校园网络系统
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、通讯媒质和相应的协议(例如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。
１．校园网的结构
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的出口连接外部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：
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，目前传输速度可达1000Mbps，由于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。
FDDI光纤分布式数据接口（Fiber Distributed Data Interface）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，它采用光纤为传输媒质，传输速率高达100Mbps，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，这些都是制约其发展的因素。
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。
２．校园网络的硬件组成
校园网的硬件通常有服务器、工作站、网间互联设备、传输媒质等部分组成
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：Web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Web服务、FTP服务、数据库服务等集于一台服务器上。
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。
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间的连接使用双绞线、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机可以使用个人防火墙软件。
３.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导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导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1000Mbps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公里以上。但价格高，安装复杂和精细，需要使用专门的光纤连接器和转换器。
４．校园网络的功能
校园网络最初的概念是以硬件集成为主，即只是一个硬件平台，到第二阶段又提出以教学应用软件集成为主的软件建网的校园网概念，这也是当今大多数校园网所采用的模式。现在，越来越多的人发现，硬件加软件的模式还远不能发挥出校园网的优势，校园网应该建构在全新的教育模式上，而不应依附于传统的教学模式，所以诞生了“硬件+软件+现代教育”模式的新一代校园网概念。因此建设校园网的真正目的在于为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的高速多媒体网络。
（一）信息发布
学校的Web主页犹如学校的一个窗口，学校可以通过这扇窗口向世界各地的人们充分展示学校的形象。一般说来，学校主页的主要内容应包括：学校历史、院系、部门介绍、专业设置、招生与分配信息、教学与科研信息等等。学校主页上可以发布学校的各种重大事件，会议通知和安排，也可以发布各种公文，这样既节省了时间和费用，又增强了公示的效果。
（二）教学应用
校园网的主要功能就是教学应用，它可以由网络教学平台提供支持，以网络教学信息资源库作为信息来源，运用多种网络工具完成网络教学任务。
（1）网络教学支持平台：网络教学支持平台是学校开展网络教学活动的支撑系统，它可以包括网络备课、网络授课、网上课程学习、网上练习、在线考试、虚拟实验室、网络教学评价、作业递交与批改、课程辅导答疑、师生交流、教学管理等模块。因此一个完整的网络教学平台应具备以下功能：具备支持教师备课、授课、提问答疑与讨论、作业布置与批改、题库维护、组织考试与活动、试卷分析等功能。
具备支持学生选课、学习、递交作业、提问、讨论、实验、资料查阅、考试等功能。
具备支持基于流媒体的网络实时与非实时授课系统。
具备支持教务人员进行学生管理、课程管理、资料管理、教学质量分析等功能。
具备支持教师通过各种网络工具，相互之间或与外校的教师之间进行教学方法、教学艺术的交流与探讨。
具备支持连接Internet，实现远程教育。利用远程教学方式，使得那些受客观条件限制的学校的学生学习别的学校的课程成为可能。
（2）教学信息资源库：教学信息资源库是学校进行网络教学的重要组成部分，它包括多媒体素材库、教案库、课件库、试题库、学科资料库等等。同时资源库还应师生提供全文检索、属性检索，提供资源的增减与归类，还可以提供压缩打包下载等功能。
（三）管理应用
建立在校园网络基础上的学校管理信息系统(MIS)可以为学校在人事、教务、财务、日程安排、后勤管理等方面，提供一个先进的分布式管理系统。将会使原有的管理模式从纵向、单通道的、主要依靠个人的经验、判断和决策的简单模式，发展成为现代的多向的、多通道的网络状的复杂模式，从而提高管理效率，达到事半功倍的效果。
基于校园网络的信息管理系统将大大提高原有人工管理或单机管理系统的效率，扩大管理系统的应用领域。能更加及时地收集、统计、分析学校的各种信息，以利于学校的行政管理和教学管理，充分发挥学校的整体功能，更好地为教育工作服务。
基于校园网络的计算机管理信息系统,在功能上具有以下一些特点：
（1）共享数据库资源。可以避免同样的数据在多处重复存贮的浪费现象，如全校学生、教职工的基本信息就可以为校内各个管理部门所共享。
（2）共享软硬件资源。可以在本系统没有相应资源或本系统负载已满时，将新任务交给其它系统处理，并且避免了某些软件研制上的重复劳动。
（3）提高系统可靠性。当某个计算机系统因故障停止工作时，可由别处的计算机系统代为处理。
（4）提高办公效率。校园网络还给学校建立办公自动化提供了技术基础，可以通过校园网络迅速地传递、复制或保存各类信息，将大大节约人力、时间、纸张印刷或交通差旅费用。
学校通过校园网络可以建立一个集中和分散相结合的分级、分布式数据库管理系统，既实现学校各部门之间大量数据的共享，同时也为管理人员及时提供数据、快速作出决策提供了帮助。
利用校园网络提供的通信功能，可以为教职工和管理人员提供较完善的多媒体电子邮件(E－Mail)功能，能向各部门和管理人员发送各类通知，布告等消息。学校还可以利用校园网络召开电子会议。
（四）科研应用
校园网络可以使用户共享各类计算机软、硬件资源及学术信息资源，从而提高科研的效率。另一方面，校园网络还可以降低科研的成本。科研人员可以通过校园网络形成一个工作小组，在不同办公室里的科研人员可以很方便地通过网络与其他成员交流设计思想和设计方案。同时，人们还可利用校园网络的对外联网，检索世界各地的信息资料，也可以使用电子公告栏(BBS)与世界各地的专家探讨最新的思想，发表、交流学术观点，交换论文等。
（五）数字化图书馆
校园网络的建设对数字化图书馆的建设与应用有着巨大影响。数字图书馆是以数字化格式存储海量的多媒体信息并能对这些信息资源进行高效的操作，它的资源数字化、联系网络化、获取自主化等优点是传统图书馆无法比拟的。数字图书馆对于教育的支持服务是全方位和个性化的，可以及时响应远程用户的需求。不仅可以联机联机查询、借阅，还可为管理人员提供业务数据，及时分析研究，加强宏观管理。更为重要的是，每个用户都可以通过校园网络方便地对图书馆的图书、文献信息进行检索与阅读，读者可以访问图书馆的联机数据库，可以在自己家中和办公室里通过校园网络阅读报刊或检索资料。