某校园网和应用系统总体设计方案.docx
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某校园网和应用系统总体设计方案
大同中学校园网和应用系统
总体设计方案
1999年1月
1.概述
科学技术的发展日新月异，九十年代，在计算机技术和通信技术结合下，网络技术得到了飞速的发展。
如今，不仅计算机已经和网络紧密结合，整个社会都不可能脱离网络而存在。
网络技术已经成为现代信息技术的主流，人们对网络的认识也随着网络应用的逐渐普及而迅速改变。
在不久的将来，网络必将成为和电话一样通用的工具，成为人们生活、工作、学习中必不可少的一部分。
Internet，即国际互联网，是现在网络应用的主流，从它最初在美国诞生至今已经经历了三十多年。
这个以TCP/IP协议为主体的国际互联网络已经成为覆盖全世界一百五十多个国家和地区的大型数据通信网络。
最初的Internet是由科研网络形成的，主要是由一些大学和研究所等科研教育单位连接而成，逐渐发展到今天的规模。
而进入九十年代后，由于各种商业信息进入了Internet，使得Internet得到了极大地发展，其拥有的主机数，连接的网络数以及覆盖面一直呈指数形式上升。
现在在Internet上可以提供或者获得各种各样的服务，比如通过电子邮件进行合同的起草和签订，或利用Internet直接挑选商品和购物。
Internet是一个资源的网络，其中拥有的信息资源几乎覆盖所有的领域。
Internet面向人类的社会，世界上数以亿计的人们利用它进行通信和信息共享，通过发送和接收电子邮件，或和其他人的计算机建立连接、参加各种讨论组并免费使用各种信息资源实现信息共享。
Internet也是一个服务的网络。
在Internet上，许多单位、公司和组织提供了各种各样的服务。
比如WWW（WorldWideWeb全球信息网）服务、信息查询服务等，向网络上的其他用户展示自己各方面的情况，并帮助这些用户找到需要的信息。
将来的网络在Internet基础上进一步发展，其功能、速度、适用范围等必将全面超过现有的Internet。
我国对计算机网络的建设投入了大量的人力和物力，在短短的几年中，已经从最初仅仅局限在教育科研单位的网络，迅速发展到今天遍及全国的包括教育、科研、商业、民用各个方面的数个大型网络，如Chinanet（中国邮电网）、Cernet（中国教育网）、Gbnet（金桥网络）等等。
目前在网络上提供有价值、有吸引力的信息，对一个单位或学校树立自己的形象，提高自己的知名度，以及开拓和国际上其他学校、组织的联系和往来能够起到很显著的作用。
大同中学是上海市重点中学，以培养高层次人才为己任。
当今世界随着计算机、网络通信等现代科学技术的发展，人类正迈入信息时代，在大同中学建立覆盖全校，并可以与国内外著名网络互联的校园网已成为必然。
大同中学校园网对外将实现与南市区教育信息中心、上海市教委信息中心中小学信息部、上海市教委信息中心相连；对内实现与校内各部门进行通信。
大同中学校园网将为学校的科研、教学、管理提供必要的技术手段，为研究开发和培养人才建立平台，借此加快学校的发展，以此加快学校的发展，成为一个具有示范性的学校。
2.需求
●建立一个基于校园Intranet的信息管理和应用的网络系统，并提供相应的各种服务。
●共享网络上各种软、硬件资源，快速、稳定地传输各种信息，并提供有效的网络信息管理手段。
●采用开放式、标准化的系统结构，以利于功能扩充和技术升级。
●能够与外界进行广域网的连接，提供、享用各种信息服务（与各级教育信息中心相连、与国内外著名站点相连……）。
●具有完善的网络安全机制。
●能够与原有的计算机局域网络和应用系统平滑地连接，调用原有各种计算机系统的信息。
为了实现上面几点，必须对中学教育本身有相当了解，并能够充分利用校园网，扩充各种网络应用，如多媒体课件系统、多媒体教学系统、网络教学系统、图书检索系统等，使其为各学科的教学和实验服务。
XX网络与信息工程中心在这一方面有相当丰富的经验，曾经参与和开发了诸多校园网项目，如：
XX校园网、复旦附中校园网,上海市格致中学校园网，上海市进才中学校园网，参与了上海市教育网、上海市科技网及上海市中小学信息网络建设的规划、水产大学校园网规划设计、上海外国语学院及第二军医大学校园网规划设计等,并开发了高校教务管理软件,高校人事管理软件、中小学校园网综合应用系统、校园网IC卡应用系统等。
3.网络系统结构
3.1总体设计原则
●大同中学校园网，是上海市中小幼教育信息系统组成部分之一,它必须与上海市中小幼教育信息系统的总体建设目标相一致，同步建设与发展。
并且在建设中着眼未来，确保系统在高起点的基础上进行开发，整体水平处于全国领先地位。
●系统开发基于Client/Server体系结构，又兼顾Internet/Intranet,使本系统成为一个跨平台的开放式应用系统。
●校园网建设过程中应充分体现和贯彻网络建设、信息资源建设、队伍建设并重的指导思想。
要具有应用现代教育技术的超前意识。
●校园网建设中既要坚持高标准采用成熟技术，又要讲究实效、兼顾现实。
网络建设必须整体规划，分步实施，滚动发展。
●校园网的总体规划设计与实施中，应充分体现自身办校的特色与特长，应用先行，着重加强校园网应用功能开发与利用，利用网络优势为学校的教育管理与辅助教学服务。
●大同中学校园网是上海市实施素质教育和应用现代教育技术的一扇窗口，争取成为上海市中小幼教育信息系统中校园网建设，特别是网络应用方面的示范学校。
在校园网的应用上，尤其要重视和抓好对广大学生信息素养的培养。
●校园网建设应遵循边建设、边使用、边培训的原则，重点要抓好广大教师与学生的使用培训，不断把校园网的应用水平推向新的高度。
●充分利用现存的计算机软件和硬件资源，特别要保护好现有的信息资源，应用软件的开发与选购，要注重效益和效果，避免低水平的重复劳动，加快建设进度。
●在软件开发过程中与用户保持密切的联系，应用软件开发过程中采用不断演示与讨论修正的方法与用户进行交流，在各个开发阶段让用户参与检查，提出修改意见。
●运用工程原形法与生命周期相结合的方法开发系统，使系统具有强大可扩充性能。
●根据系统需求，采用合适的管理及安全策略，以确保信息系统的安全。
3.2设计思想
为了达到设计目标，在进行方案设计时，充分考虑到网络系统的科学性、先进性、可扩展性、实用性和经济性，网络系统应代表当今先进水平，并保证在若干年后不会被淘汰，以合理的投资建立一个能够真正发挥作用的网络系统。
目前可供选择的网络技术和产品相当丰富，如快速以太网，FDDI（光纤分布式数据接口），ATM等。
考虑到大同中学校园网的规模，若完全采用FDDI、ATM或快速以太网技术中的某一种，不论从经济性、实用性等方面都不符合要求。
异步传输模式（ATM）是一种全新的信息传输方式，它采用一种基于信元的网络技术，能以很高的速率传输各种类型的信息传送。
ATM及其相关技术能提供一种高性能和经济性的解决方案来支持Internet和企业网。
ATM技术有以下主要特点，它们使得ATM向相关网络用户提供相关网络服务，有效地支持用户的需求，帮助用户达到所期望的目的。
✓能同时支持LAN和WAN；
✓独立于物理媒介
✓通过信元交换支持兆比特以上的速率
✓有效支持各种综合业务如：
视频、多媒体和数据
✓全面支持连接的建立控制和复用
✓ATM网络协议可以很好的支持大型的、世界范围的ATM网络
✓支持连接的复用和对连接的端到端的业务质量控制；
✓支持不同服务等级和适配方式，能有效的利用带宽，支持各种业务，包括从有质量保证的业务递交到可获得的业务
✓得到电信界和数据通信界的广泛支持
✓国际一致性
✓它的体系结构能支持更高速率的未来网络
✓支持现有网络环境
✓能够与帧中继和其他协议有机的结合
✓能支持原有技术不能支持的新业务
✓能更快更有效的进行通信，从而提供更好的服务和支持
ATM作为一个网络链路层协议是唯一在Internet和企业网中都能有效传递各种类型和形式的信息的协议。
由于中小学教育有着自身的特点，青少年对感性的知识理解接受起来较为容易，所以多媒体信息在中小学教育中占有较为重要的地位。
多媒体信息的传输对网络的要求很高，ATM技术正好可以满足这方面的需要。
考虑到以上问题，大同中学校园网将采用155兆的ATM技术作为主干网，并且以100兆快速以太网技术作为补充的计算机高速宽带网络。
校园网将提供一个高速、可靠的网络平台，为将来在上面运行的各种信息服务系统打下良好的基础。
ATM与快速以太网的结合既有效节省了投资又保证了网络在相当一段时间的先进性。
另外，校园网要通过光纤实现和外界Internet（上海热线）的连接。
基于上述因素考虑，大同中学的网络建设思想如下：
●基本构架采用国际上目前流行的INTRANET网络技术，以TCP/IP为基本传输协议；
●主干网采用155MATM技术（将来可升级为622M甚至更高），以便满足以后对多媒体技术的要求；
●分支网络采用FastEthernet和10M以太网技术以满足普通应用需求；
●采用先进的虚拟网络技术，将网络按功能模块划分成不同子网，增强网络的安全性；
●融合WEB技术，PROXY技术等INTERNET综合应用；
●采用FIREWALL防火墙技术提高网络安全性，可靠性；
●学校校园网通过上连到上海市教委信息中心实现与Internet相连，使全校师生可以享用国际互联网上庞大的信息；
●为了满足教师在家中进行科研与办公的需要，采用远程拨号把教师家中的计算机和校园网通过公共电话网连起来。
学生也可在家中通过远程拨号访问校园网的资源。
教师也可以在网上家访，并且可以与学生家长用Email进行沟通。
3.3系统设计原则
根据上面对“大同中学校园网”需求的分析，我们制定以下系统设计的原则：
*先进性与现实性
作为中国教育科研网的一部分、大同中学的核心计算机网络，“大同中学校园网”系统处理的信息量是十分庞大的，要求计算机网络有很高的工作效率。
而且随着教学科研任务工作的迅速系统面临的任务也愈来愈艰巨，所以，我们设计的网络在技术上必须体现高度的先进性。
技术上的先进性将保证处理数据的高效率，技术上的先进性将保证系统工作的灵活性，技术上的先进性将保证网络的可靠性，技术上的先进性也使系统的扩展和维护变得简单。
我们将在网络构架，硬件设备，传输速率，协议选择，安全控制和虚拟网划分等各个方面充分体现“大同中学校园网”系统的先进性。
在考虑系统先进性的同时我们也会考虑实效、兼顾现实，建设不仅先进而且合适的系统。
在系统建设中坚持“边实施，边发展，高起点，早收益”的原则。
*系统与软件的可靠性
在“大同中学校园网”系统设计中，很重要的一点就是网络的可靠性，即坚固性。
在外界环境或内部条件发生突变时，怎样使系统保持正常工作，或者在尽量短的时间内恢复正常工作，是“大同中学校园网”系统这样的重点工程所必须考虑的。
在设计时对可靠性的考虑，可以充分减少或消除因意外或事故造成的损失。
我们将从网络线路的冗余备份及信息数据的多种备份等方面保证“大同中学校园网”系统的可靠性。
在应用系统开发过程中不断进行调研与反馈，开发出用户真正需要并且可靠的系统。
*系统安全性与保密性
随着计算机技术的发展，尤其是网络和网络间互联的规模的扩大，信息和网络的安全性日益受到重视。
面临十分严肃的安全性挑战。
我们在网络设计时，将从内部访问控制和外部防火墙两方面保证“大同中学校园网”系统的安全。
本系统还将按照国家相关的规定进行相应的系统保密性建设。
*易管理与维护
“大同中学校园网”系统的节点数目大，分布范围广，通信介质多种多样，采用的网络技术也较先进，尤其引入交换式网络和虚拟网之后，网络的管理任务加重了，如何有效地管理好网络关系,是否充分有效地利用网络的系统资源等问题就摆在我们面前。
我们用图形化的管理界面和简洁的操作方式，提供强大的网络管理功能。
使网络日常的维护和操作变得直观，简便和高效。
而且我们将在系统的分析及建设过程中考虑系统将来的维护
*易扩充性
随着教学科研的快速发展，“大同中学校园网”系统面临的任务将愈来愈艰巨，愈来愈复杂。
为了适应这个变化和日新月异的计算机技术的发展，我们网络十分注重扩充性。
无论是网络硬件还是系统软件，都可以方便的扩充和升级。
上述系统设计的原则将自始自终贯穿整个系统的设计和实现。
3.4网络结构
大同中学校园网的逻辑拓扑结构如下：
在逻辑拓扑中校园网可划分为若干虚拟局域网，虚拟局域网不受设备物理位置的限制，灵活性较大。
按大同中学校园网各部分功能划分：
SERVERVLAN为服务器群虚网，将各种主要服务器（WEB、MAIL、FTP服务器、数据服务器等）放在一个虚网内便于管理、维护，同时也可以尽可能减少外部入侵及破坏系统的可能性;如：
VLAN1为多媒体教学系统（多媒体教室），方便教师进行管理和教学；其余虚网可按教师信息管理系统、财务系统、图书馆系统、学生信息管理系统、多媒体网上教学系统等划分。
3.5网络实现
3.5.1主干网
考虑到在目前通信条件的成熟和对性能要求的提高，采用ATM技术和快速以太网技术相结合，网络的主干建议采用Bay的Centillion100中心交换机与Centillion50中心交换机各一台通过155M光纤连接，Centillion50/100交换机提供多个多模光纤端口及多个10/100MUTP端口。
Centillion100是业界领先的多LAN/ATM交换机,提供了超过10Gbps的总体交换功能，Centillion100是模块化的，它以集成的帧和信元交换来完成以太网、高速以太网、令牌网和ATM交换。
（也可以选用Cisco相应的产品）
数据库服务器、Internet服务器等服务器均接在ATM交换机上这样可以提供足够的带宽，减少由于用户对服务的集中要求所产生的瓶颈。
3.5.2分支网设计
主楼及几幢辅楼的用户通过100M、10MUTP与主干交换机相连，各分支网可采用快速以太网、交换以太网等技术。
3.5.3对其它系统的控制
采用集散型控制系统将实时的对综合系统中的音响、电视、监控……各子系统进行自动监控。
3.5.4应用平台
当前主流的应用平台主要是SUN（Solaris），PC（NT）或PC（Linux）的结构：
●SUN（Solaris）是一种比较安全和稳健的网络服务器结构，对管理人员的技术要求比较高。
●PC（NT）：
NT是在PC上发展起来的32位操作系统。
基于Client/Server体系结构的多线程的操作系统，支持虚拟内存。
管理简单方便，价格适中，具有C2级安全性。
系统开销合理，运行效率较高。
●PC（Linux）：
价格最为便宜，但安全性没有经过认证，另外无生产厂家提供可靠的技术支持，出现问题时没有保障。
校园网整体网络管理平台对整个系统的稳健性与安全性有重大影响，因此建议网管平台采用Sun的Solaris配合Sun的小型机使用，这样系统的稳定性及安全性可以达到最佳状态。
从近期的发展方向来看，Microsoft公司正在提供源源不断的产品支持保证一个Intranet方案，在这个方案中，从操作系统层次就具备支持Internet/Intranet的基本特性，以MicrosoftBackOffice产品族表现了极强的整合能力。
Microsoft的解决方案更具有灵活性、系列性和可持续性，各种组件之间的联系非常紧密，效率也自然提高。
尤其在教育信息系统中，存在各种灵活的应用层次，因此选择Microsoft的从操作系统开始的Intranet解决方案具备可比的优势。
就现代化的教育信息系统来说，提供统一化的解决方案更具备管理和开发上的便利。
Microsoft公司在Intranet方面已经有了完整的解决方案，所以选择这种方案是有益的。
在大同中学校园网的方案中，对于基本应用系统，我们将主要采用Microsoft公司在PC（NT）上的解决方案，在一些涉及应用安全性和伸缩性敏感的部件上，可以选择更有效的产品作为Microsoft产品的替代。
3.5.5后台数据库
为了使系统与大同中学已有应用系统能够很好的兼容，建议后台数据库采用Sybase或者MSSQLServer。
3.5.6远程服务
为了满足教师在家中进行科研与办公的需要，采用远程拨号把教师家中的计算机和校园网通过公共电话网连起来，充分利用现代通信手段和校园网资源。
学生也可以通过电话拨号访问校园网上的资源。
3.5.7与外部网络的连接
与国际互联网的连接可以获得大量的信息资源，使大同中学与国内外的广泛交流更快捷、更方便，同时又能直接将自己介绍给世界，这将是培养跨世纪人才的必然趋势。
大同中学可以通过上连到上海市中小学教育信息中心从而与Internet相连，使全校师生可以享用国际互联网上庞大的信息。
3.5.8安全性
采用防火墙,确保校园网络的安全性.
●基于路由器的防火墙：
在校园网和外部网络连通后，可以封锁外部网络对校园网的访问；
●基于口令的用户认证系统：
所需的经费较低，效率较高，并且不会将正常的事件过程也隔离掉。
3.5.9信息点设置与结构化布线
建议在两台主交换机之间用155M光纤互联，各职能科室均至少设置一个信息点，每个教研办公室按每4-5个人布置一个信息点，每个教室布置两个信息点，多媒体教室布置三个信息点，总共信息点约200个左右。
结构化布线可支持大楼内所有弱电系统的传输。
广泛用于语音、数据、图形、图象、多媒体、安全监控、传感等各种信息的传输，从而可以对学校的广播中心、电视中心、安全监控系统等进行控制。
同时，结构化布线将能够支持快速以太网、155兆ATM、千兆位以太网、622兆ATM等应用。
结构化布线的详细设计将在资料完备时另行提供。
建议在不影响新建主楼的外观完美与功能便利的前提下在新教学大楼中至少预留一间设备间作为摆放网络设备之用一般需要5平方米左右，而且在大楼施工期间，预留垂直走线竖井及穿线管道以免在大楼建成后再实施影响正常使用并且影响内部美观。
并且注意强电间与弱电间有屏蔽隔开，避免电磁感应的不良影响。
建议选取有较好通风条件、温湿度良好的的房间作为设备间，以保证网络设备的正常运行。
3.5.10系统扩展和技术升级
主要体现在网络技术和通信设施的发展上：
●网络的分支采用了100M快速以太网技术，随着发展，可以向千兆位以太网或者ATM网络转换。
对于千兆位以太网，只要购买新的设备即可；对于ATM网络，可以使用局域网仿真技术实现平滑升级。
这两种技术都保护现有的投资，使现有的网络不受影响。
●在需要的时候，可采用622M或2G的ATM技术，实现整个网络向更高速率的升级。
●
3.5.11网络物理拓扑结构
根据以上分析，大同中学校园网络物理拓扑图可以是：
辅楼1
主楼
辅楼2辅楼3
辅楼2辅楼3
C50ATM交换机C100ATM交换机
100MUTP155M光纤
4.应用子系统划分与功能
以下是对大同中学有关学校管理的各个应用子系统的划分
4.1学校日常管理子系统
4.1.1学生信息管理子系统
4.1.1.1学生学籍管理子系统（大同中学已完成）
●学生基本情况管理
●学生考勤管理
●有特长学生管理
●学生奖学金管理
●学生去向管理
Ø学生毕业证书管理
Ø学生去向管理
4.1.1.2学生德育管理子系统（大同中学已完成）
●学生行为规范管理
●学生品德测评管理
●重点帮教学生管理
●共青团工作管理（略）
●少先队工作管理（略）
●学生会工作管理（略）
●学生德育方面获奖管理（略）
●学生德育方面获奖情况管理
●学生其他方面获奖情况检索、统计、分析
●学生奖学金情况检索、统计、分析
●学生德育信息综合分析
4.1.1.3学生智育管理子系统（大同中学已完成）
●学生成绩管理
Ø学生必修课成绩管理
Ø学生选修课成绩管理
Ø学生活动课成绩管理
Ø学生学分管理
Ø学生考试成绩综合分析
Ø学生升学成绩分析
✧学生会考成绩分析
✧学生大考、中考成绩分析
✧T分、标准分自动转换
✧成绩统计向导
✧期末（中）报告单打印
Ø（光电阅卷机阅卷，试卷分析，成绩统计自动完成）
●学生智育方面获奖管理
●学生其他方面获奖情况检索、统计、分析
●学生奖学金情况检索、统计、分析
●学生智育情况综合分析
4.1.1.4学生体育管理子系统（大同中学已基本完成）
●学生个人体育信息管理
Ø学生身体形态信息管理
Ø学生身体素质信息管理
Ø学生体育成绩管理
Ø学生体育锻炼等级标准管理
Ø学生运动员输送去向管理
Ø学生体育方面获奖情况管理
Ø其他方面获奖情况检索、统计、分析
Ø学生奖学金情况检索、统计、分析
Ø学生体育信息综合分析
●学校运动会成绩管理
●学校运动队比赛成绩管理（全国、区、市）
●学校体育大事记管理
●学校足球、跳高俱乐部工作管理（略）
4.1.1.5学生卫生情况管理子系统
在健康状况方面，在校学生每人有一张“体格检查表”，它记录了在校学生三年中的健康检查情况。
它将作为卫生模块的基本主表。
在它基础上，将有一些汇总表格及其相应报表。
另有一类不能从主表中产生，将分别建立表管理。
卫生方面其主要需求为学校卫生状况的评分的记录和一些卫生辅助设备，文件的归档，记入数据库。
Ø学生就医挂号情况管理
Ø学生健康状况管理
学生健康状况输入
学生健康状况统计（贫血、疫苗…）
Ø学校卫生状况管理
✧班级卫生工作
✧教师办公室情况
✧卫生保健音像资料
✧卫生保健文件资料
✧各类督导情况管理
✧学校卫生计划及总结
4.1.2教职员工信息管理分系统
4.1.2.1组织人事管理子系统
●干部信息管理
●工人信息管理
●离退休人员管理
4.1.2.2劳动工资管理子系统
●教职员工考勤管理
●工资（固定部分）管理
●结构工资管理
4.1.2.3教师培训管理子系统
4.1.2.4班主任年级组德育情况管理子系统
●班主任工作管理
●年级组工作管理
●德育室工作管理
目标：
实现学校日常的政教工作的管理。
提供功能：
方便的输入和查询功能，以及灵活的可扩充的功能。
Ø思想政治教育
✧校会主要内容
✧升旗仪式主题
✧学校大型活动的有关内容
Ø行为规范
Ø文明班级评比
Ø共青团、学生会
Ø社区教育
Ø青少年教育基地
Ø家长委员会
Ø社会实践
4.1.2.5教研组、教研室工作管理子系统
该模块能对中学的科教研任务进行综合管理,即可进行教师科研成果资料的收集、整理、查询，同时亦能对各教科研室的储存资料进行归类整理以及查询。
Ø教学用书的收集整理
Ø教学论文的收集整理
Ø发表的各类文章的收集整理
Ø声像资料的收集整理
Ø资料编写情况的收集整理及多种查询
Ø课题申报及成果情况的收集整理及多种查询
Ø上级文件的收集整理
Ø科研室常规资料的收集整理
Ø科研室研究资料的收集整理
Ø对以上各种资料支持历史记录的浏览功能
4.1.2.6教职员工获奖情况管理子系统
4.1.2.7教职员工奖学金管理子系统
4.1.2.8课程表管理子系统
●课程表管理
Ø基础信息管理
✧课程查询与维护
✧教师查
升级会员 