摘要：該文根據(jù)江蘇開放大學(xué)建設(shè)的目標(biāo)，對(duì)江蘇開放大學(xué)地域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)需求和架構(gòu)進(jìn)行了分析，針對(duì)百萬級(jí)用戶、地理位置分散、帶寬要求高、海量數(shù)據(jù)等需求特點(diǎn)，提出了一種高性能的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停?duì)其網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)、負(fù)責(zé)均衡、網(wǎng)絡(luò)安全等方面進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：江蘇開放大學(xué)；網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；地域網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）13-2985-03

1 概述

江蘇開放大學(xué)是一所面向全省，綜合運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)、教育技術(shù)等多種手段，進(jìn)行遠(yuǎn)程開放教育的省屬本科高等學(xué)校， 其中，數(shù)字化終身學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建將是江蘇開放大學(xué)重點(diǎn)研究內(nèi)容之一。江蘇開放大學(xué)擁有學(xué)習(xí)者數(shù)量大、學(xué)習(xí)需求多元化、教學(xué)網(wǎng)絡(luò)分布廣、資源海量等特點(diǎn)，使得江蘇開放大學(xué)對(duì)網(wǎng)絡(luò)、硬件軟件的服務(wù)提出了很高的要求[1，2]。作為江蘇開放大學(xué)，現(xiàn)存的僅靠公網(wǎng)作為各校與省校信息傳輸，各校網(wǎng)站各自為政的局面，無論從數(shù)據(jù)量、傳輸速度還是網(wǎng)絡(luò)安全上均已經(jīng)明顯不能符合江蘇開放大學(xué)的發(fā)展，全省遠(yuǎn)程教育地域網(wǎng)虛擬專網(wǎng)建設(shè)迫在眉睫。

2 江蘇開放大學(xué)遠(yuǎn)程教育地域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需求分析

2.1 全省各級(jí)學(xué)校機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)高速互聯(lián)的需求

江蘇開放大學(xué)物理辦學(xué)點(diǎn)覆蓋全省各級(jí)市縣，并同時(shí)為全省提供非學(xué)歷和學(xué)歷繼續(xù)教育。為滿足各類資源的快速推送，提高各級(jí)院校間的協(xié)作管理效率，將全省的學(xué)校網(wǎng)絡(luò)資源組織起來建成一個(gè)一體化網(wǎng)，建立覆蓋全省的江蘇開放大學(xué)地域?qū)＞W(wǎng)，是江蘇開放大學(xué)面向社會(huì)成員推送優(yōu)質(zhì)教育資源實(shí)現(xiàn)全省各級(jí)院校網(wǎng)絡(luò)的綜合管理和運(yùn)行，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的時(shí)效性和共享化的基本要求，是提供高質(zhì)量網(wǎng)上教學(xué)支持服務(wù)的首要保證，也是體現(xiàn)江蘇開放大學(xué)服務(wù)社會(huì)、促進(jìn)教育公平的重要途徑。

2.2 滿足“人人，時(shí)時(shí)，處處”的學(xué)習(xí)環(huán)境的地域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的需求

江蘇開放大學(xué)是一所為社會(huì)有學(xué)習(xí)需求的人提供學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)的學(xué)校，“人人享有優(yōu)質(zhì)教育”是江蘇開放大學(xué)的辦學(xué)原則。這就意味著，每年都會(huì)有數(shù)以十萬乃至百萬的學(xué)生在全省或全國各地接受各類培訓(xùn)。面對(duì)逐年遞增的學(xué)生，海量的優(yōu)質(zhì)教育資源也必將作為江蘇開放大學(xué)信息化建設(shè)中的重要建設(shè)內(nèi)容。屆時(shí)，面對(duì)數(shù)據(jù)量、信息訪問量的暴增，僅僅滿足基本互聯(lián)互通功能的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足未來江蘇開放大學(xué)的需求。

此外，隨著移動(dòng)終端、手持設(shè)備的普及，利用移動(dòng)終端進(jìn)行學(xué)習(xí)的方式將會(huì)更有效的擴(kuò)展學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)地點(diǎn)，更能滿足“人人，時(shí)時(shí)，處處”的辦學(xué)目標(biāo)。因此，在考慮傳統(tǒng)的pc終端之外，江蘇開放大學(xué)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也必須支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、多種高層協(xié)議和移動(dòng)應(yīng)用。

面對(duì)學(xué)生生源數(shù)量多，分布地域廣、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)時(shí)間不定、遠(yuǎn)程交互性強(qiáng)的特點(diǎn)，我們有必要在地域網(wǎng)架構(gòu)中加入新的網(wǎng)絡(luò)功能，提供一些新的服務(wù)，使其具有更良好的可擴(kuò)展性和升級(jí)能力，建立一種能將資源方便快捷推送到分布廣泛、層次不同的用戶終端，同時(shí)還能滿足全省用戶人人隨時(shí)隨地可以訪問的江蘇開發(fā)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)（泛在網(wǎng)絡(luò)）平臺(tái)，并享受其提供的各種教育支持服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

2.3 安全易維護(hù)的地域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的需求

3 江蘇開放大學(xué)地域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)探索研究

3.1 江蘇開放大學(xué)地域網(wǎng)研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)

江蘇開放大學(xué)的辦學(xué)實(shí)體是一個(gè)覆蓋全省的巨型學(xué)校，其網(wǎng)絡(luò)的特性不同于一般企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或者其他一般的普通高校的網(wǎng)絡(luò)。目前，江蘇開放大學(xué)在各級(jí)市縣擁有成百上千臺(tái)服務(wù)器，但其性能參差不齊，分布地理位置也不盡相同，如何將它們有效的組織在一起，保障地域網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定，提高網(wǎng)絡(luò)性能，這就是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的問題。

總結(jié)江蘇開放大學(xué)地域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：

1）目前江蘇開放大學(xué)在全省各地分布著上千臺(tái)的服務(wù)器，這種復(fù)雜的硬件狀態(tài)需要被組織進(jìn)地域網(wǎng)并提供全省的網(wǎng)絡(luò)支持，這需要設(shè)計(jì)一個(gè)合理高效網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)保證數(shù)據(jù)的暢通傳輸，消除瓶頸并保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2）江蘇開放大學(xué)地域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)由于面向大量的用戶群并承載學(xué)校大量的資源和業(yè)務(wù)處理，除了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部數(shù)據(jù)流量大之外，這種對(duì)網(wǎng)絡(luò)的極度依賴性需要地域網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)必須考慮到失效或者阻塞的發(fā)生，并有效避免這些情況的發(fā)生。

3）江蘇開放大學(xué)地域網(wǎng)是一個(gè)長期建設(shè)的工程，這需要地域網(wǎng)具有好的可擴(kuò)展性同時(shí)還要防止擴(kuò)展所帶來的效率降低或網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題。

其中，核心交換層關(guān)系到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效率、穩(wěn)定性和復(fù)雜度。如僅考慮建成一個(gè)抗毀性強(qiáng)穩(wěn)定性高的網(wǎng)絡(luò)，那僅需在拓?fù)湓O(shè)計(jì)時(shí)將所有核心交換節(jié)點(diǎn)全部互通，而這樣的設(shè)計(jì)大大提高了網(wǎng)絡(luò)管理難度，更加重了網(wǎng)絡(luò)搭建成本及后期維護(hù)擴(kuò)展費(fèi)用。根據(jù)現(xiàn)在江蘇開放大學(xué)目前的情況，現(xiàn)考慮核心層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為較為普及的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在光纖承載技術(shù)方面，RPR（Resilient Packet Ring，彈性分組環(huán)）技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，然而其只傳輸以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，僅支持環(huán)網(wǎng)，不支持其他組網(wǎng)方式的缺點(diǎn)，對(duì)于將來開放大學(xué)地域網(wǎng)的擴(kuò)展將是一個(gè)問題。因此，江蘇開大地域網(wǎng)因采用PTN（Packet Transport Network，分組傳送網(wǎng)）技術(shù)，由于其采用分組交換，系統(tǒng)開銷不過多占用資源，因此網(wǎng)絡(luò)承載效率將大大提高；其具備強(qiáng)大的OAM（Operation Administration and Maintenance）集中運(yùn)維管理平臺(tái)，保證網(wǎng)絡(luò)可監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)高效的保護(hù)，從而確保網(wǎng)絡(luò)的可靠性。其設(shè)備接口豐富，可承載多種多樣的業(yè)務(wù)，如以太網(wǎng)業(yè)務(wù)、TDM業(yè)務(wù)、ATM業(yè)務(wù)。

為了使網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)適應(yīng)海量資源的大訪問量及高速訪問的要求，建立一個(gè)完善全面的CND內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)，將資源分發(fā)到邊緣服務(wù)器，使用戶能以最快的速度在最近的節(jié)點(diǎn)獲取信息，的確可以有效的解決速度及擁塞問題。然而，隨著邊緣節(jié)點(diǎn)的不斷增加，其源服務(wù)器負(fù)載也將越來越大，最終不堪重負(fù)?？紤]到江蘇開放大學(xué)的發(fā)展需求， 江蘇開放大學(xué)地域網(wǎng)架構(gòu)采用CDN與P2P融合的方案，在核心主干交換層采用CDN系統(tǒng)的架構(gòu)和功能，在此基礎(chǔ)上，核心節(jié)點(diǎn)將各類資源分發(fā)至各子網(wǎng)匯聚節(jié)點(diǎn)緩存下來，由此減輕核心節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷。同時(shí)，引入P2P技術(shù)將內(nèi)容分?jǐn)傊罜DN網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)中心節(jié)點(diǎn)和邊緣節(jié)點(diǎn)，使它們互為資源服務(wù)的獲取者和提供者，即是內(nèi)容分發(fā)的客戶端，又是內(nèi)容分發(fā)的服務(wù)器端。這種以CDN為基礎(chǔ)，以P2P為服務(wù)邊緣的架構(gòu)，有效的提升了帶寬的利用率，使系統(tǒng)的可伸縮性得到了很大提高。

4 結(jié)束語

江蘇開放大學(xué)是一所網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)依賴度極高的新型大學(xué)。其辦學(xué)范圍覆蓋之廣在江蘇還沒有先例，其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與普通的校園網(wǎng)建設(shè)相比復(fù)雜程度高、技術(shù)難度大，這些都需要我們?cè)趯?shí)際建設(shè)和使用中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，不斷探索完善。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李長利，張四海.高帶寬高安全多應(yīng)用——南開大學(xué)的萬兆校園網(wǎng)建設(shè)[J].中國教育網(wǎng)絡(luò)，2005（3）：39-41.

[2] 袁亞興，孫雨，吳淑蘋.國家開放大學(xué)遠(yuǎn)程教育云網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究[J].中國教育信息化，2011（21）：10-13.

[3] 鄧倩妮，陳全.云計(jì)算及其關(guān)鍵技術(shù)[J].高性能計(jì)算發(fā)展與應(yīng)用，2009（1）.

[4] Tom Nolle.云計(jì)算中的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)問題[EB/OL].www.searchcloudcomputing.com.cn/showcontent_28743.htm.