校园网络的结构

一、校园网络的结构

(一)Intranet

进入20世纪90年代以来，计算机网络已成为全球信息产业的基础。1994年前后，一个新名词—Intranet在国内外各种计算机媒体上频频出现，成为最热门的话题之一。

所谓Intranet，就是一类基于Internet技术的企业内部网络，它通过防火墙与Internet连接。在Intranet中，除了能够完成传统局域网的所有操作外，还可以实现Web浏览、FTP文件传输、E-mail收发、BBS讨论和聊天等原本在Internet上才能实现的功能。

(二)校园网络概念

校园网络(Campus Network)是一个发展的概念，通常是指利用网络设备、通信媒质和相应的协议(如TCP/IP协议等)以及各类系统管理软件，将校园内计算机和各种终端设备有机地集成在一起，同时又通过防火墙(Firewall)与外部的Internet网络连接，以用于教学、科研、学校管理、信息资源共享和远程教育等方面工作的局域网。可见，校园网络是Internet技术在学校中的一个典型应用，换言之，校园网络就是一个特殊的Intranet。

校园网络一般采用“主干加分支”的结构，利用高速网络技术构建整个校园主干网，其中包含一个或多个出口连接外部Internet，学校各部门的局域网或计算机终端则作为校园网的分支，通过交换设备或集中设备连接到学校的主干网上。目前常见的主干技术主要有以下三种：

1.快速以太网/千兆以太网(Fast Ethernet/Gigabit Ethernet)技术。以太网是目前使用最广泛的网络技术，目前传输速率可达1000Mb/s。千兆以太网和过去大量使用的以太网与快速以太网完全兼容，并以易掌握和管理、升级费用低等优势发展成为主流网络技术。随着千兆以太网技术的不断完善，尤其是对多媒体信息传输的改善，大、中、小学在建设校园网时越来越多地把千兆以太网作为首选的主干技术。

2.FDDI光纤分布式数据接口技术。FDDI技术是目前局域网主干技术中传输速率较高的组网技术，它采用光纤为传输介质，传输速率高达100Mb/s，并使用双环结构和链路恢复等故障容错技术。虽然FDDI技术具有许多优点，但其网络协议比较复杂，安装和管理相对困难，而且价格比较昂贵，这些都是制约发展的因素。

3.ATM异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode)技术。ATM技术采用信元交换技术，能提供较大的网络带宽，支持多媒体信息的传输。ATM技术目前还不很成熟，而且价格昂贵、技术复杂，但由于其在多媒体信息传输方面的优势，正日益受到人们的关注和重视，有不少高校的校园网采用ATM网络作为主干网。

(三)校园网络的硬件组成

校园网的硬件通常由服务器、工作站、网间互联设备、传输媒质等部分组成。

1.服务器

服务器(Server)是网络上一种为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机。由于服务器是针对具体的网络应用而特别制定的，所以在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面比普通计算机要强。服务器根据其在网络中所执行的任务不同可分为Wed服务器、数据库服务器、视频服务器、FTP服务器、Mail服务器、打印服务器、网关服务器、域名服务器等。上述服务器既可以安装在同一台物理服务器上，也可以分别安装在多台物理服务器上。对于小型的校园网络，往往把Wed服务、FTP服务、数据库服务等集于一台服务器上。

2.工作站

在校园网中，工作站(Workstation)是一台客户机，即网络服务的一个用户，但有时也将工作站当作一台特殊应用的服务器使用，如打印机或备份磁带机的专用工作站。工作站一般通过网卡连接网络，并需安装相关的程序与协议才可以访问网络资源。

3.网络互联设备

(1)集线器(HUB)：集线器是计算机网络中连接多个计算机或其他设备的连接设备。HUB主要提供信号放大和中转的功能，把一个端口接收的信号向所有端口分发出去，有些集线器还可以通过软件对端口进行配置和管理。通常集线器到各节点的连接使用双绞线、光纤、同轴电缆等，端口的数量从4个到24个不等，如果网络中计算机的数目较多，可将集线器级联使用或选用可堆叠集线器。

(2)交换机(Switch)：交换机的外形与集线器很接近，也是一个多端口的连接设备，主要区别在于：从工作方式看，集线器采用广播模式，也就是说集线器的某个端口工作的时候，其他所有端口都能够收到信息，容易产生广播风暴。当网络规模较大时，网络性能会受到严重影响；而当交换机工作的时候，只有发出请示的端口和目的端口之间相互响应，而不影响其他端口(即点对点方式)。从带宽看，集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待；而交换机每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时，并不影响其他端口的工作。因此，交换机的数据传送速率通常要比集线器快很多。此外，学校网络中心的核心交换机往往还具有路由功能。

(3)路由器(Router)：路由器是连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。通常路由器有两大典型功能，即数据通道功能和控制功能，数据通道功能一般由硬件来完成，控制功能一般用软件来实现。

(4)网关(Gateway)：网关是网络连接设备的重要组成部分，它不仅具有路由的功能，而且能对两个网络段中使用不同传输协议的数据进行互相的翻译转换，从而使不同的网络之间能进行互联。网关一般是一台专用的计算机，该机器上配置有实现网关功能的软件，这些软件具有网络协议转换，数据格式转换等功能。

(5)防火墙(Firewall)：是指一种将内部网和公众访问网(如Internet)分开的硬件或软件技术。防火墙对流经它的网络通信进行扫描，这样能够过滤掉一些攻击，以免其在目标计算机上被执行。防火墙还可以关闭不使用的端口，而且它还能禁止特定端口的流出通信，封锁特洛伊木马等程序。最后，它可以禁止来自特殊站点的访问，从而防止来自不明入侵者的所有通信。防火墙有不同类型，一个防火墙可以是硬件自身的一部分，如路由器，你可以将因特网连接和计算机都插入其中。防火墙也可以是在一个独立的机器上运行的软件，该机器作为它背后网络中所有计算机的代理和防火墙。对于直接连在因特网的PC可以使用个人防火墙软件。

4.常用的网络传输媒质

(1)双绞线(Twisted Pair)：是由两根相互绝缘的铜线按照一定的规格互相缠绕在一起而成的网络传输介质。它的原理是：如果外界电磁信号在两条线上产生的干扰大小相等而相位相反，那么这个干扰信号就会相互抵消。常用的无屏蔽层双绞线由4对双绞线和一个塑料护套构成。由于线缆的长度受到衰减的严重限制，所以在当前的技术下，传输数据的距离一般限定在100米范围内，双绞线是目前局域网中使用最多的传输媒质。

(2)光纤(Fiber)：光纤是以光脉冲的形式来传输信号，材质以玻璃或有机玻璃为主的网络传输介质。它由纤维芯、包层和保护套组成。光纤按其传输方式可以分为单模光纤(直线传播)和多模光纤(折射传播)。单模光纤较多模光纤具有更高的容量和更大的传输距离，但价格比较昂贵。光纤具有极高的传输带宽，目前技术可以1000Mb/s以上的速率进行传输。光纤的衰减极低，抗电磁干扰能力很强，所以传输距离可达20千米以上。但光纤价格高，安装复杂和精细，需要使用专门的光纤连接器和转换器。