計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)在其校園網(wǎng)中的應(yīng)用的論文
隨著網(wǎng)絡(luò)的逐步普及，校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是學(xué)校向信息化發(fā)展的必然選擇，校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)非常龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，它不僅為現(xiàn)代化教學(xué)、綜合信息管理和辦公自動(dòng)化等一系列應(yīng)用提供基本操作平臺(tái)，而且能提供多種應(yīng)用服務(wù)，使信息能及時(shí)、準(zhǔn)確地傳輸給各個(gè)系統(tǒng)。本文首先介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)闡述了以?xún)蓚�(gè)(OSI、TCP/IP)參考模型及一個(gè)(IEEE 802局域網(wǎng))協(xié)議為基礎(chǔ)探討了一個(gè)校園網(wǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
引 言：
信息技術(shù)的發(fā)展影響及其深遠(yuǎn)，作為信息技術(shù)的核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)深入人心并用到各行各業(yè)。本文首先介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)的介紹了體系結(jié)構(gòu)中的ISO模型，以及成為實(shí)際國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP模型，另外，也介紹了局域網(wǎng)協(xié)議IEEE 802 。依據(jù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的原理，依據(jù)TCP/IP模型和局域網(wǎng)協(xié)議設(shè)計(jì)了一個(gè)校園網(wǎng)原型。
1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(CAN,Computer Network Architecture)[1] 其定義為將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層及其協(xié)議的集合。具體來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)就是關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)設(shè)置哪幾層，每一層次又能提供哪些功能的精確定義。體系結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了精確的定義，而這些功能是用什么樣的硬件與軟件去完成的，則是具體的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。本文側(cè)重討論了其中OSI參考模型、 TCP/IP參考模型、IEEE 802局域網(wǎng)協(xié)議[2]。
1.1OSI參考模型
OSI參考模型定義了開(kāi)放系統(tǒng)的.層次結(jié)構(gòu)和各層所提供的服務(wù)。OSI參考模型本身并不是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。根據(jù)定義，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)和相關(guān)協(xié)議的集合，而OSI參考模型并沒(méi)有精確定義各層的協(xié)議，只是描述了每一層的功能。
OSI參考模型有七層組。這七層包括：物理層;數(shù)據(jù)鏈路層;網(wǎng)絡(luò)層;運(yùn)輸層;會(huì)話(huà)層;表示層;應(yīng)用層[3]。
1.2TCP/IP參考模型
TCP/IP(通常它是指?jìng)鬏斂刂茀f(xié)議網(wǎng)際協(xié)議，Transmission Control ProtocolInternet Protocol)是發(fā)展至今最成功的通信協(xié)議，它被用于當(dāng)今所構(gòu)筑的最大的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)Internet之上就是其成功的明證。
TCP/IP有四層組成，這與OSI由七層組成不相同。這四層包括：應(yīng)用層(Application);傳輸層(Transport);網(wǎng)絡(luò)層(Networt);鏈路層(Link)。
1.3IEEE 802參考模型
為了使局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層不致過(guò)于復(fù)雜，就應(yīng)當(dāng)將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個(gè)子層，即：媒體接入控制或媒體訪問(wèn)控制MAC(Medium Access Control)子層和邏輯鏈路控制LIC(Logical Link Control)子層，而網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)SAP則在LIC層與高層的交界面上[3]。
2校園網(wǎng)設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)
2.1利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)校園網(wǎng)的意義
在知識(shí)經(jīng)濟(jì)和數(shù)字化生存時(shí)代，校園網(wǎng)在資源共享、知識(shí)傳播、育人管理等方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，因此其設(shè)計(jì)建設(shè)要本著高起點(diǎn)而又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)是一個(gè)以寬帶IP網(wǎng)為目標(biāo)建立數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻三網(wǎng)合一的一體化網(wǎng)絡(luò);為提高網(wǎng)絡(luò)可靠性及安全性,需要在主干網(wǎng)采用光纖布線，校園網(wǎng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)的功能，以保證全網(wǎng)的良好性能及網(wǎng)絡(luò)安全性;主干網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)具有很高的包交換速度，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有高速的三層交換功能;網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該采用成熟的、可靠的快速以太網(wǎng)和千兆位以太網(wǎng)技術(shù)作為校園網(wǎng)主干;校園網(wǎng)應(yīng)選用先進(jìn)的網(wǎng)管軟件，建立完善的網(wǎng)絡(luò)管理體系;在設(shè)備方面，應(yīng)選擇有校園網(wǎng)成功案例的網(wǎng)絡(luò)廠商的設(shè)備，同時(shí)為Internet撥號(hào)用戶(hù)和移動(dòng)用戶(hù)提供接口;網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)具有良好的擴(kuò)展性。
2.2需求分析
隨著該校信息化建設(shè),教學(xué)資源整合,加強(qiáng)本地院校,遠(yuǎn)程院校,研究所,后勤部門(mén)的管理,能實(shí)現(xiàn)行政，教學(xué)，科研在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)接入中國(guó)教育科研網(wǎng)的信息化目標(biāo)。
服務(wù)需求：
該校園網(wǎng)主要服務(wù)內(nèi)容是
---客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器數(shù)據(jù)
---Web
---多媒體教學(xué)，VOD，視頻會(huì)議
---語(yǔ)音/傳真
---網(wǎng)絡(luò)管理
校園網(wǎng)的設(shè)計(jì)原則：
先進(jìn)性：-由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日新月異，更高的帶寬和更先進(jìn)的應(yīng)用層出不窮，本校園網(wǎng)將在未來(lái)幾年的運(yùn)行中能達(dá)到應(yīng)用需求的先進(jìn)性，能在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)達(dá)到業(yè)界的先進(jìn)水平，保護(hù)用戶(hù)的投資。
可靠性：-將要建設(shè)的校園網(wǎng)將是高可靠性，達(dá)到24小時(shí)不間斷，無(wú)故障，穩(wěn)定運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)的局部問(wèn)題不能影響大網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。
可擴(kuò)展性：-骨干節(jié)點(diǎn)設(shè)備的性能具有向上擴(kuò)展的能力，以備將來(lái)更高帶寬和應(yīng)用的需要。
可管理性：-整個(gè)校園網(wǎng)將采用集中式管理，能夠監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，并能找出網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的故障所在，迅速恢復(fù)用戶(hù)的應(yīng)用。
安全性：-由于整個(gè)大學(xué)的管理事務(wù)都將放在校園網(wǎng)上，不同部門(mén)的重要數(shù)據(jù)將要求絕對(duì)安全，可訪問(wèn)與不可訪問(wèn)將嚴(yán)格限制。
2.3方案實(shí)現(xiàn)
為了實(shí)現(xiàn)上述服務(wù)，方案將按照TCP/IP模型和局域網(wǎng)協(xié)議IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)，采用星形全交換千兆以態(tài)網(wǎng)的千兆主干，百兆交換到桌面的大型校園網(wǎng)解決方案[5]。
方案特點(diǎn)：
(1)高性能全交換，千兆骨干(多模光纖)、百兆交換到桌面(UTP雙絞線);
(2)虛擬局域網(wǎng)策略，提高局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部安全與性能;
(3)多業(yè)務(wù)，多媒體教學(xué)、辦公管理、遠(yuǎn)程通信一網(wǎng)實(shí)現(xiàn);
(4)IP/TV多媒體應(yīng)用系統(tǒng)，廣播需求，實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)、及寬帶視頻節(jié)目點(diǎn)播;
(5)管理簡(jiǎn)單，基于瀏覽器和網(wǎng)絡(luò)管理工具的圖形化配置;
(6)系統(tǒng)安全，集成路由器防火墻，提供互聯(lián)網(wǎng)接入的安全保障;
(7)高速緩存，提高廣域網(wǎng)速度，降低網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用;
(8)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，高性?xún)r(jià)比產(chǎn)品配置，支持系統(tǒng)平滑升級(jí)。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成為：
Cisco 3640路由器 一臺(tái) (Cisco 3640服務(wù)器配有四個(gè)模塊插槽, 假定購(gòu)置了NM-4A/SF模塊(四個(gè)同/異步串口)，NM-2E2W模塊(兩口局域網(wǎng)口，兩口廣域網(wǎng)卡槽)，NM-16AM模塊(16口模擬MODEM 網(wǎng)絡(luò)模塊)，集成防火墻功能，位于網(wǎng)絡(luò)中心)
Catalyst 4500交換機(jī)(48口)一臺(tái)(中心交換機(jī)，可兼容下一代(next generation)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，位于網(wǎng)絡(luò)中心)
Catalyst 3524/3548交換機(jī)多臺(tái)(工作組交換機(jī)，要接入校園網(wǎng)的各個(gè)學(xué)院建筑物,行政樓，學(xué)生公寓樓，住宅樓每棟一臺(tái)，位于主配線間)
Catalyst 2924M-XL交換機(jī)多臺(tái)(用于建筑物每一工作區(qū)樓層或每住宅單元,可通過(guò)堆疊以獲得更多端口數(shù)目，位于中間配線間)
Cisco 2610路由器一臺(tái)
Cache Engine高速緩存一臺(tái)
IP/TV視頻軟件一套
這一方案的網(wǎng)絡(luò)中心交換機(jī)設(shè)備為Catalyst4500，它的以太網(wǎng)端口全為千兆。用Catalyst3524(24口)/3548(48 口)作為工作組交換機(jī)連接到桌面， 3524/3548的千兆上聯(lián)口連接到中心交換機(jī)的千兆口而形成了一個(gè)強(qiáng)有力的網(wǎng)絡(luò)主干;3524/3548的10/100M端口為所有教學(xué)和辦公用PC 提供連接，這些端口自適應(yīng)的特性使PC網(wǎng)卡不論是舊有的10M還是新配備的100M都能應(yīng)用自如，便于網(wǎng)絡(luò)的逐步升級(jí)。千兆主干、100M到桌面的連接方式能將多媒體教學(xué)的優(yōu)越性發(fā)揮得淋漓盡致，即使有更多用戶(hù)方便加入到視頻點(diǎn)播服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)帶寬在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)成為瓶頸。
遠(yuǎn)程訪問(wèn)的路由器為Cisco 3640，3640共有四個(gè)接口插槽，可選配更多的撥號(hào)端口或?qū)⒉宀劭沼嗔糇饕院缶W(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充用;3640的局域網(wǎng)接口也為模塊形式，用戶(hù)可根據(jù)遠(yuǎn)程訪問(wèn)的數(shù)據(jù)量大小選擇10M或10/100M端口;3640還具有較高的數(shù)據(jù)處理能力，使廣域網(wǎng)的容量能隨局域網(wǎng)的改進(jìn)作相應(yīng)提高。
3結(jié)束語(yǔ)
該文利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本原理，采用TCP/IP模型和IEEE 802 ，利用最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和設(shè)備設(shè)計(jì)了某個(gè)校園網(wǎng)的原型。該原型的應(yīng)用可以提高院校的管理水平和效率。提高院校的教學(xué)管理效率和教學(xué)質(zhì)量，具有顯著的社會(huì)意義，對(duì)院校的局域網(wǎng)的建設(shè)具有一定的參考價(jià)值。
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