中小型图书馆——网络环境建设探讨，本文主要内容关键词为：图书馆论文,环境论文,网络论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在新的世纪到来之际，随着Internet技术的发展与成熟，全球范围内掀起了信息革命的浪潮，同时也对图书馆事业提供了机遇、提出了挑战。而信息多元化的需求，促使图书馆网络体系结构由单一封闭的内部局域网向开放式、多功能、高速化、智能化的综合广域网络模式发展。
我国拥有数量众多且分布广泛的中小型图书馆，藏书量在百万册以下，读者在数千人之间，建设怎样的网络系统结构才能既跟上信息时代发展的要求，又适合中小型图书馆自动化工作需要，实用高效具有发展性？应该说采用国际上先进、成熟的局域网技术，结合Internet构筑图书馆的Intranet网络系统结构是中小型图书馆的设计思想。下面就一些技术特点和系统结构进行探讨。
1、 网络技术概述
1.1 局域网模型
现在主要的高速局域网技术有：FDDI（光纤分布式数据接口）、Fast Ethernet（快速以太网）、ATM（异上传输模式）和千兆以太网等。传统的局域网技术是基于共享方式的，这种网络常常会遇到瓶颈问题，特别是在使用最广泛的以太网中，由于介质访问采用竞争方式，随着网络节点的增加，碰撞次数也随着增加，后退时间成指数上升，很容易造成网络阻塞。从1993年开始，出现了局域网交换设备。从网络交换产品的形态来看，交换产品分为以下三种：端口交换、信元交换和帧交换。
· 端口交换技术出现在插槽式集线器中，是基于OSI第一层（物理层）上完成的，是网络系统的早期产品，不能实现真正意义上的交换。
· 信元交换的基本思想是采用固定长度的信元进行交换，可用硬件完成，大大提高交换速度。目前信元交换的实际应用标准是ATM。ATM是近年来数据通讯技术的最新进展，它的频带宽、通讯速度快，是多媒体通讯的理想产品。
· 帧交换是目前应用最广泛的局域网交换技术，它提供并行传送机制，减少网络碰撞冲突域，获得较高带宽。目前千兆以太网就是以帧交换技术为基础的。由于该技术不改变传统以太网的帧结构、网络协议、桌面应用、操作系统和布线系统，可以实现帧交换同虚拟网(VLAN)相结合技术，提高网络传输效率和网络安全可靠性，因此正在迅速成为许多网络系统的首选技术方案。
目前ATM和以IP为代表的以太网技术之间存在比较大的分歧和争议，集中地表现为电信和计算机两大行业之争。但随着Internet的迅速发展、IP电话的风潮、基于帧结构的IP交换路由器技术相对成熟，IP技术逐渐在上层应用中占主导地位，并且继续向实时应用和宽带应用领域扩展，因此结合图书馆自身的特点，同时针对中小型图书馆的技术力量、投资规模和系统的可扩充性、可发展性，应采用以IP为代表的交换型以太网。而以太网中千兆以太网技术已经成熟，其有良好的伸缩性和扩展性，能从标准10M以太网到快速以太网(100M)，直到千兆以太网实现平滑过渡，最大可能地保护用户的投资，具有极好的性能价格比，所以建议图书馆的骨干网使用千兆交换技术，使之具有更长的发展前景。
1.2 虚拟局域网(VLAN)与第三层(L3)交换技术
在局域网(LAN)交换技术中，虚拟局域网(VLAN)是一种迅速发展的技术，此种技术的核心是通过路由和交换设备在网络的物理拓扑结构基础上，划分虚拟工作组组成逻辑网络。这样的分组可以按端口分，也可以按不同的用户来区分，更可以按用户的不同应用来分。采用VLAN技术可给图书馆网络环境提供优良的性能和方便的管理手段：
· 广播控制—可把广播限制在各个VLAN范围内，减少整个网络范围内广播包的传输，提高网络传输效率。
· 网络配置—网络配置简单，易于维护。例如将某台设备由一个网段移植到另一个网段，不需改变跳线，只需通过交换机软件就可实现。
· 网络安全—由于各VLAN之间通信相对隔离，必须通过路由器转发或利用具有第三层交换功能的局域网络交换实现，这就为高级的安全控制提供了可能。
VLAN之间的数据传送可以通过路由器来完成。路由器是OSI七层网络模型中第三层的设备。它在网络中收到任何一个数据包，就要将该数据包第二层（数据链路层）的信息去掉（“拆包”），查看第三层信息，然后根据路由表确定数据包的路由并进行安全检查，最后再进行第二层信息封装（“打包”），将数据包转发。
新型结构高性能第三层交换器是将交换技术和路由技术结合在一起，它克服了传统路由器作为LAN主干带来的瓶颈问题，主要应用在园区和大楼LAN组网环境中，是目前网络设计中常用的方法，它使数据转发接近或达到理论线速。
2、网络方案规划与设计
2.1 指导思想与设计原则
针对中小型图书馆的投资规模、技术力量、内部结构等特点，在网络环境建设中应遵循以下指导思想和设计原则：
· 先进性—设计的网络在技术上要求体现高度的先进性，应保证系统10年左右的时效，要求在网络构架、硬件设备、传输速率、协议选择、安全控制和虚拟网划分等各个方面充分体现网络系统的先进性。
· 开放性—应遵循各种国际标准，采用国际上成熟的组网技术及业界主流产品，使系统具有更强的发展性和生命力。
· 灵活性—对网络的设计要考虑到既可以支持未来出现的新技术，又可以充分保证对已经存在的现有网络设备及应用的互连，最大限度地保护用户投资。
· 可扩充性—避免重复投资，应具备随着应用规模的扩大可以不断扩充的能力。
· 可靠性—对于系统中的关键节点要考虑各种备份手段，避免因发生故障而影响整个系统的正常运转。
· 安全性—在网络设计时，要从内部访问控制和外部防火墙两方面保证图书馆信息系统的安全。
· 经济性—应着重投资效益，以求得最大性能价格比。
2.2 网络技术选型
中小型图书馆网络系统应采用交换式千兆以太网技术。主干用光纤或超五类非屏蔽双绞线(UTP)进行结构化布线。如果馆内各部门位置较集中，如在一栋建筑物内，信息节点不超过100米，则主干线可使用UTP，否则应使用光纤。光纤系统具有低功耗、低衰减性、不受电磁干扰和更宽的带宽潜力，并且成本价格并不是很高，建议主干线使用光纤，各分支结构使用UTP，实现百兆交换到桌面。目前光纤分为多模光纤和单模光纤。多模光纤柔韧性好，适合建筑物内使用。在全双工模式下，最大传输距离为550米。单模光纤质地坚硬，不易磨损，抗干扰性强，传输距离可达5公里，适合于园区和建筑物间使用。
图书馆内要实现采访编目、流通、期刊、检索、电子阅览、咨询和事务管理，以及提供DNS服务、WWW服务和FTP、BBS、NEWS等，同时还有部分多媒体的应用，造成馆内外用户对图书馆信息频繁访问，在图书馆网络系统中数据传输量很大，因此可根据传输数据的性质、流量、所占的带宽来划分各个独立的子网，形成各自的广播域。如将采编、流通、期刊划归一个子网；电子阅览、多媒体应用划归另一个子网；提供的Internet的服务划归到第三个子网中。各子网间的信息交换可通过主干路由器进行，并采用L3交换器。
2.3 网络实施方案和设备选型
现在市场上以太网交换器产品繁杂，不仅生产厂家多、型号多，在交换器的架构、性能以及功能上也是层次交错，呈现出不同档次。目前比较合理、先进的交换器是厢体模块式架构所组成的交换器，不仅结构完善紧凑，而且扩展和管理方便。世界上有几大网络产品专业厂商，技术领先的有Cisco、3COM和Bay等，他们的产品系列齐全，配置灵活，质量可靠，有良好的售后服务，因此在选型时尽量使用这几家产品。下面介绍几种千兆网组网方案：
使用Cisco公司新近推出的支持第三层交换的千兆以太网交换器WS-4908G作为核心交换器，它具有8个1000-BaseX（GBIC插槽），可热插拔模块，使用千兆模块可以连接上一级网络，可以与其它局域网相连，也可以连接二级网络。二级交换器可使用Cisco公司的Catalyst 3548XL或2948G，能够提供48口10/100M端口和2个模块化的千兆以太网上联(GBIC)端口。其端口密度比较大、可堆叠、具有高速交换背板。所有端口都对VLAN支持。
使用3COM公司提供的L3交换器CoreBuilder3500，可接一个千兆模块，6个RJ 45 10/100M端口。二级交换器可使用SuperStack 3300/1100，通过安装千兆模块上连，交换100M或10M连接桌面站点。当节点数增加时可将3300堆叠，并利用Trunking技术加大网络带宽。
如果不考虑L3交换，可由路由器实现VLAN之间通信，如Cisco 2620路由器，配置了RISC处理器，带有一个10/100M bps以太网端口，支持VLAN，可接8或16端口的调制解调模块，实现拨入／拨出访问。广域网接口卡支持ISDN，提供连接Internet手段。
另一款路由器可选用3COM的RAS 1500，可提供局域网间路由选择、拨入／拨出访问以及Internet访问方式。它包括一个10Base-T 10M以太网端口，一个WAN广域网端口，可实现4至24个电话拨号模拟连接，或2至12个ISDN BRI(2B+D)数字连接或任意组合连接。
3、图书馆局域网(Intranet)信息服务与组成
3.1 B/S计算模式
随着Internet/Intranet技术和应用的发展，WWW服务成为核心服务，用户通过浏览器(Brower)漫游世界。随着浏览器的发展，用户通过浏览器上资源定位器(URL)不仅能进行超文本的浏览查询，而且还能收发电子邮件，进行文件上下传输等工作。也就是说，用户在浏览器统一的界面上能完成网络上各种服务和应用功能。一种网络新的计算模式在90年代中期逐渐形成和发展，这种基于浏览器、WWW服务器和应用服务器的计算结构称为B/S计算模式。这种新型的计算模式继承和共融了原来传统客户／服务器(C/S)计算模式中的网络软、硬件平台和应用，但它具有传统C/S计算模式所不及的很多特点：更加开放、与软硬件平台无关、应用开发速度快、生命周期长、应用扩充和系统维护升级方便等。正是具备这些特点，目前已成为局域网首选的计算模式。
B/S计算模式下应用系统平台反映如下一些特点：
·分散应用与集中管理：任何经授权且具有标准浏览器的客户即可访问网上资源，获得网上服务。
·跨平台兼容性：浏览器Web Server、HTTP、Java以及HIML等网上使用的软件、语言和应用开发接口均与硬件和操作系统无关，真正做到跨平台的兼容性。
·交互性和实时性
·协同工作
·系统易维护性
3.2 Intranet网络服务
由于WWW技术的发展，将Internet的结构、服务和应用引上了一个新台阶，对图书馆网络环境建设也提出了一种Internet/Intranet共融的新模式。在这种新模式下，要求对图书馆提供的网络服务有以下几类：超文本浏览(WWW)、电子邮件(E-mail)、远程登录(Telnet)、电子公告牌(NEWS)、文件传输(ETP)、域名系统(DNS)、目录服务(LDAP)、代理服务(Proxy)等。
提供WWW服务的核心部件是WWW服务器。将Web Server软件安装在一台硬件服务器设备上就形成了WWW服务器。通过Web方式访问图书馆中心数据库可有几种技术手段：通过公共网关接口CGI方法；通过专用服务器API方法；通过JDBC API方法；通过Plug-In方法。目前在众多的图书馆信息管理系统中都提供了这种基于WWW浏览方式的公共检索系统，只是为了安全起见应将WWW服务器与图书馆数据库分开，且置于不同子网中。
DNS的主要功能用于目的主机名到IP地址的映射。对于中小型图书馆的域名系统大都从属于上一级域名系统，如高校中图书馆是作为高校的二级域名系统，它所完成的域名解析体系主要有以下几个部分：图书馆本身的域名解析；图书馆与学校之间的域名解析；图书馆与学校其他部门的域名解析；图书馆与Internet上的域名解析。
E-mail是Internet和Intranet最基本和最重要的信息服务之一，因此图书馆提供电子邮件系统是图书馆网络环境建设的一个基本功能项目，它负责实现对内对外进行邮件接收与发送。目前有许多厂商发布了电子邮件产品，如Lotus的Notes Mail，Microsoft的Exchange，Novell的Groupwris，支持邮件传递协议SMTP和POP3以及MIME和IMAP4。
Proxy是Internet/Intranet上常用的一种服务器，它通常配置在Intranet连接Internet的出口处，是将多台非IP地址的计算机连入Internet的有效方法，不但可以节省IP地址，提高访问速度，还可以用作防火墙，保护Intranet内部数据。
3.3 图书馆网络服务实施方案
在图书馆Intranet网络服务方案中，主要包括文件打印、数据库服务器、Proxy（和防火墙）、计费服务器、WWW与MAIL服务器等。
文件打印、数据库服务器作为图书馆内部业务工作使用，使用一块网卡，与各部门之间形成一个子网。由于数据的重要性可采用双机容错、RAID或硬盘镜像等手段进行保护。目前图书馆数据库系统中采用各种不同的数据库软件，有Oracle、Sybase、SQL等，应用于不同的网络操作系统之上。
Proxy（和防火墙）、计费服务器是内外部网连接的通路和安全保障，在服务器内插有两块网卡，分别绑定PIP（内部IP）和GIP（公用IP），与内外部交换器相连，两块网卡之间不起路由。通过Proxy可以根据用户认证、IP地址、服务类型和信息流量等综合条件对内部用户加以控制和跟踪，通过与提供Internet服务的阅览室连接，形成另一个子网并作DNS解析和计费功能。外部交换器连接路由器，路由器可以连接ISDN、其它专线或上一级局域网，并或有GIP。对于“黑客”是看不到内部信息的，因为在服务器上的两块网卡是不通的。
WWW服务器和Mail服务器可以分开也可以放在一起，他们可以与Proxy服务器共置于一个子网内。对于规模比较小的图书馆可以考虑与Proxy服务器合成一个服务器。WWW服务提供Web查询方式，通过第三层交换或路由检索位于另一个子网中的数据库服务器。Mail可以提供内外邮件传递，可以考虑使用MS Exchange5.5。
在WWW服务器上还可以添加一些其它服务，如DNS备份、WINS服务、DHCP服务。备份DNS可以在主DNS发生故障时，自动接替主DNS服务；WINS服务提供主机名与IP地址间的映射：DHCP服务可以将IP地址、DNS、网关等信息动态分配给客户端。
中小型图书馆在Intranet网络环境建设中，应根据本馆的具体情况加以具体分析，制定设计方案和实现目标，建立一个集图书管理自动化、信息访问网络化、多媒体应用及Internet实用技术为一体的、适合中小型图书馆发展特点、技术先进、实用高效的综合性图书馆。
收稿日期：2001-01-31
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