虛擬網技術在校園網中的應用

鄭州市經濟貿易學校計算機系 王松波

隨著計算機網絡規模的不斷擴大和網上傳輸數據量的迅速增長，傳統的基于集線器與路由器所構成的局域網已經不能滿足規模日益擴大的網絡要求，主要原因有兩方面：一方面是人們對信息資源有了更高的要求，比如更大的音視頻文件和數據傳輸需求，另一方面也是是因為各站點共享信道引起信道沖突和廣播風暴，傳統路由器基于軟件轉發的低效率等原因會造成網絡性能的嚴重降低。因此在現有的網絡環境和數據信息需求的條件下如何合理地安排網絡體系結構成為計算機網絡界研究的重點之一。VLAN技術正是在這一背景下成為了當前局域網特別是校園網的一項關鍵應用，可以說，當前網絡的發展正在向以交換為中心的虛擬交換網絡方向發展。對于大部分學校來說，校園網絡的發展也非常迅速，剛開始都是學校內部使用個局域網，到后來都是能夠和internet相連的國際互聯網絡。網絡從無到有，從局域網到廣域網，網絡的迅速發展給學校的教育教學帶來了很大的方便。如何改變傳統網絡的體系結構弊，讓有限的資源盡可能滿足各種不同的服務需求。特別是如何滿足校園網中越來越多的數據傳輸傳輸和信息的安全問題？作者在實際工作中也遇到了類似的問題，針對出現的問題的我提出了自己的解決方法。有不當之處請不吝賜教。

1、鄭州市經濟貿易學校網絡的概況

我單位的計算機網絡組建的比較早。在1997年就組建了當時比較流行的NOVELL網絡，后來又組建了NT網絡。當時的這兩個網絡都是局域網，沒有和外部INTERNET相連。主要是利用服務器／工作站的工作方式，當時的教學軟件都放在了服務器上，學生機配置比較低，使用的是無盤工作站，網絡啟動后都是使用了服務器上的數據和信息，當時的網絡管理比較簡單。在2001年學校由鄭州市教育局統一組織接入了INTERNET網絡，是我校進入廣域網的開始。網絡管理的任務就變得復雜，特別是近幾年我們學校又新建了很多實驗室，現在共有7個網絡實驗室，有近500臺電腦同時上網。并且在每個辦公室和每個教室都有寬帶的接入點。老師和學生都可以隨時使用信息插座提供的接入點進行上網。尤其是在2005年學校的家屬院網絡接入了校園網，家屬院網絡的接入給網絡的管理帶來了更大的挑戰。因為家屬院里面的人員復雜，上網的時段、上網所需的帶寬以及訪問的網站都有很多不確定性。在管理的過程中也遇到了很多問題，其中最突出的問題就是信息的安全性問題。在網絡的使用上經常的出現病毒的泛濫，用戶信息被盜用的情況。

2、網絡管理中出現的問題

我們學校的網絡由辦公樓子網，實驗樓子網和家屬院子網構成。辦公樓子網主要是老師辦公時使用的網絡，每個辦公室都有網絡的接入點若干，有的辦公室使用8口的小交換機進行擴展。辦公室子網主要特點是帶寬要求不是很高，大部分的工作時段都是在上班的時間，信息的安全性比較高，由于各個辦公室要相互的傳送資料，要求有比較好的資源共享功能。實驗樓子網是學校里面使用帶寬最高的部分，里面有非常多機器同時上網，并且對網絡的需求比較豐富，不同的課程對網絡有不同的需求，他的帶寬主要集中在上課的時段，由于機房里面的USB端口沒有禁用，學生可以隨意的使用USB接口來接入外部設備。特別是在晚自習的時候對學生自由開放，學生可以在機房中實習他們白天學習的任意課程，有同學就帶著U盤來來回的拷貝東西，這樣就容易造成各種各樣病毒的侵入。家屬院的網絡要求帶寬較高，它要求的時段不太固定，白天黑夜都有上網的，他訪問信息的安全性處于上述兩者的中間。但是它一旦出現病毒等故障時比較難以排查。不像學校機房里面可以將某個機房單獨斷掉網絡來隔離故障。

有一段時間，網絡中ARP病毒盛行。特別是在學校的機房中，在上一次課的時候會多次的被病毒侵擾，只要一個網絡中的某一臺機器中了ARP病毒，那么整個校園網都無法上網。對于學校實驗室的機器可以安裝還原卡進行系統復原，并且在病毒出現的時候可以很準確地對機房甚至某臺機器進行定位。但是對家屬院里的機器卻很難控制。首先無法在時間的準確把握，家屬院中的機器首先沒有一個上網的固定時間，有可能在上班時間，也有可能在半夜，所以你不可能去跟蹤誰家的機器中毒了。其次很難發現到底是誰家的機器中毒了，并且即便是好不容易定位到某一戶中，你也很難去把這個病毒給清除。

3、使用虛擬網絡來解決面臨的問題

為了解決這個問題，我想到了虛擬網技術。我們單位使用的是銳捷產品，核心交換機是銳捷RG-S3760-24，二層交換機使用的是銳捷RGS2328G。我在三層交換機上進行了如下的配置：

RG-S3760(CONFIG)# VLAN 10

RG-S3760(CONFIG-VLAN)# NAME BANGONG

RG-S3760(CONFIG-VLAN)#EXIT

RG-S3760(CONFIG)# VLAN 20

RG-S3760(CONFIG-VLAN)# NAME SHIYAN

RG-S3760(CONFIG-VLAN)#EXIT

RG-S3760(CONFIG)# VLAN 30

RG-S3760(CONFIG-VLAN)# NAME JIASHU

RG-S3760(CONFIG-VLAN)# EXIT

RG-S3760(CONFIG)# INTERFACE RANGE FASTETHERNET 0/1-6

RG-S3760(CONFIG)# SWITCHPORT MODE ACCESS

RG-S3760(CONFIG)# SWITCHPORT ACCESS VLAN 10

以此類推將交換機的端口分別的分配給三個不同的子網。

這樣我們就在三層交換機上為辦公室、實驗樓和家屬院分別建立了BANGONG、 SHIYAN和JIASHU三個虛擬網，并且將三層交換機的1-6端口分給了BANGONG虛擬網，類似的將7-14端口分給SHIYAN虛擬網，將15-21端口分給JIASHU虛擬網。同時在二層交換機上也做上類似的虛擬網設置。從辦公室、實驗樓和家屬院的網線都按照要求接入自己的虛擬網絡。這樣就把我們學校的網絡分成了三個虛擬網。三個虛擬網絡相對獨立，在功能上都很完備，在信息的傳輸都比較安全。每個子網都只能在自己的網絡內傳輸數據，有效的隔離了廣播信息和病毒的泛濫。

4、使用虛擬網絡管理的后果

使用虛擬網絡極大的方便了管理。 劃分的三個虛擬網有效的分離了各個局域網之間的廣播風暴，特別在我們學校的家屬院中再出現的ARP病毒將會被限制在家屬院子網的范圍內，對教學和辦公都不會產生影響。在學生機房里面出現的病毒事件也不會影響到老師的辦公室和家屬院的網絡使用。虛擬網的使用同時也提高了網絡資源的安全性，通過設置我設定家屬院的機器不能訪問學校的FTP和WWW服務器，這樣就保證了學校信息的安全性，而辦公子網和實驗室子網在訪問時卻不受任何的影響。這對于有效的利用網絡資源非常有利。

同時通過將校園網絡劃分為虛擬子網，可以強化網絡管理和網絡安全，控制不必要的數據廣播。數據廣播在網絡中起著非常重要的作用，隨著校園網內的計算機數量的增加，VOD視頻點播在課堂教學上的大量應用，廣播包的數量也會急劇增加，當廣播包的數量占到總量的30%時，網絡的傳輸效率將會明顯下降。特別是當某網絡設備出現故障后，會不停地向網絡發送廣播，從而導致網絡風暴，使網絡通信陷于癱瘓。當校園網絡內計算機數超過200臺后，就需要采取措施將網絡分隔開來，將一個大的廣播域劃分成若干個小的廣播域。

我們學校的校園網具有用戶多、通信量大、通信種類多樣化的特點。在傳統結構的校園網設計中由于學校內部建筑較多，教學科研、行政管理、實驗室和家屬院的信息點相對分散，不利于校園內部IP地址的分配。使用VLAN后就保證系統的安全性，同時也方便了網絡的管理和使用。

[1]謝希仁.計算機網絡(第二版)[M].北京:電子工業出版社,2001.

[2]陳應明.計算機網絡與應用[M].冶金工業出版社,2005.

[3]林全新,周圍.計算機網絡工程[M].人民郵電出版社,2003.

[4]雷震甲.網絡工程師教程[M].北京:清華大學出版社,2006.

[5]張恒杰,曹雋.計算機網絡工程[M].大連理工大學出版社,2006.