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利用开源软件建设中小学校园网络

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发表于 2011-2-22 18:26:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
利用开源软件建设中小学校园网络
字数:3872 《东西南北·教育》2010年24期
作者:杨忠敏


  从教十余年,我一直在思考一些问题。有没有可能把课堂教学延伸到课堂之外?有没有可能把家庭教育融合到学校教育中来?显然,这样的想法实现的前提是, 首先要通过某种技术手段来打破时间和空间的限制,换言之,就是要建立一套具有一定功能的校园网络,离开了这个校园网络,信息化教育将成为一纸空谈!
  几乎每一所学校都需要一个具有一定功能的校园网络,用于学校管理、教学研究、发布学校信息,以及互联网络资料检索等等。科技的发展已经打破了学校的封闭性,从教案到课堂的传统教学模式已经很难满足目前教学的需要,很多老师已经学会利用互联网络来丰富他们的教学内容,并且将互联网上搜集到的资源用于课堂教学,学生的家庭作业中也开始有了互联网资料检索方面的内容,课堂教学越来越开放,更多更好的教学资源、教学方法已经渐渐传遍网络。
  学校越来越需要网络了!这是被整个教育系统所认同的一个事实。但是网络却不是廉价的粉笔、黑板擦,我们可以清点一下校园网络需要的软件和硬件设备,服务器系统以及昂贵的商业软件和应用软件,功能复杂且昂贵的交换机、防火墙以及网络路由设备,多数情况下,一个中小规模的校园网络要花费数十万元之多,而且随着软件的更新和硬件的损坏,这数十万元的投入,也仅仅可以使用几年而已。我在互联网络上了解过一些中小学的网络建设情况,昂贵的防火墙、三层交换机,加上布线,几百台电脑的学校要耗费数十万元之多。据说市一高中,仅仅是一个主交换机就花了十余万元,这笔钱足够建一个30台电脑的微机室了,两三个这样的微机室,就已经可以满足一所小学的微机教学了。如果再加上服务器系统和软件,网络基础设施超过百万是很平常的事。
  我国中小学教育经费一直比较紧张,如果按照传统的方法建立校园网络,将是一笔天价投入,大多数中小学是没有这样的财力的,所以我们目前见到的校园网络建设情况就是:大多数中小学没有校园网,尤其是小学和农村学校。迫切需要,而又没有那么大的财力,怎么办呢?使用开源软件就是一个现实可行的办法!
  什么是开源软件呢?开源软件是一种诞生于校园,并且在各个网络领域都得到广泛应用的软件。最初,一些在大学校园里搞科研的人,他们在科研和教学的过程中,编写了大量的软件,而这些科研人员又不希望他们的劳动成果被黑心的商人们拿去牟利,于是就将这些软件的源代码公之于众,并对这些源代码附加了一些使用许可,以确保人们可以自由地使用这些软件,于是,这些软件就被命名为“自由软件”,英文名称是Free software,当然,其中的free也同时有免费的意思,但free却不仅仅代表免费,它所代表的,是可以自由使用。因为自由软件的源代码是公开的, 所以又称为“开源软件”。最著名的开源软件之一,就是美国加州大学伯克利分校开发的FREEBSD,一种多用户的操作系统,其性能和功能可以媲美昂贵的商业操作系统,而它却可以无偿使用,因为它是“自由”的。开源软件自问世开始就展现了它的强大实力,因为它使用的技术是完全公开的,任何人,只要你有相应的能力,都可以去发展和完善它,而商业软件则是在特定的企业封闭环境里生产,只有很少的人有机会接触它的核心部分,所以开源软件的进步速度比商业软件要快得多。不仅仅是教育机构,很多个人和组织也加入到开源队伍中来,现今的开源软件已经渗透到电脑应用的各个领域,从个人电脑到大型计算机、超级计算领域等尖端领域,开源软件都得到了广泛的应用。可以说,开源的价值并不仅仅是免费,它的意义在于可以根据实际需要进行应用组合与二次开发,简而言之,它可以做到最省钱、最实用!而这一点尤其适合中小学的校园网络应用。
  我们可以用一个应用实例来体验一下开源软件的好处:ARP攻击防范的问题。
  ARP攻击是一种常见的网络病毒,感染了ARP攻击病毒的电脑,伪装网关欺骗其它电脑,使其它电脑误认为它是网关,把数据交给它转发,而它却又不进行转发,这样,其它电脑就会出现上不去网的现象。这是一种很令人讨厌的病毒,它的危害还不只是让你上不去网,因为实施ARP攻击的电脑因为伪装成了网关,它有机会收到同网络其它电脑发送的信息,所以ARP攻击还是数据安全的大敌。
  电脑界为了对付ARP攻击,花费了高昂的代价。我们可以参考一下这个链接:http://netsecurity.51cto.com /art/200609/31897.htm,这是一个专门论述ARP攻击防范的专题网站,如果你没有一定的网络水平,想看懂这个专题都很成问题,你可以不用考虑花多少钱,只是看懂这个专题,都需要付出很高的代价,了解里面提到的那些复杂昂贵的网络设备,绝非朝夕之功。不过呢,看不懂也没有关系,我们可以用简单办法去理解,看看人家用什么设备,再到网络上搜索这种设备的价格,你一定会吓一跳!一台CISCO交换机就要好几万块,想想看,一所三、五百个孩子的城市小学,或者是一所农村小学,能用得起这么昂贵的设备么?这些昂贵的网络设备,即使白送给你,你也未必会用,这些设备往往需要专业网络人员学习很久才能掌握,我们还得需要使用这些设备的专业技术人员,而中小学并不是培养高级技术人员的地方,聘请技术员?那又是一笔更大的开支。所有这些,仅仅是你用来对付一个病毒所花费的代价!
  我们再来看看51CTO上介绍的方法是不是可行。用复杂交换机对付ARP最常用的方法有两个,一个是VLAN划分,一个是 MAC/IP绑定。VLAN划分就是利用虚拟局域网络技术,把整个局域网划分成若干个虚拟的局域网络,这种方法并不彻底,因为一个VLAN内可能有多台计算机,其中的一台感染了ARP病毒,同VLAN中的其它电脑同样会存在上不去网的问题,问题仅仅是得到了改善,全局问题变成局部问题,但是问题还远没有解决。去年一高中网络遭遇ARP攻击,造成教师办公用机无法上网,自己解决不了,四处找人。想想看,本市中小学头号学府尚且对此无能为力,那些只有三、五百人的城市学校和农村中小学又如何去解决这个问题呢?这个问题同样也在企事业单位里普遍存在,一些细致的网络管理员针对这种情况做MAC/IP绑定,强制指定每台电脑使用特定IP,但中小学校里常有数百台电脑,这种MAC/IP绑定不但要花费很多力气,而且也需要使用昂贵的专用设备,这对中小学来说,同样也是不现实的。
  问题讨论到此,即便是最专业的网络技术人员也束手无策了。确实如此!ARP在几年前难倒了一大批专业技术人员,这个问题时至今日,也没有得到很好的解决,而这仅仅是一个病毒带来的麻烦!如果每一个网络问题都搞得这么复杂,那网络的使用可就成了大问题了!但是我们不要气馁,来看看开源软件是如何解决这样的问题吧。
  你可以随便找一套发行版的linux,debian、redhat、fedoro core、freeBSD或者ubuntu,还有国产的红旗,那上面都打包了pppoe服务器,通过简单的配置(网络上有现成的),即可配置成一台 PPPOE服务器,然后让内网每台计算机就像在家里上网一样,用“宽带连接”接入校园网络。这种PPPOE服务器的用户管理也非常简单。下图是PPPOE 用于管理用户的界面,这样的界面,稍有一点网络管理常识的人,不需要我讲解,就能看得明白:
  我们可以建立一个公用的账户,用户名和密码公开,供校园网上所有用户使用,每个用户通过宽带连接进入校园网,由服务器为它指定IP。因为宽带连接后,用户计算机的网关地址就成了连接PPPOE时获得的IP,ARP伪造网关,只会影响一台电脑上网,而不会影响别人。
  当然,我们的网络管理并不仅限于对付ARP,这个管理界面还可以指定用户的“有效地址”,你可以把特定的地址指定给特定的用户使用,结合防火墙,就可以控制每个用户哪里可以访问,哪里不可以访问,这样我们才可以对每一个内网用户进行真正意义上的管理,网络也不再是无秩序的了。
  这样的用法,我们可以不用购买昂贵的二层和三层交换机,只需要一台普通的几千元的机架式服务器,就可以轻松控制整个网络。当然,这台机架式服务器还可以做许多的事,比如运行学校的网站,充当防火墙,作VPN路由器为外网用户接入内网提供服务,等等,PPPOE仅仅是它最常用的十几个网络服务中的一个而已!
  当然,多数中小学的微机教师可能还没有接触过LINUX,我们必须要考虑到使用开源软件的这个问题,接触过的人太少。但这个问题实际上根本无需担心,LINUX可以通过远程管理的方式进行管理,一名熟练的LINUX网络管理员可以远程管理数十台LINUX服务器,那么一个地级市能有多少所学校呢?所以实际上只需要极少量的专业人员就够了,他们甚至可以通过网络为边远的农村中小学提供远程的技术服务和支持,解决基层学校技术能力不足的问题。在实际的推广应用过程中,也会很快培养出一大批掌握相关技术的中小学教师,我们知道,教师的平均从业时间比较长,多数人是终生从教的,所以花费少量代价培养人是件很值得的事!
  这幅本文中唯一的图片,一定会给你留下对开源软件的深刻印象,你可能不懂这个界面里的涵义,但是起码你能够立即做出判断,这东西一定很容易学会!或许您对本文所提到的LINUX还很陌生,其实它早已迅速普及,从千万亿次超级计算机到个人电脑,就连我们的手机,都有用LINUX的了,开源软件其实就在您的身边,问题仅仅是您肯不肯选择。
发表于 2011-3-4 20:24:31 | 显示全部楼层
没看见图,也能理解了,好帖子,好思路
发表于 2011-5-10 20:56:27 | 显示全部楼层
开源的还是太少
发表于 2011-9-20 15:50:43 | 显示全部楼层
收获不少,多谢了。
发表于 2011-9-22 19:50:47 | 显示全部楼层
有收获,但应用可能很难。
发表于 2011-9-22 21:39:10 | 显示全部楼层
领导脑袋不开壳,说什么都没用。人一当领导,脑袋在这方面就不转弯了,只想着搞人际关系了。下面的理论再正确,有用吗?这就是我们的现状!有时候真无奈!
发表于 2011-9-22 22:13:42 | 显示全部楼层
目前已经在使用freebsd架设学校网站,采用帝国CMS。自己在笔记本上使用kubuntu11.04,用用还好。
学校目前有一个旧机房,想尝试装ubuntu试试。256M的内存只能装低版本了。
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