校园网络应用平台的构建.docx
《校园网络应用平台的构建.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《校园网络应用平台的构建.docx（44页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
校园网络应用平台的构建
校园网络应用平台的构建
【摘要】：
随着网络技术的飞速发展，网络已成为人们在学校日常生活、学习和工作中起到举足轻重的作用。
经历了几期的网络工程建设，校园网的发展有了一定的规模，但校园网络应用平台的构建存在着诸多不足。
本文主要针对当前校园网硬件服务器及应用的需求分析，根据需求分析对硬件服务器进行升级、部署、选型和应用平台的部署以及相关的配置。
在设计中主要应用了双机互备技术、集群技术、多点集群技术、NAS网络存储技术、设备冗余技术、生成树协议、VLAN划分及IP管理。
【关键词】：
需求分析;服务器升级;选型;系统部署;技术.
目 录
前言3
1.福建师范大学福清分校校园网络应用平台需求分析3
1.1计算机系统应用概况3
1.2学校通信现状和需求分析4
1.2.1当前学校网络应用的现状4
1.2.2当前学校网络应用平台的改进4
1.2.3网络应用平台升级的必要性、目的、任务和实现的功能4
1.3项目开发时间表和分工情况5
1.4服务器技术支持的要求5
1.5系统设计原则6
2.福建师范大学福清分校校园网络应用平台解决方案6
2.1现有校园服务器的部署6
2.2服务器部署的改进6
2.3多点集群技术7
2.4双机互备技术8
2.5集群技术8
2.6设备冗余技术8
2.7NAS网络存储技术9
3.福建师范大学福清分校校园网络应用平台安全设计9
3.1设备环境的安全问题9
3.2服务器的威胁与对策10
3.3数据备份及系统灾难性恢复10
3.4更新操作系统（补丁）10
3.5安装杀毒和防火墙软件11
3.6网络监控器11
3.7扩展ACL的应用11
3.8VLAN的划分11
3.9IP地址的管理11
3.10STP生成树协议12
4.服务器的应用及功能的阐述12
4.1DMZ区服务器的应用12
4.1.1WEB服务器/BBS的应用12
4.1.2FTP服务器的应用12
4.1.3E-MAIL的应用13
4.1.4DNS的应用13
4.1.5信息发布/公共数据平台的应用13
4.2核心交换机出服务器的应用14
4.2.1网络管理、行政管理系统的应用14
4.2.2后勤管理、设备管理、招生管理系统的应用14
4.2.3OA办公自动化系统的应用15
4.2.4打印/终端服务器的应用16
4.2.5DHCP服务器的应用16
4.2.6VOD视频点播系统的应用17
4.2.7财务系统的应用17
4.2.8认证服务器的应用17
4.2.9一卡通服务器的应用18
4.2.10数字广播系统的应用18
4.2.11数字化图书馆的应用18
4.2.12数据库的应用19
4.2.13应用服务器的应用19
4.2.14学生管理系统的应用19
4.2.15教师管理系统的应用19
4.2.16教学管理系统的应用20
4.2.17电子考试系统、智能组卷系统的应用20
4.2.18网络教学系统的应用20
4.3与外网交接的代理服务器的应用20
５.网络设备简介及价格预算21
5.1服务器的选型21
5.2网络设备的价格表单22
6.收获与体会22
7.改进23
前言
在网络技术飞速发展的今天，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独立而存在，它已成为人们在生活、工作、学习中必不可少的一部分。
网络技术已成为信息现代化技术的主流，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。
中国教育事业的发展已经越来越开放，对学校的经营管理也逐步形成完善的现代化管理模式。
校园网络应用的构建，是高校校园网络建设的重点。
本方案主要针对福建师范大学福清分校的应用体系结构设计，在现有的基础上，对硬件服务器的升级以提高网络应用平台的整体硬件服务性能；利用防火墙、访问控制链表、杀毒软件和漏洞扫描技术及网络监控技术，来提高整个网络的安全性能；通过磁盘备份保护系统数据的安全，防止数据的意外损失；利用设备冗余技术，实现主干设备、线路的冗余，保证服务的持续供应。
所选用的网络设备有充足的带宽以满足网络扩容的需求，可以实现轻松的升级和容量的扩充，千兆的网络带宽为用户的业务提供了充足的带宽，并为今后的网络的扩展做了足够的准备，保护了用户的投资，提高了整体的性能和安全性。
通过本次项目可进一步提高管理效率，增强技术服务水平，提高网络应用平台的整体水平。
随着国家信息化工作的逐步深入，提高教育系统信息化水平成为高校网络建设的重点，而校园应用平台的完善与否是教育系统信息化建设的核心。
数字化校园网是近年来高校校园网络建设发展的方向，它通过校园高速传输且提供强大QoS、 VLAN、ACL（访问控制列表）等功能的网络环境，建立可进行实时数据、语音、视频、图像传输的网络系统，连接所有教学和学生用户，提高校园网应用的能力，具有先进的网上教学、远程教学，达到国际化大学的信息化水准。
因此，数字校园网是高校未来发展的一个必然趋势。
高校不仅承担着教书育人的工作，更承担着部分国家级的科研任务，IPv6、万兆以太网、无线校园网络技术都将成为未来高校网络建设的重点。
1.福建师范大学福清分校校园网络应用平台需求分析
1.1计算机系统应用概况
计算机管理信息系统包括校本部的计算机通信局域网和计算机应用系统，大部分采100M/1000M以太网来组网。
主要的应用系统有（或将来）：
OA办公、生产管理、网络管理、教学管理、学生管理、保安图像监控管理、图书馆管理、财务管理等，全校将实现完全电子化管理。
基于各类数据库平台的上述管理信息系统，绝大部分都是基于TCP/IP的计算机应用系统。
随着Internet的飞速发展，TCP/IP毫无疑问地成为主流，基于IP的计算机通信网络成为管理信息系统的最为重要的部分，计算机通信网络的好坏直接影响管理信息系统，从而影响电力生产的正常运作。
Internet正在向我们生活的各个领域渗透，与此同时企业、政府、消费者和教育机构都在快速向基于IP分组的网络操作转移。
无论对于IP话音（VoIP）、基于IP的视频流、基于IP的通信工具，还是对于PC、膝上电脑、蜂窝电话等IP平台、IP分组都已成为主流。
换句话说，Internet的快速发展与普及正改变着公共通信网上和企业内部网的流量结构，语音信息在过去曾经占据主导地位，但在21世纪，数据（IP）将占据通信流量的主要部分。
随着万兆网、Ipv6的兴起，如何有效、灵活地建立高速数据网络，已成为高校网络建设中一个具有战略意义的课题。
高校校园网络正逐步趋向数字化校园网发展，也是高校校园网络发展的方向。
数字化校园涵盖校园生活的诸多方面，是以数字化信息和网络为基础，在计算机和网络技术上建立起来的对教学、科研、管理、技术服务、生活服务等校园信息的收集、处理、整合、存储、传输和应用，使数字资源得到充分优化利用的一种虚拟教育环境。
通过实现从环境（包括设备，教室等）、资源（如图书、讲义、课件等）到应用（包括教、学、管理、服务、办公等）的全部数字化，在传统校园基础上构建一个数字空间，以拓展现实校园的时间和空间维度，提升传统校园的运行效率，扩展传统校园的业务功能，最终实现教育过程的全面信息化，从而达到提高管理水平和效率的目的。
所以数字化校园网系统是高校的建设的重点，也是难点。
1.2学校通信现状和需求分析
1.2.1当前学校网络应用的现状
校园网是福建师范大学福清分校的信息基础设施，是实现学校现代化管理的强有力保证。
目前，福建师范大学福清分校的网络经过几期的工程，虽然有了层次化设计的网络结构，但是校园网络仍然存在诸多不足：
很多网络安全设备未能实施，甚至连冗余核心交换机都未实施；
未采取有效的安全管理体系，网络安全性相当脆弱，服务器非常容易遭受到攻击；;
学生可随意修改IP地址，容易造成IP地址冲突现象；
广播风暴比较严重，造成带宽的浪费，一旦某台电脑中毒将影响整个网络；
应用平台不完善，未能提供网络教学、电子或视频学习系统等等；
服务器为采取相应的技术保护措施，一旦出故障就要暂停服务。
为了解决上述种种问题，建议：
四期工程的主要设备应当及时弥补，购买硬件防火墙、网络监控器等安全设备；
对校园网络采取层次化、模块化、系统化管理，便于管理员对网络管理；
IP管理、VLAN技术的实施；
借鉴数字化校园网系统的特点，完善校园网络应用系统；
针对不同的应用系统，采取相应的技术，例如数据库、应用系统服务器采取双机互备技术。
1.2.2当前学校网络应用平台的改进
目前学校网络应用平台不够完善，也未对硬件服务器采取必要的措施，由几台服务器苦苦支撑着整个校园网络的应用平台。
根据需要分析，适当的增加硬件服务器若干台、网络监控器、硬件防火墙、磁盘阵列和NAS网络存储设备。
硬件服务器主要部署在防火墙的DMZ区和核心交换机区。
DMZ区服务器主要是对外提供公开的服务，DMZ区提供的服务主要为EMAIL服务、DNS服务、FTP服务、WEB/BBS服务、信息发布平台/公共数据平台。
核心交换机区主要是对内部网络提供服务，核心交换机区的服务主要有数据库服务、应用服务、教学管理服务、DHCP/认证服务器、财务系统服务、FTP、VOD视频点播服务、打印/终端服务、网络管理等服务。
同时也引入设备冗余技术、集群技术、双机互备技术、多点集群技术、NAS网络存储技术以及安全防护措施，来确保不间断的提供服务。
1.2.3网络应用平台升级的必要性、目的、任务和实现的功能
现在IT的发展趋势是数据集中，数据集中的核心是对服务器进行整合。
特别是一些大型企业，建立企业数据中心，购买高性能的主机，对数据集中管理，已成为一种潮流。
所以校园网络服务器部署也采用集中式。
当前校园网络应用平台存在着诸多不足，从需求分析上看，学校网络应用平台的升级改造显得非常必要。
在新的网络下至少必须能够满足教学、管理和通信三大基本功能。
教师可以在学校的任意的一台计算机上方便地浏览和查询网上资源，因为进行教学和科研工作必须可以调用网上资源，还可以通过网络对学生的学习进行指导。
学生可以在计算机实验室、图书馆、教室、电子阅览室等地方方便地浏览和查询网上资源，学生通过网络可以进行网上学习并能和教师进行网上讨论。
学校管理人员可以方便地对教务、行政事务等进行综合管理，同时各楼办公室的计算机可以进行数据信息交换，实现办公自动化。
总之，校园网应用平台的架设主要满足以下需求：
◆实现稳定、快速的DNS、WEB、FTP、E-mail、校园BBS、一卡通服务等多项网络服务。
◆拥有高性能的网络设备，有足够的设备冗余。
◆提供OA办公系统,教学网络化及网络化的学习平台。
◆建立一个基于校园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。
◆扩充各种网络应用，如电子课件系统、网络教学系统等，使其为各学科的教学和实验服务。
除以上要求外，还要求建成后的校园网具有一定的技术前瞻性和系统冗余度，以适应未来的发展和应用需求。
1.3项目开发时间表和分工情况
开发时间表如表1-1：
项目
描述
时间
论题确定
根据自己的情况选择论题
12月份
资料收集
收集与论题有关的资料
1月-2月份
框架设计
确定论文的整体结构，要点
2月-3月份
网络现状调查
调查了解学校现有网络状况，为论文做分析依据
3月-4月份
现状分析
根据收集学校现有的情况进行分析
3月-4月份
引入技术
根据需求分析，对服务器群采取相应技术
3月-4月份
服务器部署
根据校园网络状况部署服务器
3月-4月份
应用系统构建
构建相应的系统软件
3月-4月份
软硬件选型
根据需求特性，选用服务器和操作系统
3月-4月份
论文整理
在完成论文的大体内容后，进行整理
5月份
分工情况：
在分析校园网络管理方面，本小组有4人参与，分两组：
一组做校园网络的安全方面；二组做校园网络现状分析与升级改进，其中又分为校园应用和校园网络升级与优化两方面；本人与另外一个同学分第二组里，本人主要做应用平台的构建方面。
1.4服务器技术支持的要求
目前市场是服务器的处理器基本上是RISC处理器的服务器，CISIC处理器已逐步退出历史舞台。
◆支持对称多处理技术：
极大提高了整个系统的数据处理能力，为网络提供性能更高、可用性更好的硬件平台。
所以像数据库、应用服务器对CPU要求比较高的尽量采取支持多处理技术。
◆支持RAID技术：
主要采取RAID5，它没有固定的校验盘，而是按某种规则把其冗余的奇偶校验信息均匀地分布在阵列所属的所有磁盘上。
通过对RAID5技术的支持，可以提高存储容量；多台磁盘驱动可以并行工作，提高了数据传输率；采用了校验技术，提高了可靠性，允许单个盘出错，不论哪个盘。
◆支持热插拔技术：
从而提高了系统对于灾难的即使恢复能力、扩展性和灵活性，使系统可以无间断地正常运行。
◆支持设备冗余技术：
比如电源冗余、网卡冗余、磁盘冗余等，提高网络稳定性[2]。
1.5系统设计原则
★坚持实用性并保护以有的投资：
充分满足当前及将来一段时间内的各种服务需求。
★坚持开放性、兼容性、可互连性:
为将来系统的扩展留有充分的余地。
★坚持技术的先进性:
技术上的先进性将保证处理数据的高效率，保证系统工作的灵活性，保证网络的可靠性，也使系统的扩展和维护变得简单。
★坚持高可靠性、易于管理性:
从网络线路、设备的冗余，及信息数据备份等方面保证校园网网络系统的可靠性。
利用图形化的管理界面和简洁的操作方式，可以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，便于进行管理和维护
★坚持服务多样性:
增加服务除现有服务外，可增加财务系统，AAA认证系统，OA服务，VOD服务和FTP，Proxy服务等功能。
★坚持易扩充性:
无论是网络硬件还是系统软件，都可以方便的扩充和升级。
★坚持系统安全性与保密性:
利用一些网络安全设备、安全措施与前期网络有机结合,最大限度的发挥网络的作用，提供完整的系统安全控制。
2.福建师范大学福清分校校园网络应用平台解决方案
2.1现有校园服务器的部署
图2-1
福建师范大学福清分校四期工程的网络拓扑图见图2.1。
服务器群集中在冗余的核心交换机上,但据考察四期工程有很多设备未到位，例如硬件防火墙、冗余核心交换机都未实现。
服务器群为校园网络一些教学管理服务器，例如教务处管理服务器。
硬件服务器匮乏，很多应用服务未曾到位，也未曾采取必要的技术、管理和安全保护措施，所以不能确保提供不间断服务，并且应用系统存在着诸多不足。
2.2服务器部署的改进
图2-2
在原有的四期工程的前提下，经过改进后拓扑图见下图2.2。
同样还是采取层次结构，网络交换机分为冗余核心层交换机、汇聚层交换机、接入层交换机。
网络监控器部署在路由器和硬件防火墙之间，监控网络流量。
在必要的情况下，在核心交换机处也部署网络监控器，监控校内用户的流量。
核心交换机连接硬件防火墙的内网，起到保护内网的目的。
冗余核心交换机与汇聚层及服务器之间的连线采用冗余连接。
应用平台的具体部署如图2-3
图2-3
应用部署主要分三块：
与外网交接处（包括师大本部）部署代理服务器；DMZ区部署对外提供公开的服务器；核心交换机处部署主要对校内提供服务的服务器。
DMZ区主要部署了NAS网络存储设备、EMAIL、FTP、WEB、BBS、DNS、信息发布平台/公共数据平台服务器。
核心交换机处服务器、NAS网络存储都采用线路冗余接入冗余核心交换机。
核心交换机服务主要分5个模块：
学校办公管理模块、用户应用服务模块、财务认证管理模块、教学模块以及其他服务模块。
学校办公管理模块主要有网络/行政管理服务器、OA服务器、招生就业/后勤管理/设备管理服务器；用户应用服务模块主要有打印/终端服务器、FTP/DHCP服务器、VOD视频点播服务器；财务认证管理模块主要有认证服务器、财务服务器、一卡通服务器；教学管理模块主要有教学管理、教师管理、网络教学管理、学生管理、电子考试/智能组卷系统；其他服务模块有数字化图书馆系统、数字广播系统、数据库、应用服务器等。
2.3多点集群技术
图2-4
多点集群可以理解为双机热备在技术上的提升。
由一台服务器同时监控多台主服务器，可以设置多重的接管关系，这样既可以保证系统的安全高可用性也可以保证系统资源不被浪费。
根据应用的实际情况，可以灵活地在这些服务器上进行部署，同时可以灵活地设置接管策略。
核心交换机处除数据库、应用服务器外，其它的采用多点集群技术，由备份服务器通过磁盘阵列同时监控核心交换机处独的其它服务器。
利用磁带库可以减轻备份服务器的磁盘容量不足问题，又可以达到数据的离线备份，使数据更加安全稳定。
采用多点集群技术可以保证系统资源的不被浪费，同时又确保了系统资源的安全，一旦某台服务器发生故障就暂时替换，使服务能够不间断的提供。
2.4双机互备技术
双机互备是在双机热备的基础上，两个相对独立的应用在两台机器同时运行，但彼此均设为备机，当一台服务器出现故障时，另一台服务器可以在短时间内将故障服务器的应用接管过来，从而保证应用的持续性。
这种方式是双机热备的一种应用，它避免了两个应用需要4台服务器才能实现双机热备。
但是倘若一台服务器出现故障，另一台服务器就要对外提供两个应用，有可能负载过大，所以采用双机互备的机子配置要求比较高。
双机互备的工作原理如图2-4
图2-4
双机互备的工作原理：
通过IP做心跳检测时，主机和备机会通过此心跳路径，周期性地发出相互检测的测试包，如果此时主机出现故障，备机在连续丢失设定数目的检测包后，会认为主机出现故障，这时备机会自动检测设置中是否有第二种心跳，如果没有第二种心跳的话，备机则根据已设定的规则，启动备机的相关服务，完成双机互备的切换。
其实双机互被的原理跟服务器的双工模式相似，对数据库、应用服务器采取双机互备技术，保证服务器的稳定、持续工作。
这种模式服务器的利用率高，但在应用切换时会因数据未同步而产生中断。
所以在数据库和应用服务器之间加了个磁盘阵列，通过磁盘阵列来共享磁盘系统的方式，可以解决这个弊端。
这个磁盘阵列不仅仅是用来共享磁盘系统，还可以用来存储数据库、应用服务器的数据。
2.5集群技术
集群技术是近几年新兴起的一项高性能计算机技术，他将一组相互独立的计算机通过高速的通信网络组成一个单一的计算机系统，并以单一系统的模式加以管理。
一个服务器集群包含多台拥有共享数据存储空间的服务器，各服务器之间通过内部局域网进行相互通信。
当有一台服务器发生故障时，它所运行的应用程序将由其他的服务器自动接管。
集群系统中的服务器对硬件配置要求不高，但可以提供相当高性能的不停机服务。
每一台服务器都可承担部分计算机任务，并且由于群集了多台服务器的性能，整体系统的计算能力将有所提高。
同时，每一台服务器还能承担一定的容错任务，当其中某台服务器出现故障时，系统可以在专用软件的支持下将这台服务器与系统隔离，并通过多台服务器之间的负载转移机制实现新负载平衡，同时向管理员发出报警信号。
部署在DMZ区的服务器采用集群技术，通过集群可以提高DMZ区服务器的可靠性、可扩充和抗灾难能力。
由于选购的联想服务器最多可以支持8个服务器集群，而DMZ去的服务器只有5个，所以可以在DMZ区实施集群技术。
2.6设备冗余技术
系统硬件的可用性在很大程度上取决于MTBF（也就是平均无故障时间）值，若部件的MTBF值较低会对系统正常运行造成重大影响，如硬盘、风扇、电源等。
在系统设计中对关键部件进行冗余设计，可以大大提高系统的可用性。
所以应当对硬件服务器的以下几个关键部位采取冗余技术，在及时发现故障的前提下启动冗余部件。
磁盘冗余。
通过配置热插拔硬盘并使用RAID0或RAID5系统，可以完全避免由于硬盘损坏而造成的系统故障。
所以选购的服务器必须支持磁盘冗余，热插拔，一旦某个服务器中某块磁盘坏掉，可以及时启用冗余磁盘。
先插入新的磁盘，拔出坏的磁盘送去维修。
电源冗余。
热插拔冗余电源正常工作是，两台电源个输出一半功率，从而使每一台电源都工作在轻负载状态，这又利于电源稳定工作。
当其中一台发生故障时，可以短时间内有另一台接替工作。
系统管理员可以在不关闭系统的情况下更换损坏的电源。
采用热插拔冗余电源可以避免系统由于电源损坏而造成的停机。
例如作为数据库、应用服务的硬件服务器支持电源热插拔冗余，可以避免因电源损坏而造成数据库、应用服务器的停机。
网卡冗余。
采用自动控制的冗余网卡，当系统正常工作时多网卡自动分摊网络流量，是系统的网络通信带宽提高，当有网卡损坏或出现线路故障时，其工作自动切换到其他网卡，不会因网络通道故障或网卡故障影响正常服务。
由于数据库、应用服务器要用双机互备技术，所以必须支持双口千兆网卡。
而其它服务器因为要用到集群技术、多点集群技术，所以除了支持双口千兆网卡外，还支持网卡冗余技术。
风扇冗余。
自动切换的冗余风扇对风扇转速进行实时监测，发现故障时自动报警并启动备用风扇。
例如购买的数据库、应用服务器硬件支持热插拔冗余系统风扇，热插拔冗余内存风扇。
因此可以保证在工作风扇损坏时马上接替服务，不会造成由于系统风扇损坏导致的内部温度升高而产生的工作不稳定或停机现象[2]。
2.7NAS网络存储技术
NAS网络存储技术主要是为了解决信息储存和共享应用问题。
它仅提供文件系统功能，专用存储服务，所以设备的成本较低。
由于采用了多线程、多任务的网络操作系统内核，所以处理来自网络的I/O请求，不仅响应速度快而且数据传输速率也很高。
因其具备简便高效的特点，所以越来越多的中小企事业将其作为网络存储的解决方案。
NAS设备可以直接连接到TCP/IP网络上，在功能上独立于网络服务器。
其存储原理如下：
当用户直接发送请求给NAS服务器，NAS服务器若检查到缓存命中，则访问磁盘缓存，然后将数据直接返回给客户机。
若检查到缓存未命中时，则需要访问磁盘，将数据直接返回给客户机，同时在请求的数据完成后发送请求完成消息。
采用这种存储技术，客户机对存储设备之间的数据访问不再需要通过网络服务器转发，而是直接进行数据存取。
网络服务器只承担控制管理的作用，可以减轻服务器繁重的I/O负载。
因而具有更快的响应速度和更高的数据带宽，便于实现海量数据的网络共享。
因NAS易于部署、成本相对低廉，非常适合单纯以文件共享为目的的网络应用。
所以我校校园网上的电子学习系统、视频点播系统、教学管理系统等，采用NAS网络存储技术比较合适。
其次，从数据应用特点考虑，NAS最适合小文件大容量、跨操作系统平台共享文件和中小型数据库等应用，即网络并发访问需求大，对于存储设备的I/O要求很高的地方。
所以WEB、E-Mail、OA、信息发布平台等都适合选用NAS网络存储技术[2]。
3.福建师范大学福清分校校园网络应用平台安全设计
3.1设备环境的安全问题
设备环境的安全问题，也是实施安全管理不可忽略的一个问题。
这里强调避雷措施必须完善，因为我校地处半山腰夏季打雷极为频繁。
以下提供人为10点注意事项：
1、服务器由高速磁盘组成的RAID磁盘阵列，任何一块单个磁盘的失效都会导致大量数据不可恢复的丢失，因此，任何人不可修改CMOS参数以及RAID设置。
2、防止人为搬动或无意触动，将服务器置于安全地点。
3、防止灰
升级会员 