無法實施，后續的維護費用不堪承受等等。 

　　現在所謂的校園網多是一些系統集成商基于先進的硬件設備提出的解決方案，只是設備集成。  

　　作為校園網，需要連接多少個節點，怎樣利用網絡設備使得分布在不同地理位置的節點連接到一個統一的網絡中來，怎樣使得整個網絡中的節點相互連通，這些問題僅僅是校園網需要解決問題中的一部分。 

　　從某種意義上講，校園網的建設絕不僅僅只是涉及到技術問題，而是會引深到更深的層次，也就是說信息技術所帶來的一場革命會徹底改變我們的生活方式和工作方式。 

　　由于網絡技術是一門比較新的技術，致使許多人產生了“重硬件，輕軟件”的想法，國內斥資開發這方面軟件的企業也很少，造成了軟件匱乏的局面。  

　　作為系統集成商來說，當然希望給學校的方案越先進越昂貴越好。但是作為學校必須研究以后會有什么樣的用途，能不能發揮這些設備的潛能，這些設備能不能滿足未來發展的需要。目前的校園網系統集成多數是先進的設備的集成，少則幾十萬元，一般幾百萬元，多則幾千萬元。有的學校花費幾百萬元采用ATM技術搭建起來的網絡，最后只用來進行文件共享，沒有合適的網絡軟件可運行。 

　　基于以上的一些狀況，我們提出校園網建設的原則應該是：先進性，先進的設計思想、網絡結構、開發工具，采用市場覆蓋率高、標準化和技術成熟的軟硬件產品；實用性，建網時應考慮利用和保護現有的資源、充分發揮設備效益；開放性，系統設計應采用開放技術、開放結構、開放系統組建和開放用戶接口，以利于網絡的維護、擴展升級及與外界信息的溝通；靈活性，采用積木式模塊組合和結構化設計，使系統配置靈活，滿足學校逐步到位的建網原則，使網絡具有強大的可增長性；可靠性，具有容錯功能，管理、維護方便。對網絡的設計、選型、安裝、調試等各環節進行統一規劃和分析，確保系統運行可靠，經濟性，投資合理，有良好的性能價格比。 

　　校園網方案實施 

　　一個完整的校園網建設在實施過程中可以分成兩個環節：網絡集成方案設計和信息系統集成。其中信息系統集成是目的，網絡集成是手段。 

　　網絡集成方案主要包括兩個方面：結構化布線與設備選擇、網絡技術及設備選型。它的設計思想有兩個，一個是網絡方案采用模塊化的設計，各個模塊完成各自的功能。在實施的過程中，可以根據需要將相應的模塊添加到網絡中，也可以不使用某些模塊，在需要時候再添加。同時，模塊化設計容易維護，某個模塊出現故障，不會影響到整個網絡的安全。 

　　另一個設計思想是采用層次體系，整個網絡通過主干網連接起來，各個子網通過接口與主干網連接，實現各自的功能，在子網內部及與主干網進行數據通信。 

　　結構化布線 

　　綜合布線系統是建筑物或建筑群內的傳輸網絡，它既能使話音和數據通信設備、交換設備和其他信息管理系統彼此連接，也能使這些設備與外部通信網絡相互連接，包括建筑物到外部網絡或電話局線路上的連線點，與工作區的話音或數據終端之間的所有電纜，以及相關聯的布線部件。一個良好的綜合布線系統對其服務的設備有一定的獨立性，并能互連許多不同的通信設備如數據終端、模擬式或數字式電話、PC和主機以及公共系統裝置。一般布線系統有六個子系統組成：建筑群間子系統，設備間子系統，管理區子系統，垂直（主干）子系統，水平子系統，工作區子系統。 

　　校園網為園區網，樓群間子系統采用光纜連接，可提供千兆位的帶寬，有充分的擴展余地。垂直子系統則位于高層建筑物的豎井內，可采用多模光纜或大對數雙絞線。把管理區子系統并入設備間子系統，集中管理。 

　　對于多幢樓宇，可采用多設備間的方法。分為中心設備間和樓棟設備間部分，中心設備間是整個局域網的控制中心，內設有對外（Internet）對內通信的各種網絡設備（交換機、路由器、視頻服務器等），中心交換機通過光纜（地下直埋）與樓棟設備間的交換設備相連，以保證數據的高速傳輸。在此設備間放置布線的線架和網絡設備，端接樓內來自在各層的主干線纜，并端接連接網絡中心的光纖。 

　　樓內布線包括水平布線和主干布線。水平系統采用超五類雙絞線，新的樓宇采用暗裝墻內的方式，舊的樓宇采用PVC線槽明裝的方式。 

　　網絡技術選型 

　　保護現有投資的有效途徑就是在將來網絡技術升級時還能使用現有的網絡技術和產品。如同計算機的發展速度一樣，網絡技術的發展也是非常迅速的。如果現有技術不能合理保證在將來網絡升級后還能夠使用，那么將會帶來極大的資金浪費。目前比較常見的主干網技術有FDDI、ATM、快速以太網和千兆以太網等。其中具有交換功能的快速以太網，支持VLAN，并容易升級到千兆以太網和ATM，由于性能優越，價格適中，建議采用快速以太網作為校園網的主干技術。  

　　光纖分布式數據接口（FDDI） 

　　FDDI是高性能的高速寬帶LAN技術，其標準為ANSI×3T9.5/ISO9384。FDDI物理結構是二個平行的、相對作反向傳輸的雙環結構網，它采用定時的令牌傳送協議。因此，它可以被看作是一個令牌環網協議的高速版本。但與TokenRing技術不同的是，當其發送完幀后就立即產生新的令牌幀，故其利用率較高，其運行速度可達100Mb/s。其雙環結構有非常好的冗余特性。FDDI有兩種接入方式：雙端口連接站（DAS），單端口連接站（SAS）。DAS方式比較貴，但有冗余功能；SAS需要有源集中器，且無冗余功能。 

　　FDDI有幾個通過帶寬分配來實現的優先機制，一個是同步帶寬分配（SBA）機制，它可以讓管理員將一定量的帶寬分配給一些確定的工作站，讓它們有更多的捕獲令牌機會。第二個是異步服務（AS），它占用未通過SBA分配的帶寬并將這部分帶寬等分給環上的工作站。 

　　銅線分布式數據接口(CDDI)是FDDI的一種變型，可以在不昂貴的銅線電纜上運行而使用相同的協議。 

　　FDDI和CDDI的優點是冗余、內置網絡管理，具有廣泛的適用性。但是，采用FDDI/CDDI技術是昂貴而復雜， 始終未成為主流技術，發展速度緩慢，前景不被看好。 

　　異步傳輸模式（ATM） 

　　ATM作為一種全新的交換技術，有其明顯的優越性。ATM是將分組交換與電路交換優點相結合的網絡技術，采用定長的53字節的小的幀格式，其中48個字節為信息的有效負荷，另有5個字節為信元頭部。對于有效負荷在中間節點不作檢驗，信息的校驗在通信的末端設備中進行，以保證高的傳輸速率和低的時延。 

　　ATM最初是為了在公共網內使用而設計的，但現在已成了專用網發展的中心，并已經走出實驗階段并大量進入市場，這個轉變要歸功于ATM論壇等組織的努力。ATM論壇的迅速發展真實地表明了人們對ATM興趣的增長?，F在ATM論壇已經吸引了來自公用和專用網以及計算機工業的700余家公司參加，領導著眾多先進客戶機構、電信服務提供商和獨立軟件廠商。 

　　在廣域網、城域網和公用網內，ATM正在被廣泛采用，因為它既能夠將多種服務多路復用到一種基礎設施上，滿足功能越來越強的臺式機對帶寬不斷增長的需求，又能提供虛擬LAN和多媒體等新的網絡服務。 

　　但是，ATM技術也有其缺點。首先是標準還沒有完全制定完成，很多重要標準還在修正之中，這就影響了ATM技術的推廣，尤其是在局域網領域內。其次，ATM技術目前主要應用是在專用網絡和核心網絡的范圍內，而延展到外圍和用戶端均仍采用傳統的網絡技術(以太網、快速以太網、令牌環網等)，這就使得在ATM網絡和傳統網絡之間要建立一個中間的銜接層，這是一種在ATM信元與傳統網絡的幀結構之間相互轉換的技術，如Classic IP和ATM LANE等技術，這種技術的優點是可以把傳統網絡接入到ATM網絡中，但缺點是帶來了很大的資源開銷，這在很大程度上增加了ATM網絡的復雜性并且降低了網絡的總體性能。另外，目前的大部分網絡應用主要是基于IP網絡的應用，直接針對ATM信元的應用很少，這在很大程度上也增加了ATM網絡使用和管理的復雜性。 

　　快速以太網 

　　傳統以太網用的是10Mb/s技術，現在出現了更快的版本，雖然10Mb/s以太網使用得最為廣泛，100Mb/s以太網也正在快速崛起，并且千兆以太網標準已定，產品種類較多，為達到這個速度，你需要按100Base-T規格設計的網卡和集線器，這兩種產品在供應商處都可以買到，它們僅比10Base-T的產品略貴一些，但在性能上就有了明顯的區別。在小型網絡中實現100Base-T的費用是非常合理的，特別是對于無管理能力、無交換能力的集線器。即使你仍然選擇10Base-T集線器，也要考慮購買同時支持10Mb/s和100Mb/s的網卡。  

　　100Mb/s的網卡只比10Mb/s的網卡略貴一點，但為將來的網絡升級提供了很大的靈活性。大多數100Mb/s的網卡能夠自動檢測所連接的端口是10Mb/s還是100Mb/s，并執行相應的操作。為達到更高的性能，你還可以選擇購買100Mb/s的交換式集線器，它可以提供更高的性能，但價格也相對較高。 

　　千兆位以太網 

　　千兆位以太網技術以簡單的以太網技術為基礎，為網絡主干提供1Gb/s的帶寬。千兆位以太網技術以自然的方法來升級現有的以太網絡、工作站、管理工具和管理人員的技能。千兆位以太網與其他速度相當的高速網絡技術相比，價格低，同時比較簡單，例如保留以太網的幀格式、管理工具和對網絡概念上的認識。 

　　千兆位以太網是相當成功的10Mb/s以太網和100Mb/s快速以太網連接標準的擴展?，F在千兆位以太網成熟的標準為IEEE802.3z。 

　　千兆位以太網的設計非常靈活，幾乎對網絡結構沒有限制，可以是交換式、共享式的或基于路由器的?，F在正在應用的網絡互連技術，例如，特定IP交換技術和第三層的交換技術，都與千兆位以太網完全兼容。千兆位以太網可以通過價格便宜的共享集線器、交換機或路由器來實現。千兆位以太網支持新的交換機之間或交換機與工作站之間全雙工的連接模式，同時也支持半雙工連接模式，以便與基于CSMA/CD存取方式的共享集線器連接。 

　　千兆位以太網使用的傳輸介質有光纖、5類非屏蔽雙絞線(UTP)或同軸電纜。目前，千兆以太網支持單模光纖、多模光纖和同軸電纜，支持5類非屏蔽雙絞線的標準正在制定中。 

　　千兆位以太網的管理與以前使用和了解的以太網相同，使用千兆位以太網，主干和各網段及桌面已實現了無縫結合，網絡管理變得容易了。 

　　令牌網 

　　令牌網使用一種標記數據作為令牌，它始終在環上傳輸，當無幀發送時，令牌為空閑狀態，所有的站點都可以俘獲令牌，只有當站點獲得空閑令牌后，才將令牌設置成忙狀態，并發送數據。數據隨令牌至目的站點后，目的站點將數據復制，令牌繼續環行返回到發送站點，這時發送站點才將俘獲的令牌釋放，令牌重新成為空閑狀態。 

　　一般令牌網指令牌環網（Token Ring）和令牌總線網（Token Bus）?；贗EEE802.4標準的Token Bus是一種物理上的總線結構，而其站點組成一個邏輯的環形結構，令牌則在邏輯環上運行，其運行原理與Token Ring基本一樣。目前Token Bus非常少用；Token Ring是基于IEEE 802.5標準的網絡結構，目前說的令牌環網絡多是指IBM的令牌傳遞環形網絡的實現，它有4Mb/s和16Mb/s兩種傳輸速率。令牌環網絡傳輸的主要特點是可以保證每個節點設備在可以預定的時間間隔獲得對網絡的訪問，適用于對實時性要求較高的應用。由于這種網絡設備的價格較高，不利于普及，另外缺乏對多種服務和QoS的支持，在國內應用的例子較少。 

　　VLAN技術在校園網中的應用 

　　在傳統的局域網中，各站點共享傳輸信道所造成的信道沖突和廣播風暴是影響網絡性能的重要因素。由于網絡中的站點被束縛在所處的物理網絡中，而不能根據需要將其劃分至相應的邏輯子網，因此網絡的機構缺乏靈活性。為解決這一問題，從而引發了虛擬網VLAN的概念，所謂VLAN是指網絡中的站點不拘泥于所處的物理位置，可以根據需要靈活地加入到不同的邏輯子網中的一種網絡技術。例如位于不同樓層的用戶或者不同教室的用戶可以根據需要加入不同的VLAN。 

　　校園網設備選型 

　　鑒于我國學校的實際資金狀況，在建設校園網時要充分考慮到學校的經濟實力，選擇“好用，夠用，適用”的網絡技術是關鍵。因此選擇適合中國國情的國產品牌來實現是明智之舉。目前滿眼看到的是國外的技術和產品，無形中增加了網絡造價成本，這也給校園網的普及帶來一定的障礙。 

　　交換機設備的選擇  

　　在選擇交換機設備時，用戶一定要考慮管理的問題。尤其是針對規模較大的校園網絡結構中，管理型的交換機被普遍使用。如果建立的只是小型網絡，不需要使用中心網絡管理機制，應該購買普通無管理能力的集線器，節省這筆資金。 

　　二級交換機起著“承上啟下”的作用，一端連接到中心交換機，另一端連接到各網絡節點，PC、終端用戶設備連接到這些網絡節點，組成子系統。網絡節點根據子系統的應用需求，在數據量大、實時傳輸、多媒體設計等場合，選擇交換機作為網絡節點。 

　　服務器及PC的選擇 

　　服務器和PC是實現網絡操作，網絡應用的窗口和平臺。 

　　針對學校校園網用戶而言，對此設備的選擇應該充分考慮可管理性、穩定性、安全性、綜合性能價格比等因素。 

　　傳輸介質的選擇 

　　在中心交換機到各子網的傳輸介質選擇方面，應以應用需求為主，適當考慮成本。由于校園網分布范圍較廣，在中心交換機到二級交換機之間，線纜以多模光纖為主；如果距離超過多模光纖的極限，需要采用單模光纖作為傳輸介質。 

　　信息系統集成 

　　是指利用網絡體系控制信息的有序流動，實現信息資源的共享，更有效地形成、整理、使用各類信息，分成內部信息建設、外部信息建設。內部信息是指封閉在校園內部的各類信息資源，對內部信息的建設包括校園辦公系統、校園內部主頁、內部電子郵件、多媒體教室、電子圖書館系統、校園IC卡管理系統、內部信息服務系統等；外部信息是指與校園外部相互交流的信息，對于外部信息的建設包括外部主頁、電子郵件、遠程教學等學等。  

　　校園辦公系統 

　　在學校的日常工作過程中，有越來越多的工作方式和流程是可以通過網絡來簡化并提高效率的。例如： 

　　1.校內公文和各種通知的流轉（即辦公自動化）。傳統的打印、張貼等方式已經顯得復雜和沒有效率，利用網絡可以快捷和便利的完成這類工作，使公文和通知可以在任何時候、任何地點被看到，擺脫時間和地點的限制。 

　　2.教務信息管理（即信息服務、信息共享等）。包括對各種和教務相關的信息，如課程安排，任課教師安排等。利用網絡來對這些信息進行管理，比傳統的方式更為方便和快捷。 

　　此外，通過辦公子網能提供面向學校的各級領導及各職能部門的多種服務（例如辦公管理、思教管理、教務管理、總務管理、財務報表管理等），促進學校現代化管理的實現。 

　　鑒于學校辦公計算機所實現的功能主要是對網絡數據的查詢、修改、添加、刪除等操作，因此網絡數據應該傳輸得比較快，才能提高辦公的效率。另外，辦公計算機應該能夠達到支持視頻傳送的要求，這就要求網絡有足夠的帶寬，采用交換式10/100M端口。  

　　電子圖書館系統 

　　利用網絡技術實現校園圖書館的管理是校園網建設的重要內容。在學校的圖書館管理中充分利用網絡技術將帶來以下幾個方面的徹底改觀： 

　　1.圖書查詢和管理 

　　利用網絡技術后，圖書的查詢工作將變得很便捷。教師和學生可以按照多種關鍵信息來對圖書進行索引查詢，既節約時間，又能更準確的找到需要的書目。由于各種借閱信息可以及時在計算機上顯示出來，極大的方便了圖書館的管理工作。 

　　2.通過IC卡可以對學校閱覽室進行有效的管理 

　　圖書館是一個相對獨立的系統，其內部可以專門配備一套主機連接光盤庫服務器以及若干查詢終端。用于教師及學生對圖書及目錄通過相應的索引軟件進行查找。光盤庫服務器采用專用SCSI光驅，實現各種光盤圖書、雜志、文獻的存儲與訪問。 

　　為了提高訪問檢索速度，在光盤庫服務器內部還配有大容量、高可靠性RAID硬盤作為光盤庫的映像。工作組服務器提供館藏圖書的電子檢索及動態信息管理功能。Windows 95/98下的用戶終端通過WWW方式對服務器進行多媒體訪問。 

　　圖書館信息管理軟件可采用成熟系統應用軟件，或根據用戶的具體要求在項目實施過程中定制。 

　　校園網管理系統 

　　校園網的正常運作離不開一套強有力的信息系統軟件，它可以為學校校園網的全面應用提供保障基礎。 

　　校園網管理系統一般來說都具有以下功能。 

　　系統登錄：系統用戶登錄本系統必須進行身份校驗，不同身份的網絡用戶對本系統具有不同權限的信息操作權，對系統的信息流程，學校可根據自身實際的業務流程自行設置。成績管理：包括與每次考試相關的成績信息錄入、修改、瀏覽、查詢等功能，具有成績管理功能操作權限的用戶可輸入、輸出與成績相關的信息，如可打印輸出學籍卡片、單科成績、學期成績，也可以按指定條件（如學號、名次）進行排序后打印輸出。不同權限的網絡用戶只能對系統分配功能權限進行操作，若網絡用戶是學生，按照系統默認的權限設置只能瀏覽成績信息，而不能對信息作出修改。學籍管理：包括新生信息管理、新生分班、學生信息管理等。班級管理：主要對學校班級信息進行管理，為跨學年提供進行自動升級操作，系統也可對部分學生作留級處理。 

　　多媒體網絡教室 

　　多媒體網絡教室組合了電腦教室和語音教室的多種功能，使計算機教學及多種課程的計算機輔助教學變得更加直觀方便、效果更好、效率更高。 

　　大體上，多媒體網絡教室具有以下三大功能模塊。 

　　1.教學功能 

　　學生可以在自己的屏幕上看到教師的屏幕內容，教師的所有操作都將同步顯示在學生的屏幕上，完成常規教學的演示功能；給指定的學生發送郵件，使之在每臺學生機上運行，學生可以自定進度進行學習，真正實現以學生為中心的教學；當某個學生的操作比較典型時，利用這個功能可以把這個學生的屏幕傳給其他學生，同時教師進行操作，對這個學生的操作進行講評；當某個學生做得非常好時，可以讓這個學生示范給其他學生看；如果學生有什么問題，可以用熱鍵進行舉手，在教師的主控平臺上會有所顯示，教師可根據情況對該學生進行單獨講解或示范；教師和學生可以進行文本及聲音交流；可以對學生的屏幕輪流進行查看和監視，以便掌握班級學生的整體情況，完成常規教學的巡視功能。查看的方式、時間等都可以靈活調整，可以自動查看（按照自己定義的時間間隔進行查看）和手動查看（無時間間隔限制，通過教師用鼠標和鍵盤進行控制以查看下一名學生）；將學生的屏幕傳至教師機上，教師可以在自己的機器上進行操作給他看，完成常規教學的個別化教學；具備語音教室的功能，學生可以聽讀、跟讀、錄音，方便進行語言學習；