曹桐桐

【摘要】在网络教育高速发展的今天，校园宽带的使用频率越来越高、应用场景也变得更加多元化，在提升教育质量的同时对于校园宽带的安全性、计费管理功能带来严峻考验。为了能够为校园宽带提供安全可靠的运行管理平台，本文对校园宽带认证计费系统的设计与实现进行深入分析。

【关键词】校园;宽带;计费系统;设计

校园宽带是在网络技术、计算机技术、多媒体技术等现代科学技术的基础上，建立起来的校园网络系统，通过校园网络将分散在不同位置的校园子网络联结在一起形成校园局域网，为学校办公、管理、信息交流提供有效帮助。伴随着我国教育改革的不断深入，校园宽带应用越来越广泛，信息化教学已经成为现代教育工作的主要方式之一。现阶段，我国教育事业得到了快速发展，校园的规模不断扩大，高校扩招使得学生和教师的数量迅速增加，相关配套设施也得到了快速发展，这其中校园网络范围得到了前所未有的提升。通过互联网学生不仅可以与教师进行有效互动，而且可以方便查资料，获取更多元化的学习资源。由此可见，在互联网时代，无论是学生还是教师对于网络具有非常大的依赖性，这些都将给校园宽带管理提出更为严峻考验。因此，如何通过有效的管理方式，提升校园宽带的安全性和可靠性成为人们关注的焦点。本文通过分析传统校园宽带管理现状，针对传统校园宽带管理在安全性、监管措施、投入力度等方面表现得种种弊端，本文提出了利用信息化手段来解决校园宽带认证计费的措施，系统基于IEEE802局域网协议的物理媒体访问特性，给校园局域网提供认证和授权，阻止非法用户对校园网络的访问。

1. 校园宽带管理现状

校园宽带有着非常广泛的業务类型，包括：高校办公、电子多媒体教学、实验室教学、网络图书馆以及科研工作等。校园宽带是信息共享主要平台，连接着教学自网络和学生自网络，再加上高校对于信息的敏感度较高，对于校园宽带的安全性、可靠性有一定要求。传统校园宽带管理采用以太网接入技术，该技术是基于IEEE 802.3标准的局域网管理技术，在校园宽带快速发展的大背景下，以太网技术在管理方面存在较多问题。

1.1 校园宽带管理安全性低

传统以太网技术管理下，随着高校规模不断扩大，宽带覆盖面积进一步延伸，用户使用量激增，使用场景和业务类型越来越复杂，统一管理的难度较大，网络信息传输的安全性越来越突出，一旦用户计算机接入到校园网感染病毒后，将会迅速蔓延至整个校园网络，产生不可估量的影响。

1.2 网络监管措施不力

校园宽带提供了一个高度共享的网络平台，一些校企联合的企业可以通过校园宽带浏览相关资源。校园宽带相对宽松的管理环境会影响网络监管力度，很多校园宽带没有设置有效的网络监管机制，仅仅通过防护墙无法限制内部攻击行为，校园宽带很容易遭到破坏，从而影响使用。

1.3 投入力度不足

校园宽带的建设和管理，相对于其他教育资源而言，投入力度十分有限，尤其是校园宽带的管理维护人员相对欠缺。一些校园甚至没有专业的网络管理人员，有限的人力和物力投入，使得校园宽带的维护和管理工作无法正常有序地进行。

2. 校园宽带认证计费系统设计

校园宽带认证计费系统的设计与实现，主要是为了解决传统以太网管理技术的不足，通过计费和认证两大功能，将校园宽带管理和网络资源有效整合在一起，通过校园宽带认证计费系统建立一个可靠、安全的局域网，提升校园网络管理的效率。校园宽带认证计费系统主要包括用户接入、验证、控制计费等功能，具有较高的实用性和扩展性，可以满足校园宽带计费管理的各项需求，下面就对校园宽带认证计费系统的设计与实现进行深入分析：

2.1 系统设计原则

校园宽带认证计费系统按照国家标准进行设计，遵循实用性、可扩展性、可靠性以及易维护性原则。校园宽带认证计费系统采用标准化设计，便于升级，根据高校的实际需求进行针对性设计，校园宽带认证计费系统需要从接入到数据存储各个系统节点均匀充分考虑可靠性原则，整体结构不存在单点故障，关键业务和存储服务器节点均采用集群或者冗余解决方案。校园宽带认证计费系统支持不同计费类型，包括时间和流量计费，达到规定限制后自动断开，用户无法继续使用校园宽带。同时提供监视功能，对用户上网连接的状态信息进行实时监控，一旦发现非法操作，可以随时结束网络连接。

2.2 系统结构设计

校园宽带认证计费系统结构包括：核心层、汇聚层和接入层。核心层是校园宽带认证计费系统的数据汇聚中心，具有高可靠性的数据传输速率和可靠性。核心交换机实现校园宽带网络的数据传输功能，通常选择三层以上的路由交换机进行设计;汇聚层需要结合校园宽带环境进行设计，用来缓解核心层的流量负担，通常可以作为本地交换系统进行应用。汇聚层交换机可以选择三层或者更高性能的二层交换机，同时，需要支持IEEE802.1x协议标准;接入层用来连接用户设备，具有极强的便利性、易于维护、支持堆叠方式、性价比高等特点。接入层交换机不仅可以支持物理端口认证，并且支持IEEE802.1x协议标准以及VLAN，每个端口可以对8个地址进行认证，是校园宽带认证计费系统的重要基础。校园宽带认证计费系统结构如图1所示：

2.3 硬件、软件设计

校园宽带认证计费系统硬件方面采用HP提供的ProLiant DL140G2服务器，该设备主频2.8GHz，1GB ECC内存，160GB SATA硬盘，并且内置两个千兆网卡。选用更具性价比、安全性能更高的Linux操作系统，给予RADIUS协议开发认证计费系统。

2.4 计费系统数据库设计

校园宽带认证计费系统实现了多样的校园网计费服务，为用户提供了多样化的选择。校园宽带认证计费系统按照宽带使用时间、流量、包月计算上网费用。当系统接收到数据信息后开始对用户进行计费。计费服务数据库获取网络接入服务器的统计信息，根据用户选择的计费策略进行上网费用计算，数据库实时更新数据，如果用户账户没有费用，系统会关闭该用户的宽带端口，使用户无法继续使用校园宽带上网。

2.5 安全性设计

校园宽带认证计费系统的安全性是核心要素，从接入到数据存储的各个节点都应该均匀充分考虑到系统的安全性和可靠性。当系统接收到用户发送的认证请求后，进行合法性检查，如果认证请求合法，系统将会提取用户账号和口令用于认证信息校验和用户身份鉴定，根据规则判断是否给予用戶相关授权。校园宽带认证计费系统具有良好的扩展性，支持国际标准协议，保证不同设备之间的互联互通。为了加强高校学生网络管理，校园宽带认证计费系统可以对使用校园互联网的学生进行准确定位，对宽带使用情况进行实时监控，了解用户访问内容，并进行功能授权。

3. 校园宽带认证计费系统的应用

校园宽带认证计费系统为校园局域网提供了安全稳定的环境感知机制，对校园宽带进行规范化管理，进一步构建了安全、可靠的校园网络环境。在系统应用过程中，不仅可以实现对校园宽带的合理计费，而且还提供报表查询功能，包括用户查询、账户余额查询、账单汇总等，方便校园网络的科学化管理。同时用户也可以通过浏览器查询上网记录、计费账单、充值缴费记录、账户余额等信息。

根据校园用户的不同需求，校园宽带认证计费系统可以采用客制化定制的方式，为广大的校园宽带用户提供最有效的接入控制以及网络服务体验功能。校园宽带认证计费系统支持多种认证方式同时混合使用，也可以设置只允许一种认证方式。学校可以根据实际情况进行灵活设置，在具体实施过程中，可以采用网络浏览器登陆方式，待正式投入运营时，逐步切换到客户端方式。在校园宽带网络中提供一种基于端口、认证、计费业务的管理方式，无需安装任何客户端软件，就可以快速的完成整个校园宽带的认证和计费工作。

4. 总结

综上所述，随着互联网教学技术的不断发展和提高，高校对于网络教育的需求越来越普遍和旺盛。为了能够更好的管理校园宽带，科学、合理的利用好校园网络资源，校园宽带认证计费系统应运而生。本文分析了校园宽带管理现状，从安全性、监控措施以及投入力度三个方面分析了校园宽带管理的弊端，并在此基础上讨论了校园宽带认证计费系统的设计与实现。校园宽带认证计费系统是一种专用互联网接入的智能化设备，部署在接入层，会聚层和核心层的出口，支持分布式接入，适用于校园局域网，大型小区的宽带运营，负责用户的认证，授权，数据采集，实时控制和执行各种网络，校园宽带认证计费系统可以将数据传送到后台进行处理，配合管理软件组成宽带接入认证管理平台。

参考文献：

[1]史丽雯，王选遥.数字化校园宽带认证计费技术[J].数字技术与应用.2015（10）

[2]宋国亮，李健.基于JavaEE技术网上在线考试系统[J].信息与电脑（理论版）.2015（08）

[3]马云龙，张千里，姜彩萍，王继龙.新一代万兆双栈认证计费系统的研究与实现[J].计算机工程. 2015（03）

[4]陆扬，付斌，游江.W5100在单片机实现以太网通信中的应用[J].黑龙江科技信息.2011（05）

[5]田志英，廖晓群，赵安新.校园网认证计费系统的研究与实现[J].计算机技术与发展.2010（05）