校园网高可用性技术研究
摘要：校园网已经成为重要的教学平台和手段,提高校园网的可用性,对保证教学的正常进行,提高教学质量有很重要的现实意义。
从校园网络系统的组成和提高系统可用性的关键技术两个方面，研究如何更有效地管理好校园网，切实保障校园网的高可用性。
关键词：校园网；可用性；关键技术
0 引言
随着信息技术的高速发展和广泛应用，我国教育信息化建设全面开展，并且已经形成一定规模，与网络相关的应用也蓬勃发展，逐步形成了以互联网和校园网为基础的形式多样的教育信息化平台。
2005年5月~6月，教育部科技发展中心组织的“高校教育信息化建设与应用水平调查”活动，就全国高校校园网的网络建设状况与软硬件使用情况、目前高校教学信息化和管理信息系统建设情况、以及高校用户对现有教育网络使用情况和服务的满意度进行了全面的调查。
得出的结果是：千兆成为主流，应用全面渗透。
此次调查显示，目前国内高校几乎都已建立校园网，其中拥有1000M主干带宽的高校已占调查总数的64.9%，2005年一些综合类大学和理工类院校率先升级到万兆校园网。
调查结果还显示，我国高校在校园网建设过程中，已经意识到信息资源及应用软件的重要性，“重硬轻软”的现象将会逐渐转变，高校在远程教育系统、数字图书馆系统等建设方面的投资将逐步提高。
网络已经成为各级各类学校教学、管理的重要平台和教学手
段，研究如何提高网络的可用性，对提高各级各类学校工作效率，保证教学工作和管理工作正常进行，提高管理水平和质量都有很重要的
现实意义。
1 校园网络系统的组成
一般而言，从系统结构上来分析主要由以下几大部分所组成：
（1）接入子系统。
该系统是校园网的边界，是校园网与外部网络进行信息交换的汇集点，一般由边界路由器和接入电缆（光缆）组成。
根据接入带宽的不同，可以选择带有10M、100M或1000M接口的路由器作为接入设备。
接入子系统的可靠性直接影响校内用户和外部网络用户之间的互访。
（2）通信子系统。
该系统由核心交换机、汇聚交换机、接入交换机以及综合布线系统组成，实现校园网内部信息的交换和传送。
目前，核心交换机主要采用背板吞吐量高、具有三层交换功能的千兆交换机，核心交换机、汇聚交换机和接入交换机之间千兆互联。
通信子系统是传输信息的骨干，是校园网的基础设施，其稳定性将直接影响校园网络作用的发挥，因此，通信子系统的选择和设计往往是校园网
设计的重点。
（3)资源子系统。
该系统主要由提供各种服务的服务器和相应的软件资源组成，是校园网作用的具体体现。
随着校园网在教学和科研中的地位不断提高，校园网资源将会越来越丰富，需要提供的服务也越来越多，对访问的带宽以及通信质量等要求也会越来越严格，因
而通信子系统的可用性级别要求也越来越高。
(4)存储子系统。
校园网资源子系统的不断完善，需要的存储容量也越来越大，许多学校的需求已经达到TB级，而且还在不断增长。
由于这些数据是校园网络中重要的教学资源，存储和备份这些数据也是一项非常重要的工作。
如何高效地利用、可靠地存储和处理这些数
据，已成为关系校园网重要作用能否发挥的重要问题。
2 提高系统可用性的关键技术
网络的高可用性一般在系统、组件和链路三个级别上体现。
系统级的高可用性要求网络拓扑必须有冗余节点和备份设计。
组件级的高可用性着眼于网络设备自身，要求网络设备具有冗余部件和热备份机制。
链路级的高可用性则要求传输线路备份，如果主要数据通路中
断，备用线路将迅速启用。
主要技术有：
(1)冗余技术。
冗余技术是重复配置系统的一些部件，当系统发生故障时，冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作，由此延长了系统的平均无故障时间。
在校园网中通过使用链路冗余来提高交换机之间链路的可靠性；采用模块冗余来提高单个部件或设备的可靠性；
采用路由冗余来提高网络接入的可靠性。
(2)数据备份与恢复技术。
数据备份主要是指使用大容量存储设备对网络系统中的重要数据建立拷贝，当系统或数据出现故障时能及时方便地恢复。
从提高可用性的角度看，备份是通过降低系统的维修
时间来提高系统的可用性，是信息的冗余。
(3)负载均衡技术。
负载均衡技术的主要目的是合理、透明地在
节点之间重新分配系统负载，以使系统的综合性能得到提高，同时，当其中的一个系统出现故障后系统中的其他设备能自动承担故障设备原来的负载。
因此，负载均衡技术在提高系统吞吐率的同时，还能提高系统的可靠性。
负载均衡虽然是相同设备的重复配置，但与冗余技术有区别，即系统中所有的设备在正常情况下均投入使用，是一种
特殊的冗余。
（4）RAID技术。
RAID（Redundant Array of Inexpensive Disks）技术是针对存储设备而使用的一种冗余技术。
常见的RAID级别有RAID0、RAID1、RAID5，不同级别的RAID技术提供不同的可用性。
在校园网络中采用基于RAID技术的存储设备，能大大提高其可用性。
RAID技术主要应用在校园网的资源子系统的各类服务器上，特别是
应用在存储子系统中，以保证数据安全。
（5）可扩展网络技术。
可扩展弹性网络技术即XRN（eXpandable Resilient Networking），是由3Com公司提出的高可用性千兆以太网核心和聚合主干，采用XRN技术设计的校园网主干，能克服传统采用交换和链路冗余方式实现高可用性时存在的管理复杂和设备利用率低的缺点，从而提供更出色的性能和灵活性。
（6）安全防护技术。
病毒以及恶意攻击对网络的可用性影响非常大，通过在网络中集成诸如防火墙系统、入侵检测系统、防病毒系统以及各种评估平台，可以检测和防止这些不安全因素对网络的影
响，提高网络的可用性。
（7）链路聚合技术。
链路聚合技术亦称主干技术（Trunking）
或捆绑技术（Bonding），其实质是将两台设备间的数条物理链路“组合”成逻辑上的一条数据通路，称为一条聚合链路。
交换机之间物理链路Link 1、Link2和Link3组成一条聚合链路。
该链路在逻辑上是一
个整体，内部的组成和传输数据的细节对上层服务是透明的。
网络高可用性研究是近几年才开始的，随着网络技术的不断普及，网络在人们学习、生活、工作中的地位日益重要，其研究更加深入。
在认识到网络高可用性的重要意义后，一些原来被用来提高系统可靠性的方法和技术也开始应用于提高网络的可用性领域，新技术也不断出现。
因此要提高校园网网络的可用性需要不断更新与完善。
参考文献：
\[1\] 高蕾.计算机网络操作系统结构与功能分析\[J\].中国科技信
息,2005（10）.
\[2\] 徐云娟，章剑.校园网安全技术的研究\[J\].中国科技创新导
刊,2009（1）.
\[3\] \[美\]EVAN MARCUS,HAL STERN.高可用性系统设计\[M\].汪青青，卢祖英，译.北京：清华大学出版社,2005.
Campus Network High Availability Technology Research
Abstract:Campus network has become important teaching platform
and means, improve the usability of campus network, to ensure the normal teaching, improving teaching quality has very important practical significance. This article from the campus network system composition and improving system availability of the key technology to research how to two aspects, more effectively manage campus network, and
effectively protect the campus network availability.
Key Words: Campus Network；Availability；Key Technology。