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摘 要： 校园网是各种类型网络中的一大分支，有着非常广泛的应用。校园网的建成和使用，对于提高教学和科研的质量、改善教学和科研条件、加快学校的信息化进程，开展多媒体教学与研究有着十分重要而深远的意义。根据校园地形条件，分析了校园网常用的拓扑结构，根据校园建筑布局给出了具体布线图。探讨了网络的新技术，对校园网的发展作了展望。
关键词： 校园网； 拓扑结构； 综合布线； IPv6
中圖分类号：TP393.18 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2013）07-78-03
0 引言
二十一世纪是信息化时代，办公自动化、网络化、信息化已成为必不可少的条件。校园网已成为各学校必备的重要信息基础设施，其规模和应用水平已成为衡量学校教学与科研综合实力的一个重要标志[1]。
1 校园网的功能
校园网一般就是指把分布在校园不同位置的多台计算机连接起来，利用网络通信协议进行通信，以软、硬件和数据资源共享为目标的网络系统。校园网的旺盛生命力在于它能提供丰富多彩的教育教学信息和各种教学资源。校园网络的特点有：传播距离短、延时少、建设成本低和传输速率高等优点；网络低层协议简单，控制和选择等问题大大简化，因而又具有组网简单、易于实现和维护的特点。校园网对于高校的作用和功能主要体现在以下四个方面。
1.1 传递信息
进行信息传递是校园网最基本的功能之一，通过实现计算机与计算机之间的信息传递，使分散在校园内不同位置的计算机用户可以进行集中控制管理。在高校各部门建立网络服务器，可以为整个校园网用户提供丰富的教学资源，并对这些资源进行统一综合管理。
1.2 资源共享
通过把校园网接入Internet，校园网内的各种电脑终端不但可以互相传递信息、共享资源，而且可以享受互联网上取之不尽的巨大信息资源，校园网对于教学活动的重要性也会成倍增强。
1.3 网络辅助教学
通过校园网络可以进行图文并茂的多媒体教学，还可以取代语音实训室进行生动的在线语言教学，也可以利用种类丰富的教学软件，给师生提供一个良好的教学环境，所有这些都是以往任何传统教学手段所不能做到的。校园网络通过联通外界大型网络，可以形成更大范围的网络交互式学习环境，给教学提供了全新的概念。
1.4 数字图书馆
图书馆可以开设针对学生的电子阅览室和面向教师的电子备课室和阅览室。可以在校园网提供网上在线书目检索服务，读者可以在网上实现检索图书、浏览全文、查阅借阅情况、办理预约及续借手续等。进而实现图书管理的“电脑化”和资料查询的“网络化”[2]。
2 校园网的设计
校园网建设的原则应该是：①先进性 先进的设计思想、网络结构、开发工具，采用市场覆盖率高、标准化和技术成熟的软硬件产品；②实用性 建网时应考虑利用和保护现有的资源、充分发挥设备效益；③开放性 系统设计应采用开放技术、开放结构、开放系统组建和开放用户接口，以利于网络的维护、扩展升级及与外界信息的沟通；④灵活性 采用积木式模块组合和结构化设计，使系统配置灵活，满足学校逐步到位的建网原则，使网络具有强大的可增长性；⑤可靠性 具有容错功能，管理、维护方便。对网络的设计、选型、安装、调试等各环节须进行统一规划和分析，确保系统运行可靠，经济性，投资合理，有良好的性能价格比。
下面以广东交通职业技术学院北校区为例，展示高校校园网的构建。根据校园网学生人数和办公需要，主干线采用千兆电缆地下铺设，学生宿舍床位均有校园网络接口，支持10Mbps/100Mbps全双工，并建设有数字图书馆，OA办公自动化系统，对外采用教育网接入。整个网络拓扑结构图如图1所示。
图1中核心路由器连接着服务器和各栋楼的交换机，对外连接的因特网为教育网。宿舍楼交换机连接各楼层交换机，楼层交换机连接各宿舍门口的小交换机，小交换机连接宿舍内的电脑。办公楼交换机连接各楼层交换机，由于办公楼没有那么多的用户终端，所以不用每个房间配置一台交换机，楼层交换机可以直接连接电脑终端、打印机和传真机。教学楼除了电脑实训室单独分配一个楼层交换机外，其他每间多媒体教室只要分配一个网络接口，图书馆为了方便学习还要另外建设无线热点[3]。
广东交通职业技术学院北校区地形比较复杂，校园被工业大道横拦为两半，为了节省材料和方便施工，并考虑到地势较低，时常有被水浸的现象，所以网线的架设采用地下封闭铺设的方式，服务器和路由器放在教学楼三楼。
学校建筑有教学楼、综合楼、宿舍楼、实训楼、办公楼、图书馆，每日活动的主机有数千台。为了更好地管理和防止广播风暴，应该根据所需主机数给予每栋楼和每个服务器分配固定的IP地址段和子网掩码，然后通过可变长子网掩码技术进行地址合并，最重要的是，把不同楼房和不同功能需求的房间分配到不同主机号的IP地址段中去，改善路由器性能，提高网络管理效率。
3 校园网的发展
校园网发展到2012年，已经有数千台主机，有多个电脑室和数字化图书馆，实现了电子化办公，如图2所示。以下探讨未来发展趋势。
3.1 普及IPv6技术
目前，校园网使用的是第二代互联网IPv4技术。它遇到的最大问题是网络IP地址的资源有限，从理论上来说能够大约编址1600万个网络，提供IP地址给40亿台主机。但采用A、B、C三类编址划分的方法后，可用的网络地址和主机地址的数目少了很多，IP地址发展到现今已经基本耗尽。其中北美占有3/4，大约30亿个，人口最多的亚洲只分配了不到4亿个，而中国只有3千多万个，相当于美国麻省理工学院拥有的地址数量。IP地址不足，已经严重制约了我国与其他发展中国家互联网的应用和发展。一方面是随着电子信息技术及网络技术的快速发展，计算机网络已经开始进入人们的日常生活并影响着人们的生活方式，身边的每一样东西在未来都可能需要连接互联网，另一方面是IP地址资源数量严重不足，在这样的环境下，IPv6技术就应运而生。 IPv6所拥有的地址容量是IPv4的约8×1028倍，达到2128个，单从数字上来说，这不但解决了网络地址资源数量有限的问题，也为除计算机以外的其他终端例如智能手机、家用电器等设备连入互联网扫清了障碍。但是与IPv4一样，IPv6也会有大量的IP地址浪费，准确的说，使用IPv6的计算机网络并没有2128个能充分利用的地址。首先，要实现IP地址的自動分配，网络所使用的子网前缀必须等于64，但是很少有一个局域网能容纳264个网络终端，多余的地址就被浪费了；其次，由于IPv6的地址分配必须遵循聚类的原则，所以地址的浪费也就在所难免[4]。但是，IPv6的地址空间很大，这些地址的浪费在可接受的范围内。如果说IPv4能实现人机之间的对话， IPv6技术则可以扩展到任意事物之间的对话，它不仅可以为人类用户服务，还将服务于众多硬件设备，如汽车、网络照相机、家用电器、传感器等，它将是无时不在，无处不在地深入到社会每个角落的真正的互联网，能带来非常巨大的经济效益[5]。
3.2 无线局域网覆盖全校
无线局域网络（Wireless Local Area Networks， WLAN）是相当便利的数据传输系统，它利用射频（Radio Frequency， RF）的技术，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线（Coaxial）所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到无处不在的理想境界。
802.11n是WiFi联盟在802.11a/b/g之后的一个无线传输标准协议，为了实现高带宽、高质量的WLAN服务，使无线局域网达到以太网的性能水平，802.11任务组N（TGn）应运而生。在传输速率方面，802.11n可以将WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps，提供到300Mbps甚至高达600Mbps。得益于将MIMO（多入多出）与OFDM（正交频分复用）技术相结合而应用的MIMO OFDM技术，提高了无线传输质量，也使传输速率得到极大提升。在覆盖范围方面，802.11n采用智能天线技术，通过多组独立天线组成的天线阵列，可以动态调整波束，保证让WLAN用户接收到稳定的信号，并可以减少其他信号的干扰。因此其覆盖范围可以扩大到好几平方公里，使WLAN的移动性极大地提高。在兼容性方面，802.11n采用了一种软件无线电技术，它是一个完全可编程的硬件平台，使得不同系统的基站和终端都可以通过这一平台的不同软件实现互通和兼容，这使得WLAN的兼容性得到极大改善。
3.3 多线路智能分流
校园网从外网接入需求看，要考虑保障线路并行、最优线路选择、实时路由选择等需求。相对于从内网访问需求看，优化传输、数据分流也是不可或缺的要素。多线路智能分流技术就是校园网内的用户在访问网外资源时，VPN设备将根据用户的目标地址，引导对方接入相应的资源线路；当校园网外的用户进入内网时，VPN设备可以根据用户的源接入地址，引导对方接入相应的线路端口，访问目的资源，这个过程体现的是自适应智能选路功能[6]。
未来的网络线路多样化，数据传输通路将会非常复杂，如果不采用多线路智能分流技术，结果很可能在需要访问公网资源时，却是经由教育网线路出去，这样网络访问的效率就大大降低了。线路的过长和不同网络带宽的差异会产生之前提到的种种问题，通过采用智能分流应用后，校园网访问不同外网资源，可以经由相应的接入端口线路转发出去，从而达到优化传输，数据分流的目的。
多线路智能分流应用下的网络现状，表现最为突出的要属不同网络线路运营商之间的互联上。不同线路运营商之间网络的互访，在一般情况下，需要经由特定的网关进行中转，造成的延时大约在420毫秒以上，如果换成集成多线路智能技术的VPN设备进行中转，可以将延时缩小到60毫秒以下，这个时间基本上是正常线路的传输时长，能大大提高网络互连的效率。
4 结束语
一个校园网络系统的组建需要从多方面进行考虑，不但涉及许多技术问题，而且包括网络设施、信息资源、专业应用等众多方面的综合化，以及信息化教学环境系统的建设。本文从实际出发，提出了一个高校校园网建设的方案，并对以后校园网的发展进行了展望。随着IPV6技术的普及，无线网络对校园的覆盖，以及具有智能数据处理能力的新型网络互连设备的应用，校园网将发展成为一个无处不在的移动互联网络，会给学生的学习和生活带来极大的便利。
参考文献：
[1] http：//www.qqread.com/net-case/e281341808.html
[2] 范文杰.浅谈校园局域网方案[J].科技信息，2011.30：253
[3] 吴旭东，柳炳祥.校园网网络规划的设计与实现[J]，电脑开发与应用，2011.24（11）：64-65
[4] 刘彦会.浅探IPv6过渡技术在校园网升级中的应用[J].信息与电脑，2011.11：116
[5] 殷铭.ipv4到ipv6的过渡.中国通信学会信息通信网络技术委员会2011年年会论文集（上册）[会议录（论文集、论文汇编等）].中国河南郑州：中国通信学会信息通信网络技术委员会，2011.11：116-123
[6] 黄成兵.基于Packet Tracer的双核心多出口校园网设计方案[J].计算机与现代化，2011.11：101-104
关键词： 校园网； 拓扑结构； 综合布线； IPv6
中圖分类号：TP393.18 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2013）07-78-03
0 引言
二十一世纪是信息化时代，办公自动化、网络化、信息化已成为必不可少的条件。校园网已成为各学校必备的重要信息基础设施，其规模和应用水平已成为衡量学校教学与科研综合实力的一个重要标志[1]。
1 校园网的功能
校园网一般就是指把分布在校园不同位置的多台计算机连接起来，利用网络通信协议进行通信，以软、硬件和数据资源共享为目标的网络系统。校园网的旺盛生命力在于它能提供丰富多彩的教育教学信息和各种教学资源。校园网络的特点有：传播距离短、延时少、建设成本低和传输速率高等优点；网络低层协议简单，控制和选择等问题大大简化，因而又具有组网简单、易于实现和维护的特点。校园网对于高校的作用和功能主要体现在以下四个方面。
1.1 传递信息
进行信息传递是校园网最基本的功能之一，通过实现计算机与计算机之间的信息传递，使分散在校园内不同位置的计算机用户可以进行集中控制管理。在高校各部门建立网络服务器，可以为整个校园网用户提供丰富的教学资源，并对这些资源进行统一综合管理。
1.2 资源共享
通过把校园网接入Internet，校园网内的各种电脑终端不但可以互相传递信息、共享资源，而且可以享受互联网上取之不尽的巨大信息资源，校园网对于教学活动的重要性也会成倍增强。
1.3 网络辅助教学
通过校园网络可以进行图文并茂的多媒体教学，还可以取代语音实训室进行生动的在线语言教学，也可以利用种类丰富的教学软件，给师生提供一个良好的教学环境，所有这些都是以往任何传统教学手段所不能做到的。校园网络通过联通外界大型网络，可以形成更大范围的网络交互式学习环境，给教学提供了全新的概念。
1.4 数字图书馆
图书馆可以开设针对学生的电子阅览室和面向教师的电子备课室和阅览室。可以在校园网提供网上在线书目检索服务，读者可以在网上实现检索图书、浏览全文、查阅借阅情况、办理预约及续借手续等。进而实现图书管理的“电脑化”和资料查询的“网络化”[2]。
2 校园网的设计
校园网建设的原则应该是：①先进性 先进的设计思想、网络结构、开发工具，采用市场覆盖率高、标准化和技术成熟的软硬件产品；②实用性 建网时应考虑利用和保护现有的资源、充分发挥设备效益；③开放性 系统设计应采用开放技术、开放结构、开放系统组建和开放用户接口，以利于网络的维护、扩展升级及与外界信息的沟通；④灵活性 采用积木式模块组合和结构化设计，使系统配置灵活，满足学校逐步到位的建网原则，使网络具有强大的可增长性；⑤可靠性 具有容错功能，管理、维护方便。对网络的设计、选型、安装、调试等各环节须进行统一规划和分析，确保系统运行可靠，经济性，投资合理，有良好的性能价格比。
下面以广东交通职业技术学院北校区为例，展示高校校园网的构建。根据校园网学生人数和办公需要，主干线采用千兆电缆地下铺设，学生宿舍床位均有校园网络接口，支持10Mbps/100Mbps全双工，并建设有数字图书馆，OA办公自动化系统，对外采用教育网接入。整个网络拓扑结构图如图1所示。
图1中核心路由器连接着服务器和各栋楼的交换机，对外连接的因特网为教育网。宿舍楼交换机连接各楼层交换机，楼层交换机连接各宿舍门口的小交换机，小交换机连接宿舍内的电脑。办公楼交换机连接各楼层交换机，由于办公楼没有那么多的用户终端，所以不用每个房间配置一台交换机，楼层交换机可以直接连接电脑终端、打印机和传真机。教学楼除了电脑实训室单独分配一个楼层交换机外，其他每间多媒体教室只要分配一个网络接口，图书馆为了方便学习还要另外建设无线热点[3]。
广东交通职业技术学院北校区地形比较复杂，校园被工业大道横拦为两半，为了节省材料和方便施工，并考虑到地势较低，时常有被水浸的现象，所以网线的架设采用地下封闭铺设的方式，服务器和路由器放在教学楼三楼。
学校建筑有教学楼、综合楼、宿舍楼、实训楼、办公楼、图书馆，每日活动的主机有数千台。为了更好地管理和防止广播风暴，应该根据所需主机数给予每栋楼和每个服务器分配固定的IP地址段和子网掩码，然后通过可变长子网掩码技术进行地址合并，最重要的是，把不同楼房和不同功能需求的房间分配到不同主机号的IP地址段中去，改善路由器性能，提高网络管理效率。
3 校园网的发展
校园网发展到2012年，已经有数千台主机，有多个电脑室和数字化图书馆，实现了电子化办公，如图2所示。以下探讨未来发展趋势。
3.1 普及IPv6技术
目前，校园网使用的是第二代互联网IPv4技术。它遇到的最大问题是网络IP地址的资源有限，从理论上来说能够大约编址1600万个网络，提供IP地址给40亿台主机。但采用A、B、C三类编址划分的方法后，可用的网络地址和主机地址的数目少了很多，IP地址发展到现今已经基本耗尽。其中北美占有3/4，大约30亿个，人口最多的亚洲只分配了不到4亿个，而中国只有3千多万个，相当于美国麻省理工学院拥有的地址数量。IP地址不足，已经严重制约了我国与其他发展中国家互联网的应用和发展。一方面是随着电子信息技术及网络技术的快速发展，计算机网络已经开始进入人们的日常生活并影响着人们的生活方式，身边的每一样东西在未来都可能需要连接互联网，另一方面是IP地址资源数量严重不足，在这样的环境下，IPv6技术就应运而生。 IPv6所拥有的地址容量是IPv4的约8×1028倍，达到2128个，单从数字上来说，这不但解决了网络地址资源数量有限的问题，也为除计算机以外的其他终端例如智能手机、家用电器等设备连入互联网扫清了障碍。但是与IPv4一样，IPv6也会有大量的IP地址浪费，准确的说，使用IPv6的计算机网络并没有2128个能充分利用的地址。首先，要实现IP地址的自動分配，网络所使用的子网前缀必须等于64，但是很少有一个局域网能容纳264个网络终端，多余的地址就被浪费了；其次，由于IPv6的地址分配必须遵循聚类的原则，所以地址的浪费也就在所难免[4]。但是，IPv6的地址空间很大，这些地址的浪费在可接受的范围内。如果说IPv4能实现人机之间的对话， IPv6技术则可以扩展到任意事物之间的对话，它不仅可以为人类用户服务，还将服务于众多硬件设备，如汽车、网络照相机、家用电器、传感器等，它将是无时不在，无处不在地深入到社会每个角落的真正的互联网，能带来非常巨大的经济效益[5]。
3.2 无线局域网覆盖全校
无线局域网络（Wireless Local Area Networks， WLAN）是相当便利的数据传输系统，它利用射频（Radio Frequency， RF）的技术，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线（Coaxial）所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到无处不在的理想境界。
802.11n是WiFi联盟在802.11a/b/g之后的一个无线传输标准协议，为了实现高带宽、高质量的WLAN服务，使无线局域网达到以太网的性能水平，802.11任务组N（TGn）应运而生。在传输速率方面，802.11n可以将WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps，提供到300Mbps甚至高达600Mbps。得益于将MIMO（多入多出）与OFDM（正交频分复用）技术相结合而应用的MIMO OFDM技术，提高了无线传输质量，也使传输速率得到极大提升。在覆盖范围方面，802.11n采用智能天线技术，通过多组独立天线组成的天线阵列，可以动态调整波束，保证让WLAN用户接收到稳定的信号，并可以减少其他信号的干扰。因此其覆盖范围可以扩大到好几平方公里，使WLAN的移动性极大地提高。在兼容性方面，802.11n采用了一种软件无线电技术，它是一个完全可编程的硬件平台，使得不同系统的基站和终端都可以通过这一平台的不同软件实现互通和兼容，这使得WLAN的兼容性得到极大改善。
3.3 多线路智能分流
校园网从外网接入需求看，要考虑保障线路并行、最优线路选择、实时路由选择等需求。相对于从内网访问需求看，优化传输、数据分流也是不可或缺的要素。多线路智能分流技术就是校园网内的用户在访问网外资源时，VPN设备将根据用户的目标地址，引导对方接入相应的资源线路；当校园网外的用户进入内网时，VPN设备可以根据用户的源接入地址，引导对方接入相应的线路端口，访问目的资源，这个过程体现的是自适应智能选路功能[6]。
未来的网络线路多样化，数据传输通路将会非常复杂，如果不采用多线路智能分流技术，结果很可能在需要访问公网资源时，却是经由教育网线路出去，这样网络访问的效率就大大降低了。线路的过长和不同网络带宽的差异会产生之前提到的种种问题，通过采用智能分流应用后，校园网访问不同外网资源，可以经由相应的接入端口线路转发出去，从而达到优化传输，数据分流的目的。
多线路智能分流应用下的网络现状，表现最为突出的要属不同网络线路运营商之间的互联上。不同线路运营商之间网络的互访，在一般情况下，需要经由特定的网关进行中转，造成的延时大约在420毫秒以上，如果换成集成多线路智能技术的VPN设备进行中转，可以将延时缩小到60毫秒以下，这个时间基本上是正常线路的传输时长，能大大提高网络互连的效率。
4 结束语
一个校园网络系统的组建需要从多方面进行考虑，不但涉及许多技术问题，而且包括网络设施、信息资源、专业应用等众多方面的综合化，以及信息化教学环境系统的建设。本文从实际出发，提出了一个高校校园网建设的方案，并对以后校园网的发展进行了展望。随着IPV6技术的普及，无线网络对校园的覆盖，以及具有智能数据处理能力的新型网络互连设备的应用，校园网将发展成为一个无处不在的移动互联网络，会给学生的学习和生活带来极大的便利。
参考文献：
[1] http：//www.qqread.com/net-case/e281341808.html
[2] 范文杰.浅谈校园局域网方案[J].科技信息，2011.30：253
[3] 吴旭东，柳炳祥.校园网网络规划的设计与实现[J]，电脑开发与应用，2011.24（11）：64-65
[4] 刘彦会.浅探IPv6过渡技术在校园网升级中的应用[J].信息与电脑，2011.11：116
[5] 殷铭.ipv4到ipv6的过渡.中国通信学会信息通信网络技术委员会2011年年会论文集（上册）[会议录（论文集、论文汇编等）].中国河南郑州：中国通信学会信息通信网络技术委员会，2011.11：116-123
[6] 黄成兵.基于Packet Tracer的双核心多出口校园网设计方案[J].计算机与现代化，2011.11：101-104