未来智库 > 云计算论文 > 云计算下的高校网络构建
    1高校网络现状
       随着信息通信技术(information and communications technology,ICT)的不断发展,高校信息化建设的持续推进,网络在教学、科研和管理等方方面面的作用越来越大.校园网络不仅限于国际互联网的接入,还需要包括教学教务信息网络、安防监控信息网络、校园卡身份认证/小额消费信息系统网络等.这些网络的业务需求,决定了它们应当彼此隔离,并且与Internet也是隔离的,如果为它们各自建设物理网络,激增的建设运维费用,将为高校带来沉重的经济负担.
       有调查数据显示,目前国内高校中教师办公室联网率己达到76.6%,学生宿舍联网率己达到49.4%,教室联网率达到48.2%,同时己经有13. 7%的高校建成了无线局域网,41.7%的被调查高校己开始使用网络教学系统,58. 3%己使用校园管理信息系统,计划在今后2~3年内使用的高校平均比例也达到37.4%.这些高校的网络在实际应用当中都存在以下几个共性缺点:现有应用系统建设分散,建设力度和标准参差不齐;现有应用系统数据标准不统一,无法实现数据共享,形成信息孤岛;现有应用系统各自独立,且在管理中各自为政,缺少统一规划等.
       ICT是信息技术与通信技术相融合而形成的,而当下蓬勃发展的云计算(cloud computing)正是IT(information technology)和CT(communications technology)碰撞、交汇的产物.作为一种新兴的计算模型,云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上,使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务.云计算体现为云平台,是分布式并行计算存储系统,在云计算的帮助下,高校数字化资源中心将具备更强的处理能力、更高的可靠性、更好的安全性、更低的硬件成本,以及智能化、全自动化的任务管理与调度能力.显然,云计算技术为构建智慧化的高校网络提供了强大的技术支撑,可以在很大程度上解决前述问题.
       2高校云网络的构建方案
       2.1整体思路
       云计算网络解决方案要考虑云计算数据中心内部网络的组网、外部网络的组网以及内部网络与外部网络的对接组网,而桌面云是云计算应用的一个很好的切入点.桌面云是基于云计算技术和虚拟化技术的云时代软件环境管理解决方案.应用桌面云技术,可以通过瘦客户端或其他任何与网络相连的设备来访问跨平台的应用程序以及整个客户桌面。
       构建云网络可分三步进行:第一阶段,建立云计算平台,对计算机教室、图书馆和行政办公楼等场景进行桌面云化;第二阶段,将学校数据中心现有应用迁移到桌面云计算平台上;第三阶段,在云计算平台开发教学和管理应用,建设成新的高校云网络。
       2. 2数据中心云网络的核心
       数据中心逻辑上可以分为ESC,CRM和CNA三个部分.其中ESC为弹性服务控制器,负责整个云系统的管理和资源调度.CRM为计算资源管理器,负责计算机集群内部的资源管理.CNA为计算节点代理,负责一个物理计算节点内的资源管理,对应于一个物理服务器.一个云计算数据中心,需要一个ESC,可以包含多个CRM集群,每个CRM集群可以包含多个CNA节点.
       数据中心网络架构按照层次划分,可以划分为核心层,汇聚层,接入层和虚拟网络层.核心层设备主要完成各数据中心之间的通信连接,转发各个区域之间的流量,同时提供对外网络出口,核心层的需求主要是支持全连接(full mesh),无阻塞交换(non-blocking switch),对接口密度也有很高的要求;汇聚层交换机位于数据中心机房内部,2层和3层的边缘,它是一个区域的出口,完成本数据中心内各接入层交换机的流量汇聚,与核心交换机通过三层互通,对接入层交换机提供二层接入功能.接入层交换机位于机柜顶部,是终端与校园网络的边界,基本上以纯二层网络为主,负责本机柜内部的服务器接入,接入层设备主要的需求是具备比较丰富的二层安全特性,如802.1x,DHCP Snooping等.虚拟网络层位于服务器内部,负责该服务内部的虚拟机之间以及对外通信功能.在网络规模不大的情况下,核心层交换机和汇聚层交换机可以合一设置,减少网络层级,便于维护和管理,降低成本.
       传统数据中心网络架构具有几个特点:业务和网络紧耦合,网络重构和维护成本高、无法紧跟业务快速发展,网络性能提升受限于复杂核心层.
       而云网络数据中心的业务和网络松耦合,核心层简洁、转发高效,边缘层智能化,控制层独立工作.能提供安全、稳定、可靠的核心网络,保障科研、教学云平台等各种应用开展.
       2. 3虚拟化技术整合基础设施资源
       云计算能够将计算任务分布在由大量计算机构成的资源池上,以使各种应用系统可以根据需要获取服务;而虚拟化技术则能够大幅度提高云计算系统中资源和应用程序的效率和可用性,并显著简化IT基础设施、优化资源以及降低风险,虚拟化技术己成为信息与通信行业的主流技术,它赋予了ICT全新的发展思路,同时也正在支撑起整个IT基础架构.
       校园云网络通过高密度交换网络的虚拟化技术,将一张物理网通过MPLS或VLAN虚拟为多张逻辑网,实现网络融合开放、资源共享和安全隔离,可以很好地应对硬件性能与容量快速增长、IT资源虚拟化、资源整合与共享需求带来的挑战,使核心更可靠,管理更加方便.
       2. 4技术路径
       高校云网络的构建方案中,在硬件方面可在校园网出口采用2台Quidway ME60-X8承载所有校园用户的认证计费业务,提供PPPOE , IPOE , Portal、专线等多种认证接入方式,满足多类型终端的需求;核心交换采用MyPower S12800作为校园与数据中心核心,利用虚拟化提供多个校园专网交换;接入和汇聚采用锐捷RG系列交换机,实现对校园网内不同用户的精细化管理,提升用户体验.
       应用软件方面:采用业界主流数据库软件Oracle, MySQL, MS SQL, DB2等,业界主流中间件软件Tomcat, Apache, Weblogic等.
       这一架构拥有可扩展的分布式数据中心,40 G环网提供大带宽保证,增强网络质量监控和简化运维工作;且完整支持IPv4/IPv6双栈和具备多业务承载能力,可以满足科研服务和普通服务的统一承载,并实现向未来网络的平滑演进.
       3结语
       将云计算技术应用于高校网络构建中,将现有应用系统进行系统集成,建设智慧化的校园运维与服务体系,对于节减资金投入、实现数据共享、提高工作效率、提升管理与教学的内涵价值具有长期而深远的意义,这势必成为高校网络发展的主趋势.
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