計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構在其校園網(wǎng)中的應用的論文
隨著網(wǎng)絡的逐步普及，校園網(wǎng)絡的建設是學校向信息化發(fā)展的必然選擇，校園網(wǎng)網(wǎng)絡系統(tǒng)是一個非常龐大而復雜的系統(tǒng)，它不僅為現(xiàn)代化教學、綜合信息管理和辦公自動化等一系列應用提供基本操作平臺，而且能提供多種應用服務，使信息能及時、準確地傳輸給各個系統(tǒng)。本文首先介紹了計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構，重點闡述了以兩個(OSI、TCP/IP)參考模型及一個(IEEE 802局域網(wǎng))協(xié)議為基礎探討了一個校園網(wǎng)的設計與實現(xiàn)。
引 言：
信息技術的發(fā)展影響及其深遠，作為信息技術的核心網(wǎng)絡技術已經(jīng)深入人心并用到各行各業(yè)。本文首先介紹了計算機網(wǎng)絡的體系結(jié)構，重點的介紹了體系結(jié)構中的ISO模型，以及成為實際國際標準的TCP/IP模型，另外，也介紹了局域網(wǎng)協(xié)議IEEE 802 。依據(jù)網(wǎng)絡體系結(jié)構的原理，依據(jù)TCP/IP模型和局域網(wǎng)協(xié)議設計了一個校園網(wǎng)原型。
1計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構
計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(CAN,Computer Network Architecture)[1] 其定義為將計算機網(wǎng)絡的分層及其協(xié)議的集合。具體來說，網(wǎng)絡體系結(jié)構就是關于計算機網(wǎng)絡應設置哪幾層，每一層次又能提供哪些功能的精確定義。體系結(jié)構對計算機網(wǎng)絡應該實現(xiàn)的功能進行了精確的定義，而這些功能是用什么樣的硬件與軟件去完成的，則是具體的實現(xiàn)問題。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參考模型定義了開放系統(tǒng)的.層次結(jié)構和各層所提供的服務。OSI參考模型本身并不是網(wǎng)絡體系結(jié)構。根據(jù)定義，網(wǎng)絡體系結(jié)構是網(wǎng)絡層次結(jié)構和相關協(xié)議的集合，而OSI參考模型并沒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)絡層;運輸層;會話層;表示層;應用層[3]。
1.2TCP/IP參考模型
TCP/IP(通常它是指傳輸控制協(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，它被用于當今所構筑的最大的開放式網(wǎng)絡系統(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：應用層(Application);傳輸層(Transport);網(wǎng)絡層(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)鏈路層不致過于復雜，就應當將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個子層，即：媒體接入控制或媒體訪問控制MAC(Medium Access Control)子層和邏輯鏈路控制LIC(Logical Link Control)子層，而網(wǎng)絡的服務訪問點SAP則在LIC層與高層的交界面上[3]。
2校園網(wǎng)設計方案與實現(xiàn)
2.1利用計算機網(wǎng)絡設計校園網(wǎng)的意義
在知識經(jīng)濟和數(shù)字化生存時代，校園網(wǎng)在資源共享、知識傳播、育人管理等方面發(fā)揮越來越重要的作用，因此其設計建設要本著高起點而又經(jīng)濟實用的標準。具體來說，應是一個以寬帶IP網(wǎng)為目標建立數(shù)據(jù)、語音、視頻三網(wǎng)合一的一體化網(wǎng)絡;為提高網(wǎng)絡可靠性及安全性,需要在主干網(wǎng)采用光纖布線，校園網(wǎng)應實現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)的功能，以保證全網(wǎng)的良好性能及網(wǎng)絡安全性;主干網(wǎng)交換機應具有很高的包交換速度，整個網(wǎng)絡應具有高速的三層交換功能;網(wǎng)絡應該采用成熟的、可靠的快速以太網(wǎng)和千兆位以太網(wǎng)技術作為校園網(wǎng)主干;校園網(wǎng)應選用先進的網(wǎng)管軟件，建立完善的網(wǎng)絡管理體系;在設備方面，應選擇有校園網(wǎng)成功案例的網(wǎng)絡廠商的設備，同時為Internet撥號用戶和移動用戶提供接口;網(wǎng)絡還應具有良好的擴展性。
2.2需求分析
隨著該校信息化建設,教學資源整合,加強本地院校,遠程院校,研究所,后勤部門的管理,能實現(xiàn)行政，教學，科研在網(wǎng)絡上進行，實現(xiàn)接入中國教育科研網(wǎng)的信息化目標。
服務需求：
該校園網(wǎng)主要服務內(nèi)容是
---客戶機/服務器數(shù)據(jù)
---Web
---多媒體教學，VOD，視頻會議
---語音/傳真
---網(wǎng)絡管理
校園網(wǎng)的設計原則：
先進性：-由于網(wǎng)絡技術的日新月異，更高的帶寬和更先進的應用層出不窮，本校園網(wǎng)將在未來幾年的運行中能達到應用需求的先進性，能在較長時期內(nèi)達到業(yè)界的先進水平，保護用戶的投資。
可靠性：-將要建設的校園網(wǎng)將是高可靠性，達到24小時不間斷，無故障，穩(wěn)定運行。網(wǎng)絡的局部問題不能影響大網(wǎng)絡的運行。
可擴展性：-骨干節(jié)點設備的性能具有向上擴展的能力，以備將來更高帶寬和應用的需要。
可管理性：-整個校園網(wǎng)將采用集中式管理，能夠監(jiān)控網(wǎng)絡的運行，并能找出網(wǎng)絡節(jié)點的故障所在，迅速恢復用戶的應用。
安全性：-由于整個大學的管理事務都將放在校園網(wǎng)上，不同部門的重要數(shù)據(jù)將要求絕對安全，可訪問與不可訪問將嚴格限制。
2.3方案實現(xiàn)
為了實現(xiàn)上述服務，方案將按照TCP/IP模型和局域網(wǎng)協(xié)議IEEE 802標準，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：
(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)絡內(nèi)部安全與性能;
(3)多業(yè)務，多媒體教學、辦公管理、遠程通信一網(wǎng)實現(xiàn);
(4)IP/TV多媒體應用系統(tǒng)，廣播需求，實現(xiàn)多媒體教學、及寬帶視頻節(jié)目點播;
(5)管理簡單，基于瀏覽器和網(wǎng)絡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)絡費用;
(8)經(jīng)濟實用，高性價比產(chǎn)品配置，支持系統(tǒng)平滑升級。
網(wǎng)絡設備組成為：
Cisco 3640路由器 一臺 (Cisco 3640服務器配有四個模塊插槽, 假定購置了NM-4A/SF模塊(四個同/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)絡模塊)，集成防火墻功能，位于網(wǎng)絡中心)
Catalyst 4500交換機(48口)一臺(中心交換機，可兼容下一代(next generation)網(wǎng)絡平臺，位于網(wǎng)絡中心)
Catalyst 3524/3548交換機多臺(工作組交換機，要接入校園網(wǎng)的各個學院建筑物,行政樓，學生公寓樓，住宅樓每棟一臺，位于主配線間)
Catalyst 2924M-XL交換機多臺(用于建筑物每一工作區(qū)樓層或每住宅單元,可通過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
Cache Engine高速緩存一臺
IP/TV視頻軟件一套
這一方案的網(wǎng)絡中心交換機設備為Catalyst4500，它的以太網(wǎng)端口全為千兆。用Catalyst3524(24口)/3548(48 口)作為工作組交換機連接到桌面， 3524/3548的千兆上聯(lián)口連接到中心交換機的千兆口而形成了一個強有力的網(wǎng)絡主干;3524/3548的10/100M端口為所有教學和辦公用PC 提供連接，這些端口自適應的特性使PC網(wǎng)卡不論是舊有的10M還是新配備的100M都能應用自如，便于網(wǎng)絡的逐步升級。千兆主干、100M到桌面的連接方式能將多媒體教學的優(yōu)越性發(fā)揮得淋漓盡致，即使有更多用戶方便加入到視頻點播服務，網(wǎng)絡帶寬在較長時間內(nèi)不會成為瓶頸。
遠程訪問的路由器為Cisco 3640，3640共有四個接口插槽，可選配更多的撥號端口或?qū)⒉宀劭沼嗔糇饕院缶W(wǎng)絡擴充用;3640的局域網(wǎng)接口也為模塊形式，用戶可根據(jù)遠程訪問的數(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)的改進作相應提高。
3結(jié)束語
該文利用計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構的基本原理，采用TCP/IP模型和IEEE 802 ，利用最新的網(wǎng)絡技術和設備設計了某個校園網(wǎng)的原型。該原型的應用可以提高院校的管理水平和效率。提高院校的教學管理效率和教學質(zhì)量，具有顯著的社會意義，對院校的局域網(wǎng)的建設具有一定的參考價值。
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