校园网多媒体教室解决方案

　　校园网的建设主要是为了教学应用，而多媒体辅助教学和多媒体教室是教学应用的核心，在网络组建时应考虑多媒体信息的特点，如信息量大，对时间延迟敏感等；在校园网中常会出现几十个学生执行相同操作的现象，所以要考虑并发信息的控制；学生利用网络做作业，教师要在家拨号访问学校网络，学籍管理信息在网上传输，所以也要考虑网络的安全性，防止黑客破坏网络，学生抄袭作业；校园网又是面向不同知识层次的教师、学生和办公人员的工具，它帮助我们更好地提高教学水平、办公效率和学习兴趣，所以应用和管理应简便易行，界面友好，不宜太专业化。考虑各个学校的具体情况如性质、规模、财务等，蓝代维斯科技提出了多种不同的校园网解决方案以供参考：
　　
　　1、小型校园网解决方案
　　
　　这是一个相对小型的校园网络，适宜于单一建筑内的网络应用，方案特点如下（黑体部分表示主要特点，详见后文阐述）：
　　　　（1）支持多媒体全面应用，包括多媒体教室、电子阅览室、多媒体教学；
　　　　（2）高性能，全交换，满足用户需求；
　　　　（3）管理简单，浏览器方式无需专门培训；
　　　　（4）系统高安全，保密性高；
　　　　（5）ISDN连接方式，按需建立连接降低链路费用。
　　　　实现应用如下：
　　　　1个多媒体教室：50个多媒体用户；
　　　　1个电子阅览室：24个多媒体用户；
　　　　60个校园网普通/多媒体用户；
　　　　互联网接入，安全的广域网访问。
　　　　方案拓扑结构如下：

　　由图可看出，网络设备组成为：
　　Catalyst 2924交换机 一台
　　Catalyst 1924/2924交换机 五台
　　Cisco1700/800路由器 一台
　　
　　Catalyst 2924交换机是这一网络的核心设备，它提供了24个10/100M自适应的高速以太网端口，为分支交换机Catalyst 1924和数据量很大的主服务器工作站提供高速主干连接；1924交换机具有两个100M快速以太网端口和24个10M端口，100M用于2924或教师用机的连接，10M则可提供给数据流量较少的学生机和办公机器；图中多媒体教室用到其中两台1924或2924，可为近五十台学生机提供互联网连接，另三台分别分配给电子图书浏览和办公用。这是一个全交换的网络，相对共享式集线器而言，交换机各端口拥有独占的带宽，能实现多路并行传输，不易发生冲突，能为多媒体信息提供更好的保障。
　　
　　考虑到互联网接入是校园网的发展趋势，在每套解决方案中都用到了路由器来引入广域网的远程连接，这套方案中用到了思科公司的低端路由器Cisco 1700，它提供了对内的10/100M局域网接口和对外的128K的ISDN或专线连接，通过Internet实现远程教学或教学演播等应用。ISDN是国内已广泛应用的一种拨号技术，按连接时间计费，费用仅为普通电话线的2-3倍，但带宽却能达到3-4倍，且传输稳定，连接迅速。在实现基本数据传递的基础上，用户根据自己的需要灵活选用上述网络设备中的某些性能。如：路由器和交换机的组内广播功能可为多媒体信息的传输提供更高的服务；而拥有两个100M端口的1924可与2924之间建立快速以太网通道，在全双工模式下达到400M的高速级联；此外，在图中1700/800路由器上带有一个红色砖墙标志，它表示该路由器兼任了防火墙－－蓝代维斯科技系列中、低端路由器都可以通过操作系统升级具备防火墙性能，在承担远程连接的同时实施数据包检验和过滤，防止非法用户侵入到内部局域网中－－对连接到Internet这一开放网络的用户来说，安全性是网络设计中不容忽视的一项重要因素。
　　
　　这套方案的好处是简便易行，成本很低，并且兼顾了教学、管理和通讯三方面应用。在实现高性价比的桌面应用的同时又做到易于配置和管理：2924和1924都属即插即用的设备，如果不添加特殊功能则不需任何配置，1700/800的设置和管理也十分方便，这样用户使用起来将得心应手，无后顾之忧。
　　
　　2、支持长距离光缆的小型校园网解决方案
　　
　　这套校园网络与第一套大致相似，但引入了光缆连接，因此除了具备前套方案的所有特点外，还能扩展局域网覆盖区域，适用于多建筑校园网的应用。
　　方案特点如下：
　　（1）支持多媒体应用，包括多媒体教室、电子阅览室、多媒体教学；
　　（2）高性能，全交换，满足用户需求；
　　（3）管理简单，浏览器方式无需专门培训；
　　（4）系统安全，保密性高；
　　（5）ISDN连接方式，按需建立连接降低链路费用；
　　（6）采用光缆支持较长距离，满足不同用户需求。
　　
　　实现应用如下：
　　　1个多媒体教室：50个多媒体用户；
　　　1个电子阅览室：24个多媒体用户；
　　　60个校园网普通/多媒体用户；
　　　互联网接入，安全的广域网访问。
　　拓扑结构如下：

　　比较图1和图2可看出，图2中的中央交换机改为Catalyst 2924M，用于办公管理和电子浏览的两台分支交换机也改为Catalyst 1924C，相应的交换机间的级联链路改为了光缆。这样建设成本略为提高，设备组成变为：
　　由图可看出，网络设备组成为：
　　Catalyst 2924M交换机 一台（配置2/4端口100BaseFX模块）
　　Catalyst 1924/2924交换机 三台
　　Catalyst 1924C交换机 两台
　　Cisco 1700/800路由器 一台 

　　交换机2924M的'M'表示模块化，这里选择了一个2或4端口100M光纤模块；1924C的'C'表示光纤，它的其中一个100M端口由1924的100BaseTX（双绞线）变为100BaseFX（光纤）。交换机间的多模光缆连接距离可达数百米，基本能满足校园内各建筑间连接距离要求，这样即使教学大楼、办公大楼和图书馆分散在不同位置，依然能够实现高性能的局域网应用。两台用于多媒体教学的1924/2924交换机与同一大楼内的2924M仍采用双绞线连接即可。
　　
　　3、融合多媒体应用的中型校园网解决方案
　　
　　对于应用更为复杂，需要更高局域网性能和多样化远程连接的学校，思科公司又推出第三套建议方案。方案特点：
　　　　（1）高性能全交换，千兆主干，满足大负荷网络运行需求；
　　　　（2）虚拟网络方便管理，提高网络安全与性能；
　　　　（3）支持多媒体应用包括多媒体教室、电子阅览室、多媒体教学；
　　　　（4）卓越的IP/TV多媒体应用系统，满足用户点播、广播需求，实现多媒体教学和管理；
　　　　（5）管理简单，浏览器方式无需专门培训；
　　　　（6）系统安全，保密性高；
　　　　（7）带宽优化技术，降低链路费用。
　　
　　　　实现应用如下：
　　　　无用户数限制的IP/TV视频点播、广播系统；
　　　　2个多媒体教室：100个多媒体用户；
　　　　1个电子阅览室：24个多媒体用户；
　　　　80个校园网普通/多媒体用户；
　　　　16个远程用户拨号访问校园网；
　　　　互联网接入，安全的广域网访问。
　　　　拓扑结构如下：

　　图中网络设备组成为：
　　Catalyst 3524M交换机 两台
　　Catalyst 1924/2924/3524/3548交换机 六台
　　Cisco 2620路由器 一台（配置NM-8AM模块）
　　IP/TV视频软件 一套
　　
　　方案中局域网核心由两台Catalyst 3524交换机通过千兆以太网级联组成。Catalyst 3524交换机具有24个10/100M端口和两个千兆端口，因此两台3524之间可通过两条千兆连接建立以太网通道，实现高达4G的主干连接，并且可以选择不同的1000M链路类型（1000BaseSX、1000BaseLX/LH等）来满足或长或短的距离要求；其10/100M端口用于分支交换机和主服务器的连接。
　　二级交换机采用Catalyst 1924/2924/3524/3548，通过100M端口与3524的10/100M端口上联，而剩余的100M或10M端口则可留给多媒体教室的教师用机和学生机，或办公用PC。通过这样的两级级联，局域网用户扩展到上百名，并且有更多的100M端口为数据库、多媒体教学或网络管理服务器提供高速连接，网络整体容量大大提高。
　　
　　远程连接设备也改进为Cisco 2620路由器，它本身具有一个10/100M快速以太网端口，这里还为其选配了一个NM-8AM模块，可同时建立八条115.2Kbps的电话拨号连接，因此应用非常灵活：用户可以将一部分拨号链路连通ISP去访问Internet，或通过Internet实现远程多媒体教学；而将另一部分链路留给在家备课的老师或复习的学生，师生们可以很方便地利用家中的电话线和调制解调器连到学校的2620路由器上，满足Internet访问、数据查询及电子浏览等应用。考虑到Internet外部入侵和拨号用户的非法登录等不安全因素，2620路由器的操作系统也升级到防火墙版本，同时肩负起数据检验和过滤的功能。
　　
　　除了远程连接的功能，Cisco 2620的10/100M以太网端口也为校园内部局域网实现VLAN的应用提供了可能：VLAN的划分是在交换机上进行的，利用这项功能可以将整个局域网分割成相对隔离的几个虚拟网段（即VLAN）来分别对应不同的机构和用途，从而提高VLAN内数据传递效率以及VLAN之间的安全性；当不同部门（VLAN）之间需要进行数据交换时，就需要借助路由器的路由功能，这就是VLAN的路由－－VLAN的路由只能在100M以上局域网端口上完成，这是选用Cisco 2620来实现VLAN应用的原因。如不需要VLAN之间路由，也可以选择Cisco 1750路由器。
　　
　　除了一个NM模块以外，2620还空余了两个WIC的广域网插槽，可为以后网络扩充（如增加DDN、ISDN或帧中继等链路）留用。
　　这套方案的另一关键是引入了思科公司的一套功能强大的视频应用软件－IP/TV，它的主要性能包括：
　　IP/TV是一套综合性客户机/服务器应用系统，服务器软件用于捕获和存贮TV图像客户机软件则可以调用和观看图像，此外还有专门的管理软件对图像内容和用户情况实施管理；
　　
　　IP/TV可以实现的应用有两大类：视频广播和点播－－前者由管理员选定播放内容，实时或定时向指定的客户机发送；后者则由用户自己选择所需的内容，播放到自己所处的客户机中；
　　
　　IP/TV的图像采用标准的视频文件格式，如MPEG-1、AVI、H.261等，当服务器容量和线路质量足够好时，可采用分辨率较高的图像格式，反之则可降低分辨率来减轻服务器和线路负担；
　　IP/TV支持标准的实时传输和组内广播协议，有利于提高传输质量，实现完全同步的全屏播放，同时保障数据传递效率，避免带宽浪费；
　　IP/TV具有完善的管理特性，可以对节目实施编排，也可以对观众的情况进行跟踪，查看哪些观众在观看广播的内容，哪些观众在点播节目，并能够给出分析，以便更好的规划网络带宽等参数；
　　
　　IP/TV还提供了便于教学应用的疑问管理器和幻灯播放。学生可以通过点击浏览器窗口中的疑问管理器输入问题，管理器将问题传递到显示器得以立即答复或存档以便日后补答。幻灯播放使学员在一个窗口中观看教学幻灯的同时看到教员的形象；
　　IP/TV基于流行的Windows NT操作系统和TCP/IP网络协议，硬件平台为PC服务器，便于实施和掌握，经济可行。
　　由此可见，IP/TV是一套非常适合教学系统的应用解决方案。在拓扑图中主干交换机3524通过100M端口连接了一台IP/TV的主服务器，利用摄像机或卫星天线获取多媒体教学内容并存贮起来，其它教师和学生用机都可以作为IP/TV的客户机以广播或点播方式接收图像；此外，远程的电教馆也设有一台IP/TV服务器，可复制主服务器的教学内容，便于当地学生观看。
　　
　　4、3层交换的大型校园网解决方案
　　
　　如果学校经费足够，校园网可以具备多种不同的形式来满足用户的特定需求。蓝代维斯列举了两种不同的解决方案，下面为其中之一：
　　方案特点：
　　　　（1）高性能全交换，千兆主干，满足大负荷网络运行需求；
　　　　（2）虚拟网络方便管理、提高网络安全与性能；
　　　　（3）高效三层交换，按需划分网络，管理得心应手；
　　　　（4）支持多媒体应用，包括多媒体教室、电子阅览室、多媒体教学；
　　　　（5）卓越的IP/TV多媒体应用系统，满足用户点播、广播需求，实现多媒体教学、管理；
　　　　（6）管理简单，浏览器方式无需专门培训；
　　　　（7）强大安全特性，专用防火墙产品支持大数据量访问；
　　　　（8）带宽优化技术，降低链路费用。
　　
　　实现应用如下：
　　　　无用户数限制的IP/TV视频点播、广播系统
　　　　2个多媒体教室：100个多媒体用户
　　　　1个电子阅览室：24个多媒体用户
　　　　120个校园网普通/多媒体用户
　　　　16个远程用户拨号访问校园网
　　　　高速互联网接入，安全的广域网访问。
　　　　拓扑结构如下：

图中网络设备组成为：

　　Catalyst 3524/3548交换机 两台
　　Catalyst 2948G-L3/4000交换机 一台
　　Catalyst 1924/2924/3524/3548交换机 六台
　　Cisco 2610路由器 一台（配置NM-8AM模块）
　　IP/TV视频软件 一套
　　PIX防火墙一台
　　
　　与前套方案比较，本方案中路由器由10/100M以太网端口的2620换为相对便宜的10M以太网端口的2610或10/100M以太网端口的1750，这是因为校园局域网中采用了支持3层交换的2948G-L3/或4000交换机。添加的设备主要有两台：Catalyst 2948G-L3和PIX防火墙。
　　
　　Catalyst2948GL3具有48个10/100M快速以太网和2个千兆以太网端口，它与两台Catalyst 3524一起共同构筑了一个更为强健的网络主干；更关键的是，新推出的2948GL3交换机具备第三层交换的特性，它既保留了传统的第二层交换在各端口间传递数据时的高线速，又集成了原来在第三层路由中才有的完善的控制功能如审计、广播隔离等。在前套方案中，VLAN的划分是在交换机上进行的，但当不同部门（VLAN）之间需要进行数据交换时，就需要借助路由器的路由功能，而现在在同一台设备中同时支持二层、三层功能，进行广播隔离、全线速网络互联，从而大大提高了校园网的性能。如采用Catalyst 4000系列三层交换机也可以以4000作为核心，直接与各教学楼、图书馆相连。
　　
　　加在远程访问路由器2610/1750后的PIX防火墙结合软硬件的专用安全设备，也是本方案的亮点之一，它体现出用户对网络安全的极度关注。所有流经PIX的数据都必须接受严格而全面的检验，检验内容包括数据的源和目标地址、TCP随机序列号、TCP端口号和附加标志等，只有满足特定条件的数据才能穿过这道防火墙；相对集成在路由器上的防火墙和软件防火墙而言，PIX使用自己专有的软件系统，不需借助于外部操作平台，内核技术不公开，因此能更有效地阻止网络黑客的攻击；而配套的硬件组成使其数据处理效率更高；此外，PIX还支持网络地址翻译的功能，能够实现内部IP到合法IP的转换，方便更多的用户利用有限地IP地址资源作Internet访问。
　　
　　5、千兆主干，百兆交换到桌面的大型校园网解决方案（50-80万元规模）
　　
　　前套方案强调的是第三层交换和网络安全，本套投资大致相当的方案则重在数据的高速传输。
　　方案特点：
　　　　（1）高性能全交换，千兆骨干、百兆交换到桌面；
　　　　（2）虚拟网络方便管理、提高网络安全与性能；
　　　　（3）支持多媒体应用包括多媒体教室、电子阅览室、多媒体教学；
　　　　（4）卓越的IP/TV多媒体应用系统，满足用户点播、广播需求，实现多媒体教学、管理；
　　　　（5）管理简单，浏览器方式无需专门培训；
　　　　（6）系统安全，保密性高；
　　　　（7）高速缓存提高广域网速度，降低网络费用；
　　　　
　　实现应用如下：
　　　　无用户数限制的IP/TV视频点播、广播系统
　　　　2个多媒体教室：100个多媒体用户
　　　　1个电子阅览室：24个多媒体用户
　　　　90个校园网普通/多媒体用户
　　　　16个远程用户拨号访问校园网
　　　　高速互联网接入，安全的广域网访问
　　　　拓扑结构如下：

图中网络设备组成为：
　　
　　Catalyst 3508G/4000交换机 一台
　　Catalyst 3524/3548交换机 七台
　　Cisco 3640路由器 一台
　　Cache Engine高速缓存 一台
　　IP/TV视频软件 一套
　　
　　可以看出，这一方案的最大特点是没有了纯10M口交换机，而用到了七台3524/3548交换机连接到桌面，网络核心设备相应更换为3508G或4000，它的以太网端口全为千兆，与七台3524/3548的千兆上联口连成了一个强有力的网络主干；3524的24个10/100M端口为所有教学和办公用PC提供连接，这些端口自适应的特性使PC网卡不论是旧有的10M还是新配备的100M都能应用自如，便于网络的逐步升级。千兆主干、100M到桌面的连接方式能将多媒体教学的优越性发挥得淋漓尽致，即使有更多用户要加入到视频点播的应用，网络带宽也不致成为瓶颈。
　　
　　远程访问的路由器也由原来的2600系列换为了Cisco 3640，3640共有四个接口插槽，可选配更多的拨号端口或将插槽空余留作以后网络扩充用；3640的局域网接口也为模块形式，用户可根据远程访问的数据量大小选择10M或10/100M端口；与2600系列相比，除了可选网络接口的数量和类型增加，3640还具有更高的数据处理能力，使广域网的容量能随局域网的改进作相应提高。
　　
　　CacheEngine又称高速缓存，用于改善Internet和Intranet访问性能的一项产品，从名称可以看出，它实际上是一个大容量存储设备，专门用来存储用户曾经访问过的Web页面，这样当其他用户要访问同一页面时，就不需要再到WWW服务器上去寻找，而直接从高速缓存中调用；这样即节省了链路带宽，也减轻了WWW服务器的负担，同时大大提高访问效率，对线路带宽宝贵的远程Web访问尤为适合。在本方案中，当校园内用户需要频繁访问远端电教馆以Web形式存放的图像时，CacheEngine将大显身手。
　　
　　以上五个方案是蓝代维斯科技结合学校典型应用推出的建议方案，它们的整体特点为：
　　　　1.高速－－全交换，千兆骨干，10/100兆交换到桌面；
　　　　2.化繁就简－－多媒体教学、办公管理、远程通信一网实现；
　　　　3.可靠－－全冗余，热备份，快速恢复
　　　　4.安全－－从集成路由器防火墙到专用PIX防火墙，提供端到端的保障；
　　　　5.使用简便－－基于浏览器和一些网络管理工具的图形化配置，管理；
　　　　6.经济实用－－高性价比产品，支持系统平滑升级，可满足100～1000用户的需求。
　　　　
　　各学校可参考上述方案并结合自身的实际情况作相应的修改或重新设计。

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