構建信息高速路助力教育信息化應用全面開展

馮有文

2012年，全國教育信息化工作電視電話會議首次明確：“十二五”期間，要以建設好“三通兩平臺”，即 “寬帶網絡校校通、優質資源班班通、網絡學習空間人人通”，建設教育資源公共服務平臺和教育管理公共服務平臺。為此，河南焦作市在原有基礎上再次加大了對教育城域網升級改造力度，成效顯著。截至2014年底，焦作教育城域網全面覆蓋全市所有中小學校和教學點，互聯網出口總帶寬達到7000M。管理規范、高效運行的信息高速網絡，為全市教育信息化全面應用奠定了堅實的網絡基礎。

認真調研，確定教育城域網建設為首要任務

2000年，教育部決定在中小學實施 “校校通”工程，目標是用5～10年時間，使全國90%左右的獨立建制的中小學校能夠上網，使中小學師生都能共享網上教育資源，提高所有中小學的教育教學質量，使全體教師能普遍接受旨在提高實施素質教育水平和能力的繼續教育。面對這一龐大的系統工程，需要解決的實際問題繁雜，主要體現在三個方面，一是如何完成數量眾多的中小學校園網建設任務所需的資金籌措；二是如何提高已建校園網利用率和發揮校園網作用；三是如何有效保障校園網絡實現校校互連和與互聯網等外界網絡互通。經過詳細調查研究，整體推進全市教育城域網是解決這些問題的有效途徑之一。據此，焦作市教育局決定將焦作教育城域網建設作為切入點，促進教育信息化全面快速發展。

頂層設計，制定教育城域網總體建設方案

教育城域網是通過寬帶骨干網連接，覆蓋市、縣、校三級教育機構，具有遠程教學、資源共享、信息交換等功能，能夠滿足實時視頻傳輸的高帶寬信息網絡系統。教育城域網的網絡架構非常重要，直接影響教育信息化各種應用系統的順利開展。焦作教育城域網建設總體目標是：遵循“五統一”原則，將全市所有教育機構，包括全部中小學連接到同一個網絡中，構建一個區域內各單位充分互聯互動，信息高速運轉的基礎性網絡架構。

1. 網絡架構統一設計

焦作教育城域網主要遵循“三層架構”方式進行網絡建設，即核心骨干層、匯聚層和接入層。

（1）核心骨干層建設。由分別部署在多個運營商和市教育局網絡中心的多臺核心交換機組成，為全網數據高速交換提供保障。隨著教育信息化應用系統種類日益增加，特別是教育教學音視頻等多媒體應用越來越廣泛，大量數據需要通過核心層設備進行轉換。如果核心層設備數據處理能力較低，勢必影響整個城域網運行狀況。焦作市教育城域網配備了三臺具備高可靠性、高安全性、高可管理性的核心交換機，各個核心交換機之間高速互聯，帶寬不斷增加，從原來2000兆擴展到目前的萬兆，有效滿足了全市各種教育教學信息化應用系統的需求。

（2）匯聚層建設。匯聚層設備主要包括市級匯聚交換機和縣級匯聚交換機兩部分，分別部署運行在各運營商市、縣兩級網絡機房，各縣（市）區中小學校光纖線路就近接入到縣級匯聚交換機。各縣級匯聚交換機以裸光纖方式直連到市級匯聚交換機。

（3）接入層建設。接入層設備主要包括各學校出口路由器和防火墻等設備。根據中小學規模大小，我市分別采用了兩種方式將中小學網絡接入教育城域網。規模較大的中小學安裝專業硬件路由器或防火墻，接入教育城域網。規模小的學校利用普通計算機，安裝雙網卡和Linux系統組裝成一臺簡易路由器，接入教育城域網。

2. 網絡IP地址統一分配

為實現數據高速交換，焦作教育城域網采取“網內路由、內外轉換”策略，對全市接入單位的內外網IP地址實行統一分配。

（1）公網IP地址分配。為每個接入單位分配兩個公網IP地址，一個公網IP地址用于一個接入單位內外IP地址轉換，在城域網出口防火墻上配置接入單位所有內部IP轉換成同這個公網IP后訪問互聯網；另一個公網IP地址保障接入單位對外提供信息服務，比如供學校建設門戶網站、提高FTP服務時使用。

（2）內部IP地址分配。焦作教育城域網內部IP地址采用172.16-31.X.X地址段。為便于管理，按服務器區、縣（市）區分配不同地址段實行層層分配，如服務器區的IP地址段統一為172.16.2.X，A縣的IP地址段為172.23.X.X，B縣的IP地址段為172.24.X.X；又根據學校終端擁有量，分配若干個C的內部IP地址，如A縣教育局上網設備數量一般不會超過256臺，可分配一個C的IP地址段，如172.23.0.0-172.23.1.255；A縣一中的上網設備數量較多，可分配4個C的IP地址段，如172.23.4.0-172.23.7.255。

（3）網絡設備管理IP地址分配。為方便快捷地對網絡設備進行管理，教育城域網必須為每個網絡設備分配有別于網內終端設備的IP地址。按縣（市）區不同，焦作教育城域網對各縣的網絡設備分配了不同的IP地址，如A縣的網絡設備IP地址段為10.0.7.0-7.255，B縣的網絡設備IP地址段為10.0.8.0-8.255。

（4）學校虛擬局域網（VLAN）IP地址分配。為保障網絡安全，控制不必要數據廣播，焦作教育城域網為每個接入單位劃分一個獨立VLAN，并分配一對路由IP地址，如A縣教育局VLAN的路由地址是10.0.7.1/30，A縣一中VLAN的路由地址是10.0.7.9/30。

3. 網絡出口統一管理

根據市教育局要求，焦作教育城域網網絡出口是全網與互聯網等外部網絡互聯互通的唯一出口，學校不再另設互聯網出口。所有中小學校無論租用任何運營商光纖線路，這條線路最終都必須匯聚到教育城域網網絡中心，這樣就大大降低對學校技術人員水平、機房建設標準等要求。

4. 信息安全統一規范

焦作市教育局非常重視中小學校網絡信息安全，通過加強技防措施，統一規范了校園網絡信息安全保障管理。我市要求規模大的學校使用硬件安全設備；規模小的學校統一采用由市教育局和公司聯合開發的軟件安全系統。

5. 數據中心統一建設

2008年，基于服務器虛擬技術，焦作教育城域網建成集約程度較高的數據中心，提高了服務器、存儲等硬件設備利用率，提高了業務持續能力，降低了數據中心運行維護成本。為薄弱學校、農村中小學提供虛擬服務器，供其建立門戶網站和FTP服務器，既滿足了學校信息化發展需要，又能做到節能環保。

措施得力，保障教育城域網建設順利實施

1. 加強領導，提高認識

2003年，焦作市教育局成立了教育信息化領導小組，領導小組辦公室設在電教館，統一領導、協調和管理全市中小學教育信息化工作。2013年，為更好地協調全市各部門共同推進教育信息化，焦作市人民政府成立了焦作市教育信息化工作領導小組，分管副市長任組長，教育、發改、財政、工信、科技、文廣新聞等部門為成員。目前，各縣（市、區）教育局均組建了教育信息化工作管理機構，形成了教育局“一把手”親自抓，有關科室共同參與、協同推進的教育信息化管理體制。

2. 加大培訓，組建隊伍

為保障城域網高效運行，培養一支專業化管理隊伍必不可少，網絡管理屬于比較專業的崗位，對管理人員技術性要求較高。中小學校，特別是農村中小學校，這種人才尤其短缺，大多數是由數學、物理、體育等學科老師兼任網絡管理員。針對這種狀況，我們分批分層次開展了網絡管理員技術培訓，提高了他們技術水平和管理能力。十年來，我市已經建立了一支相對穩定的技術隊伍。同時，市教育局要求學校將網絡管理工作量列入績效考核，并高于一般教師工作量，充分調動了技術人員工作積極性，有力保障了學校網絡和設備的正常運行。

3. 強化支撐，高效管理

一是研發專門系統，加強學校網絡信息安全。針對一些終端數量少、資金有限的農村中小學校，市教育局采用政企合作方式，專門開發了一套價格便宜、性能優良的上網日志記錄軟件，滿足了學校日常網絡安全管理需求。二是設計簡易路由器，降低學校網絡運行成本。由于資金有限，農村中小學校難以購買專門的網絡出口路由設備。經過多次技術論證，在一臺有雙網卡的普通計算機上安裝Linux系統，就可將其改裝成一款簡易路由器。利用價格低廉的普通設備實現了價格昂貴的專用設備的路由功能。此項工作不僅盤活了學校閑置設備，滿足了學校上網需求，還大大減少了學校購置設備資金。三是借助第三方平臺，加強技術人員溝通交流。建立焦作教育網絡管理QQ群、微信群等，為學校網絡管理員搭建溝通交流平臺。提高了工作效率，節約了辦公成本，促進技術人員管理水平提升。

4. 加強督導，保障安全

一是市教育局每年都將教育城域網建設工作納入責任目標考核項目，督導部門對各縣（市、區）教育城域網建設情況開展督導評估，并計入年終督導考核總分。二是成立了各級網絡安全領導小組，建立各種網絡安全制度，按照“誰運行誰負責、誰主管誰負責”的原則，要求各單位分工明確，責任到人。

政企合作，確保教育城域網持續穩定運行

多年來，我市不斷探索采用“企業投資建設，學校購買服務”方式促進我市教育信息化快速發展。市教育局與運營商合作共建教育城域網的模式大致經歷了兩個階段。

1. 單一合作模式階段（2002-2012年）

2002年，我們考察了多家網絡運營商，就光纖覆蓋面、互聯網出口帶寬、技術實力、資費標準、服務能力等方面進行了綜合評估，最終選擇了一家運營商承建焦作教育城域網。雙方簽訂了第一個五年合作協議，采用虛擬VLAN方式建成了第一代教育城域網，覆蓋了全市規模較大的中小學校。2007年，雙方繼續簽訂了第二個五年期合作協議，建成第二代教育城域網，由虛擬網改造成物理專網，出口帶寬從1000兆升級到2000兆，學校接入網絡資費大幅降低。2013年4月份，雙方簽訂第三個五年期合作協議，出口帶寬也擴展到了4000兆。根據協議，農村中小學校接入費用實行優惠，大大地縮小了城鄉學校網絡數字鴻溝，促進了教育均衡發展。

2. 有序競爭模式階段（2013至今）

隨著其他運營商數據業務，尤其是基礎數據網絡不斷完善，運營商之間的網絡環境差距不斷縮小，在價格、接入帶寬和服務質量等方面形成了競爭局面。根據這種情況，2014年市教育局引進競爭機制，開放教育市場，允許其他運營商參與焦作教育城域網及其網絡中心建設。各縣（市）區按本地不同情況，允許學校自由選擇服務質量高、光纖線路好、上網資費低的運營商進行合作。通過公正、公平的有效競爭，降低了中小學校和其他教育機構網絡租賃費用。雖有多個運營商提供網絡線路，但都按要求將其鏈接到市教育局數據中心，匯入焦作教育城域網，確保了我市教育城域網持續、穩定、高效運行。

焦作教育城域網的建成，為信息技術與學科教學融合以及各種教學信息化應用提供了堅實網絡基礎。目前，已經有10余種地方特色應用運行于教育城域網上，如用戶統一認證與單點登錄系統、全市教育綜合管理信息系統、網絡閱卷及成績分析系統、師生網絡學習空間人人通、中小學教學質量評估系統、中小學家校互動系統和教育城域網運維管理系統等，應用效果明顯。教育公文流轉、學生信息、教職工信息、校產、考試、大賽活動管理等業務均已實現信息化管理，有力促進了焦作教育均衡發展和教育質量提升。

（作者單位：河南焦作市電化教育中心）