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摘要：数字化校园的网络设计需要对网络拓朴结构的重新建构、网络系统的三层结构的优化以及IP地址的设计和合理分配，解决用户的带宽、安全、管理计费和灵活扩展等问题。
关键词：数字化校园；网络设计；IP地址规划
中图分类号：TP393.18 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 14-0044-02
数字化校园是指一个网络化、数字化、智能化有机结合的新型教育、学习和研究的校园平台。它是师生获取丰富资源的渠道，是师生交互的枢纽、在教学和管理中起着极其重要的作用。由于数字化校园建设是一项庞大的系统工程，本文拟以南京邮电大学（三牌楼校区）数字化校园建设为例，谈谈校园网的优化设计。
一、现实与发展：校园网的不足与诉求
目前，校园网已存在严重不足，表现为网络出口带宽不足，网络诸塞、访问速度慢；管理、计费方式单一，智能化管理滞后；网络规划不合理，不安全因素增多；网络设备陈旧，制约网络性能的发挥等。
现代化的数字化校园对网络要求较高，中心层必须具有万兆级带宽和处理性能；设备、业务、链路的可靠性设计；智能识别应用事件、调度网络资源的QOS需求；阻击病毒和黑客的攻击的安全保障等。
二、重构与优化：数字化校园的架构设计
校园网优化设计方案将从学校的实际应用出发，结合现代信息技术的发展，遵循实用、科学、合理、灵活和安全的设计原则。校园网的架构主要是硬件系统架构，它包括综合布线系统架构、基础网络架构和数据中心架构等，综合布线系统采用模块化的结构，按照每个模块的不同作用，将工作区子系统、水平子系统、垂直子系统、管理子系统、设备间子系统和园区子系统等的架构和优化，实现六个子系统的统一和协调；数据中心架构即实现服务器系统的虚拟化和存储系统的智能化等，本文侧重于基础网络的架构。
（一）重构网络拓扑结构
采用分层来设计网络拓扑结构，主要用于局域网设计，即将复杂的网络设计分成几个层次，每个层次着重于某些特定的功能，这样就能够使一个复杂的大问题变成许多简单的小问题。中心层提供整个网络的核心任务，它负责中心多层路由、交换能力，中转层主要实现内部网和外部网的访问控制，减轻了中心层路由交换机的负载，同时保证了设备的统一性，为将来网络维护和管理提供了极大的便利；接入层向用户提供桌面，连接和本地的交换能力；中心层通过校园楼宇的光纤连接，可采用多条千兆链路捆绑技术，提供高速的主干通道。这样设计具有节省成本、易于理解、易于扩展、易于排错等优点。
重构后的网络拓扑图如图1-1所示。
（二）优化网络系统结构
校园网络系统从结构上分为中心层、中转层和接入层。中心层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输，它一直被认为是所有流量的最终承受者和汇聚者，所以对中心层的设计以及网络设备的要求十分严格。中心层设备将占投资的主要部分。中转层的功能主要是连接接入层节点和中心层中心，中转层设计为连接本地的逻辑中心，仍需要较高的性能和比较丰富的功能。接入层的设计上主张使用性能价格比高的设备。接入层是最终用户(教师、学生)与网络的接口，应该具备即插即用特性以及易于维护的特点，在接入层面，通过定义相应的访问策略，实现访问控制，内外隔离。
1.中心层网络设计
中心层是网络的高速交换主干，对整个网络的连通起到至关重要的作用。中心层主要负责以下的工作，提供交换区块间的连接、提供到其他区块如服务器区块的访问、尽可能快地交换数据帧或数据包等。它应该具有如下几个特性：可靠性、高效性、冗余性、容错性、可管理性、适应性、低延时性等。在中心层中，应该采用高带宽的千兆以上交换机。
2.中转层网络设计
中转层是网络接入层和中心层的“中介”，就是在工作站接入中心层前先做汇聚，以减轻中心层设备的负荷，资源和服务先分散在节点上，避免了性能瓶颈，增强了扩展性。中转层具有实施策略、安全、虚拟局域网（VLAN）之间的路由、源地址或目的地址过滤等多种功能。在中转层中，应该采用支持三层交换技术和VLAN的交换机，以达到网络隔离和分段的目的。
3.接入层网络设计
接入层为用户提供了接入网络的能力，接入层通过堆叠方式连接到分布层中，然后再通过分布层连接到网络的主干。应注意要适度超前，分期实施，简化设计，安全隔离。在校园网络中，接入层交换机包括将本地的信息点连接至骨干网络，同时因为采用了堆叠的技术，可以使分布层和接入层合而为一，不仅简化了网络结构，同时也节省了网络投资。
（三）规划IP地址
IP地址编址设计和分配利用时，遵循自治、有序、可持续性和可聚合等原则。此次方案的设计中，采用“公私结合、动静结合”的原则，由于学校由多个子网组成，IP地址采用由32位二进制数码组成，8位为一组，分为4组，中间用"."隔开。每个子网中，路由器到交换机各端口起到网关的作用，为了让网关IP地址有规律，路由器到以太网端口IP地址的主机标识都取"1"。
此次方案的设计中采用“公私”结合和“动静”结合，“公私”结合即根据所分配的公网IP地址和内部私网IP地址相结合，地址可分为两大块，一块是公网IP地址，作为和国际互联网互连的地址，主要供网络中心和图书馆、实验室专用；一块是“私网”即校园网的普通用户，使用内部地址，如：192.168.xxx.xxx，采用代理上网的方式；由于网络用户较多，IP地址数量有限采用“动静”结合，静态IP地址分配给一些公共的、常用的用户使用，动态IP由于所有用户在同一时间上网的可能性不大，谁需要上网采取自动获取的方式获得IP地址，这就需要中心交换机支持静态或动态的IP地址分配，并支持动态IP地址分配方式下DHCP-Relay功能。
三、测试与分析：数字化校园的优点突显
（一）经测试，优化方案实施后与原有校园网络数据对比如表2
（二）该设计的优点
解决了用户存在的带宽、安全、管理计费、灵活扩展等问题，有效地减轻了流量负荷，使设备时刻保持稳定和高效，保持了网络稳定、通畅和安全，也有利于未来网络的扩充和升级。
参考文献：
[1]陶舟.数字化校园的网络架构与设计[J].长江大学学报(自科版),2006,9(3).
[2]鞠洪尧.数字化校园网络架构优化与实现策略研究[J].齐齐哈尔大学学报,2010,26(1).
关键词：数字化校园；网络设计；IP地址规划
中图分类号：TP393.18 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 14-0044-02
数字化校园是指一个网络化、数字化、智能化有机结合的新型教育、学习和研究的校园平台。它是师生获取丰富资源的渠道，是师生交互的枢纽、在教学和管理中起着极其重要的作用。由于数字化校园建设是一项庞大的系统工程，本文拟以南京邮电大学（三牌楼校区）数字化校园建设为例，谈谈校园网的优化设计。
一、现实与发展：校园网的不足与诉求
目前，校园网已存在严重不足，表现为网络出口带宽不足，网络诸塞、访问速度慢；管理、计费方式单一，智能化管理滞后；网络规划不合理，不安全因素增多；网络设备陈旧，制约网络性能的发挥等。
现代化的数字化校园对网络要求较高，中心层必须具有万兆级带宽和处理性能；设备、业务、链路的可靠性设计；智能识别应用事件、调度网络资源的QOS需求；阻击病毒和黑客的攻击的安全保障等。
二、重构与优化：数字化校园的架构设计
校园网优化设计方案将从学校的实际应用出发，结合现代信息技术的发展，遵循实用、科学、合理、灵活和安全的设计原则。校园网的架构主要是硬件系统架构，它包括综合布线系统架构、基础网络架构和数据中心架构等，综合布线系统采用模块化的结构，按照每个模块的不同作用，将工作区子系统、水平子系统、垂直子系统、管理子系统、设备间子系统和园区子系统等的架构和优化，实现六个子系统的统一和协调；数据中心架构即实现服务器系统的虚拟化和存储系统的智能化等，本文侧重于基础网络的架构。
（一）重构网络拓扑结构
采用分层来设计网络拓扑结构，主要用于局域网设计，即将复杂的网络设计分成几个层次，每个层次着重于某些特定的功能，这样就能够使一个复杂的大问题变成许多简单的小问题。中心层提供整个网络的核心任务，它负责中心多层路由、交换能力，中转层主要实现内部网和外部网的访问控制，减轻了中心层路由交换机的负载，同时保证了设备的统一性，为将来网络维护和管理提供了极大的便利；接入层向用户提供桌面，连接和本地的交换能力；中心层通过校园楼宇的光纤连接，可采用多条千兆链路捆绑技术，提供高速的主干通道。这样设计具有节省成本、易于理解、易于扩展、易于排错等优点。
重构后的网络拓扑图如图1-1所示。
（二）优化网络系统结构
校园网络系统从结构上分为中心层、中转层和接入层。中心层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输，它一直被认为是所有流量的最终承受者和汇聚者，所以对中心层的设计以及网络设备的要求十分严格。中心层设备将占投资的主要部分。中转层的功能主要是连接接入层节点和中心层中心，中转层设计为连接本地的逻辑中心，仍需要较高的性能和比较丰富的功能。接入层的设计上主张使用性能价格比高的设备。接入层是最终用户(教师、学生)与网络的接口，应该具备即插即用特性以及易于维护的特点，在接入层面，通过定义相应的访问策略，实现访问控制，内外隔离。
1.中心层网络设计
中心层是网络的高速交换主干，对整个网络的连通起到至关重要的作用。中心层主要负责以下的工作，提供交换区块间的连接、提供到其他区块如服务器区块的访问、尽可能快地交换数据帧或数据包等。它应该具有如下几个特性：可靠性、高效性、冗余性、容错性、可管理性、适应性、低延时性等。在中心层中，应该采用高带宽的千兆以上交换机。
2.中转层网络设计
中转层是网络接入层和中心层的“中介”，就是在工作站接入中心层前先做汇聚，以减轻中心层设备的负荷，资源和服务先分散在节点上，避免了性能瓶颈，增强了扩展性。中转层具有实施策略、安全、虚拟局域网（VLAN）之间的路由、源地址或目的地址过滤等多种功能。在中转层中，应该采用支持三层交换技术和VLAN的交换机，以达到网络隔离和分段的目的。
3.接入层网络设计
接入层为用户提供了接入网络的能力，接入层通过堆叠方式连接到分布层中，然后再通过分布层连接到网络的主干。应注意要适度超前，分期实施，简化设计，安全隔离。在校园网络中，接入层交换机包括将本地的信息点连接至骨干网络，同时因为采用了堆叠的技术，可以使分布层和接入层合而为一，不仅简化了网络结构，同时也节省了网络投资。
（三）规划IP地址
IP地址编址设计和分配利用时，遵循自治、有序、可持续性和可聚合等原则。此次方案的设计中，采用“公私结合、动静结合”的原则，由于学校由多个子网组成，IP地址采用由32位二进制数码组成，8位为一组，分为4组，中间用"."隔开。每个子网中，路由器到交换机各端口起到网关的作用，为了让网关IP地址有规律，路由器到以太网端口IP地址的主机标识都取"1"。
此次方案的设计中采用“公私”结合和“动静”结合，“公私”结合即根据所分配的公网IP地址和内部私网IP地址相结合，地址可分为两大块，一块是公网IP地址，作为和国际互联网互连的地址，主要供网络中心和图书馆、实验室专用；一块是“私网”即校园网的普通用户，使用内部地址，如：192.168.xxx.xxx，采用代理上网的方式；由于网络用户较多，IP地址数量有限采用“动静”结合，静态IP地址分配给一些公共的、常用的用户使用，动态IP由于所有用户在同一时间上网的可能性不大，谁需要上网采取自动获取的方式获得IP地址，这就需要中心交换机支持静态或动态的IP地址分配，并支持动态IP地址分配方式下DHCP-Relay功能。
三、测试与分析：数字化校园的优点突显
（一）经测试，优化方案实施后与原有校园网络数据对比如表2
（二）该设计的优点
解决了用户存在的带宽、安全、管理计费、灵活扩展等问题，有效地减轻了流量负荷，使设备时刻保持稳定和高效，保持了网络稳定、通畅和安全，也有利于未来网络的扩充和升级。
参考文献：
[1]陶舟.数字化校园的网络架构与设计[J].长江大学学报(自科版),2006,9(3).
[2]鞠洪尧.数字化校园网络架构优化与实现策略研究[J].齐齐哈尔大学学报,2010,26(1).