计算机网络在校园网中的应用

摘　要：近年来，计算机技术和网络技术迅速发展，在全球掀起了一股信息化建设的高潮，全球上亿计算机联入国际互联网，庞大的信息资源涉及了人类所面对和从事的各个领域、行业及社会服务方面的信息。与此同时，\"数字化校园\"的概念也迅速步入各大中小学校，本文从网络技术的角度，运用网格理念，对校园网内资源的共享和管理进行了探讨，提出了新的技术解决方案。

关键词：网络技术； 数据共享； 数字化校园； 信息管理

1.引言

 校园网是在学校范围内，在一定的教育思想和理论指导下，为学校教学、科研和管理等教育提供资源共享、信息交流和协同工作的计算机网络。近年来，校园网在我国得到了极大的发展，极大的满足了我国大中小学内部的资源共享、信息交流和协同工作的需求。但是，随着信息化程度的不断提高，现有的校园网络系统已经不能满足教育资源共享和信息交流的需要，如何提高校园网应用能力，加强数据管理和资源共享，打造数字化校园，成为校园网应用中迫切需要解决的问题。下面，本人从网络技术的角度，运用"网格"理念，对校园网内资源的共享和管理进行探讨。

2.我国传统校园网络系统存在的问题

 早期由于信息化程度不高，需要共享的资源并不多，传统的校园网络系统已经能够满足，但随着教育信息化程度的不断提高，信息资源迅速增加，传统的校园网络系统由于结构复杂，在不同系统之间进行大量数据资源的共享和操作变得十分困难，在各异构系统间也难以实现有效的资源管理，比如教务管理系统、办公自动化系统、学校图书馆资源、学生电脑信息资源等。此外，硬件配置基础落后，服务器差，既难以满足信息处理和共享在运行速度上的需求，也难以满足大量信息、资料在存储方面的需求。

3. 什么是"网格"

 网格是一种能带来巨大处理、存储能力和其他IT资源的新型网络，通过共享网络将不同地点的大量计算机联结起来，形成虚拟的超级计算机，融合各处计算机的多余处理器能力，从而为数据共享、信息交流、资源管理提供强大的处理能力。简单说来，网格技术就是将整个网域范围整合为一台巨大的超级计算机，以实现计算资源、存储资源、信息资源、专家资源的全面共享。而校园网中所应用的，即是地区性的网格，我们称之为校园网格。

4.将网格技术融入校园网的基本理念

 网格的根本特征是资源共享，而不是网络内计算机的多少，也不是网络的规模。对于校园网来说，大量的信息资源，包括教务管理系统、办公自动化系统、图书馆资源、学生计算机资源等，这些潜在的庞大的可共享信息资源存储在不同的系统之中，不同系统之间的资源要在传统校园网内实现共享管理是比较困难的。要在传统校园网内融入网格技术，需要从硬件和软件方面，对校园网进行全方位的重新设计重新组网，将学生、教师、图书馆、教务网等统一起来，以使整个校园网在统一的网格构架内，为逻辑共享打下基础。硬件方面，需要对网络连线、路由设备等进行升级，建立底层支持。软件方面需要按专门的网格体系建立服务端和客户端，并设计高效的索引机制和搜索机制，规划客户端共享资源的方式，并运用数据挖掘技术、检索技术、P2P对等传输技术，构建出一个虚拟的巨大的资源库和硬盘空间。

5. 校园网网格技术解决方案

5.1 网格构架设计

 开放网格体系结构OGSA被公认为优秀的网格结构，其公共的标准系结构以网格服务为核心理念，将网格服务看作是特殊的WEB服务，以服务为中心，采用分布式交互和计算体系结构，从而确保各异构系统间的互操作性，实现不同类型系统间的通信和信息共享。要实现OGSA网格体系结构，可以采用OGSI（开放网格服务基础设施）标准，设计各服务间的接口和主协议标准。对于现有的校园网络体系，可采用千兆骨干网络、百兆网线到终端的方案，采用分布式三层交换体系构架，实现高带宽和高扩展性和管理性，用于资源存储的磁盘阵列，可以包含学校最大的资源库和存储空间--校园图书馆，从而提供庞大的信息共享基础，供网内用户使用，而另一个共享资料库，则为外层构架中的各学生电脑群。

5.2 软件体系设计构架

 要实现整个校园网内资源的共享和管理，除了硬件设务和网络线路的构架外，还需要提供软件体系支持，以满足学校服务器索引、终端机信息更新、网络流量控制等问题。

 服务器端索引机制的设计，需要考虑到学校图书馆资源、各部门资源、教师电脑资源、学生电脑资源的网上共享，要在这个庞大复杂的体系内实现数据共享和管理，是一件很困难的事，在这儿，我们可以采用服务器加客户端的模式，采用数据挖掘和倒排索引技术，利用服务器端提供高效灵活的信息检索能力。在数掘挖掘过程中，首先需要确定业务对象，清晰的定义业务问题，设计出针对校园网特点的挖掘结构。在数据准备和倒排索引结构建立机制中，需要综合考虑数据选择、数据预处理和数据转换三个方面，对客户端发送的资源地址列表进行预处理，研究数据质量，为进一步分析和挖掘操作类型作准备，将数据转换成符合分析需要的格式。对于教师和学生电脑，可以根据楼层号和院系班级分IP地址段建立多级索引目录，对用户经常搜索的关键词进行映射，建立倒排索引。

5.3 校园网内资源共享安全

 网格系统机制下，校园网内资源的存储、传输安全问题，是校园网可靠运行的关键。在网内资源存储方面，我们采用分散节点映射机制，形成一个统一入网的虚拟机器，使服务器得到各节点共享资源的路径，建立数据库汇总在服务器上进行搜索，当客户端发出请求时，所得到只是资源而不是资源的来路，从而提高网络利用效率，提高资源下载速度。对于资源传输带宽的控制，在网格系统中，客户在搜索信息时，只需要从服务器获得资源的存储路径，直接同目标机器建立对等连接来实现资源的传输，这种传输方法会用到资源节点的网络资源，所以必须利用针对节点传输的算法，以使结点传输不致于影响到结点的工作性能。传统的TCP/IP协议是网络中最典型的模型，采用端对端的拥塞控制机制，用先来先服务的调度算法和尾部丢弃策略来处理网络拥塞，但这种方法在信息量急剧增长的情况下，其拥塞控制机制和调度机制将不再有效，而需要从路由器和交换机自身出发提升拥塞处理能力。在这里，我们采用基于队列的模糊拥塞控制算法，对影音数据流进行限制传输的办法，建立模糊拥塞控制模型，对单个发生拥塞的数据流进行一定概率的惩罚性丢包，在全局发生拥塞时进行全局性随机丢包，有效的隔离和保护未发生拥塞的连接。

参考文献：

[1] 王非，郑晓薇，《基于网格技术的网络教学系统的研究与设计》，自然科学，2009.1

[2] 庞增栓，《计算机网格技术的应用及发展》，科技创新导报，2009.15

[3] 郭向勇，吴光斌，《构建基于跨平台检索技术的校园网多媒体资源库》，计算机工程，2002.5

[4] 方路平，刘世华，陈盼，《NS-2网络模拟基础与应用》，国防工业出版社，2008