計算機網絡體系結構在其校園網中的應用的論文
隨著網絡的逐步普及，校園網絡的建設是學校向信息化發展的必然選擇，校園網網絡系統是一個非常龐大而復雜的系統，它不僅為現代化教學、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。本文首先介紹了計算機網絡體系結構，重點闡述了以兩個(OSI、TCP/IP)參考模型及一個(IEEE 802局域網)協議為基礎探討了一個校園網的設計與實現。
引 言：
信息技術的發展影響及其深遠，作為信息技術的核心網絡技術已經深入人心并用到各行各業。本文首先介紹了計算機網絡的體系結構，重點的介紹了體系結構中的ISO模型，以及成為實際國際標準的TCP/IP模型，另外，也介紹了局域網協議IEEE 802 。依據網絡體系結構的原理，依據TCP/IP模型和局域網協議設計了一個校園網原型。
1計算機網絡體系結構
計算機網絡系統結構(CAN,Computer Network Architecture)[1] 其定義為將計算機網絡的分層及其協議的集合。具體來說，網絡體系結構就是關于計算機網絡應設置哪幾層，每一層次又能提供哪些功能的精確定義。體系結構對計算機網絡應該實現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，則是具體的實現問題。本文側重討論了其中OSI參考模型、 TCP/IP參考模型、IEEE 802局域網協議[2]。
1.1OSI參考模型
OSI參考模型定義了開放系統的.層次結構和各層所提供的服務。OSI參考模型本身并不是網絡體系結構。根據定義，網絡體系結構是網絡層次結構和相關協議的集合，而OSI參考模型并沒有精確定義各層的協議，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;數據鏈路層;網絡層;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議網際協議，Transmission Control ProtocolInternet Protocol)是發展至今最成功的通信協議，它被用于當今所構筑的最大的開放式網絡系統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);網絡層(Networt);鏈路層(Link)。
1.3IEEE 802參考模型
為了使局域網中的數據鏈路層不致過于復雜，就應當將局域網的數據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校園網設計方案與實現
2.1利用計算機網絡設計校園網的意義
在知識經濟和數字化生存時代，校園網在資源共享、知識傳播、育人管理等方面發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濟實用的標準。具體來說，應是一個以寬帶IP網為目標建立數據、語音、視頻三網合一的一體化網絡;為提高網絡可靠性及安全性,需要在主干網采用光纖布線，校園網應實現虛擬局域網的功能，以保證全網的良好性能及網絡安全性;主干網交換機應具有很高的包交換速度，整個網絡應具有高速的三層交換功能;網絡應該采用成熟的、可靠的快速以太網和千兆位以太網技術作為校園網主干;校園網應選用先進的網管軟件，建立完善的網絡管理體系;在設備方面，應選擇有校園網成功案例的網絡廠商的設備，同時為Internet撥號用戶和移動用戶提供接口;網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,能實現行政，教學，科研在網絡上進行，實現接入中國教育科研網的信息化目標。
服務需求：
該校園網主要服務內容是
---客戶機/服務器數據
---Web
---多媒體教學，VOD，視頻會議
---語音/傳真
---網絡管理
校園網的設計原則：
先進性：-由于網絡技術的日新月異，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，能在較長時期內達到業界的先進水平，保護用戶的投資。
可靠性：-將要建設的校園網將是高可靠性，達到24小時不間斷，無故障，穩定運行。網絡的局部問題不能影響大網絡的運行。
可擴展性：-骨干節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：-整個校園網將采用集中式管理，能夠監控網絡的運行，并能找出網絡節點的故障所在，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上，不同部門的重要數據將要求絕對安全，可訪問與不可訪問將嚴格限制。
2.3方案實現
為了實現上述服務，方案將按照TCP/IP模型和局域網協議IEEE 802標準，采用星形全交換千兆以態網的千兆主干，百兆交換到桌面的大型校園網解決方案[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)虛擬局域網策略，提高局域網絡內部安全與性能;
(3)多業務，多媒體教學、辦公管理、遠程通信一網實現;
(4)IP/TV多媒體應用系統，廣播需求，實現多媒體教學、及寬帶視頻節目點播;
(5)管理簡單，基于瀏覽器和網絡管理工具的圖形化配置;
(6)系統安全，集成路由器防火墻，提供互聯網接入的安全保障;
(7)高速緩存，提高廣域網速度，降低網絡費用;
(8)經濟實用，高性價比產品配置，支持系統平滑升級。
網絡設備組成為：
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(兩口局域網口，兩口廣域網卡槽)，NM-16AM模塊(16口模擬MODEM 網絡模塊)，集成防火墻功能，位于網絡中心)
Catalyst 4500交換機(48口)一臺(中心交換機，可兼容下一代(next generation)網絡平臺，位于網絡中心)
Catalyst 3524/3548交換機多臺(工作組交換機，要接入校園網的各個學院建筑物,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樓層或每住宅單元,可通過堆疊以獲得更多端口數目，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
這一方案的網絡中心交換機設備為Catalyst4500，它的以太網端口全為千兆。用Catalyst3524(24口)/3548(48 口)作為工作組交換機連接到桌面， 3524/3548的千兆上聯口連接到中心交換機的千兆口而形成了一個強有力的網絡主干;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網卡不論是舊有的10M還是新配備的100M都能應用自如，便于網絡的逐步升級。千兆主干、100M到桌面的連接方式能將多媒體教學的優越性發揮得淋漓盡致，即使有更多用戶方便加入到視頻點播服務，網絡帶寬在較長時間內不會成為瓶頸。
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將插槽空余留作以后網絡擴充用;3640的局域網接口也為模塊形式，用戶可根據遠程訪問的數據量大小選擇10M或10/100M端口;3640還具有較高的數據處理能力，使廣域網的容量能隨局域網的改進作相應提高。
3結束語
該文利用計算機網絡體系結構的基本原理，采用TCP/IP模型和IEEE 802 ，利用最新的網絡技術和設備設計了某個校園網的原型。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量，具有顯著的社會意義，對院校的局域網的建設具有一定的參考價值。
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