xxx教育城域網技術建議書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 對業務的影響； ? 具備網絡業務拓展能力 —— 可平滑向下一代網絡遷移，向 IPv6遷移兼容現有組網環境， IPv6完全由分布式硬件完成 ，保護投資；可以隨時隨地使用，可以基于移動漫游環境，移動漫游環境無需管理者手工干預 ? 具備安全滲透防御能力 —— 具備攻擊、非法業務的隔離、控制，具備在線主動抵御的能力；核心網絡自身集成安全防御能力，縮小攻擊、病毒影響范圍；用戶接入網絡屏蔽用戶非法操作，隔離網絡攻擊 建立數據服務中心優化整合現有數據信息資源 ? 解決教學、科研、辦公業務數據海量增長，數據無法整合管理的問題 ? 解決數據爆炸性增長，成本要求不斷降低的問題 ? 解決各種災難對信息系統影響的問題 ? 解決跨廣域的數據訪問的問題 ? 解決跨系統數據遷移和災難備份困難的問題 ? 解決借助廠家提供專業的存儲咨詢和服務的問題 建立媒體服務中心實現視頻、語音多媒體服務資源 ? 利用現有網絡資源，整合語音業務，降低校內語音通信成本； ? 利用現有網絡資源，整合視訊業務，提供豐富的網絡辦公、教學 IT服務； ? 利用現有網絡資源，整合 考場 監控業務； 實現整個 教育城域網 網絡的集中統一智能化管理 教育城域網 是建立在一系列 IT資源的基礎上，諸如帶寬資源、教學辦公數據的資源、計算資源、網絡多媒體通信資源等，針對這些資源需要關聯化的管理，資源的整合，才能將利用 IT系統服務校園信息化的價值最大化。 4. 基礎網絡 平臺 建設方 案 . 組網概述 根據教育城域網的建設要求，教育城域網將分為骨干層、匯聚層、校園網三級，整個教育城域網具有可運營、可管理的開放式結構。 在骨干層， 考慮到教育骨干網的高穩定性、高安全的特性，建議采用 H3C RPR的組網方案，網絡的核心層由 4個骨干節點構成環網，選用 H3C公司 SR8800系列骨干路由器， 4個骨干節點之間相連構成環網，從而進一步確保網絡的可靠性以及安全性， SR8800路由器具有強大的性能以及穩定性完全可以勝任骨干節點的勝任。 在匯聚層， 采用大容量多業務路由交換機 S9500/S7500/S7500E作為各區域本地教學單位、機構流量的上行匯聚。校園網的建設將分情況區別對待，已建成的校園網可直接接入所在區域的匯聚交換機，流量匯聚后進入骨干層；尚未建成校園網的將依據校園的實際情況和需求，采用適合的建網模式進行建設，然后通過校園出口設備接入所在區的匯聚設備，匯聚交換機同時可接入區級的信息資源中心和區級認證管理中心（ BAS）。 在校園網， 教育城域網的建設是由多個校園網單個獨體構成，校園網作為各個接入點，采用就近的方式接入匯聚交換機，再由匯聚交換機統一匯總至骨干節點，針對各個接入點的數量不同以及數據 量不一致等情況，可以靈活選擇不同數量的接入點匯聚至核心。 信息資源中心， 一方面提供大量的服務器群組針對不同學校、機構提供相應的數據業務服務，認證管理、計費等功能；另一方面通過信息中心的統一出口，高速連接到 CERNET和 Interntet兩個外部出口，通過統一的開放數據業務平臺實現整個教育城域網用戶的計費和特色寬帶業務的開展，最后通過 H3C公司的集中網管來實現對全網網絡設備的管理和維護、故障報警等。 . 組建高可靠 RPR環網 . RPR 技術 介紹 以太網技術以其成本低、簡潔、易擴展、適合于 IP 包的傳輸和處理等特點，廣 泛應用于局域網，但是如果直接將以太網應用于城域網或廣域網中，仍然存在問題，它在網絡規模、端到端業務建立、 QOS 質量保證、可管理性、可靠性等方面還存在不少需要克服的難題。 能否在原有 SONET/SDH 的基礎上加入對數據業務層的處理，如具有高帶寬分發能力和粒度擴展能力，以及廣泛應用于局域網的以太網的二層處理、 ATM 的統計復用和 QOS等功能，使其更適合數據業務的傳送，取長補短，以一種新型技術，來組建以數據為中心的網絡，為各行業提供高彈性、高可靠性、帶寬可管理、高性價比、多業務傳輸的解決方案？于是出現了一種新的標準 化技術，即 IP 環網 RPR 技術。 RPR 國際標準 由于看到目前 SONET/SDH的高市場占有率以及城域網傳輸的巨大潛力，許多公司將以太網技術和 SONET/SDH技術結合，各自競相推出了自己的 IP環網技術，以期在激烈的市場競爭中占得先機。如 Cisco的 DPT、 Nortel的 IPT、以及 Luminous的 RPT等等，但是由于實現的機制不同，產品互通等方面存在問題。 IP環網要繼續發展和推廣，急需標準化并進行統一，彈性分組環即 RPR就是 IP環網標準化的結果。 RPR的標準由 ， 主要完成 MAC層協議、傳輸通道和公平管理、拓撲發現、保護倒換、不同物理層的適配、以及與 802系列標準的適應性、管理等標準的制定工作。 IEEE 工作組和 RPR 聯盟致力于將以太技術、 SONET/SDH兩者的優點合而為一，研究并規范化一種環網拓撲上使用的 MAC 層協議－ RPR，滿足面向數據優化網絡的需求。同時 IETF也有一個工作組叫做 IP over RPR （ IPoRPR），對基于 RPR組網的業務應用提出標準化建議，負責 IP和 MPLS在 RPR上的運行，以及 RPR的 MIB信息方面的工作，涉及到網絡層 和傳輸層。另外，由國際電信聯盟 ITU和 ANSI組織負責 RPR下一些物理層方面的標準的制定。 RPR 主要技術特點 RPR（ Resilient Packet Ring）－－彈性分組數據環技術集 IP 的智能化、以太網的經濟性和 SONET/SDH 光纖環網的高可靠性于一體，為寬帶 IP 城域網運營商和各行業專網提供了一個良好的組網方案，在提供 SONET/SDH 級網絡生存性的同時降低了傳送費用。 RPR 和 SONET/SDH 和以太網的比較如表 1 所示： RPR 和 SONET/SDH 和以太網的比較 RPR 是工作在 OSI協議棧第二層 MAC 子層的協議，但是其有別于傳統 MAC 最吸引人的特點是具有電信級的可靠性，使其不僅僅只是局限于處理面向數據的業務傳送需求，同時可以形成處理多業務傳送的綜合傳輸解決方案，可以實現在光纖介質上通過不同的物理層直接承載 IP 和 TDM業務。 RPR的設計宗旨就是網絡要適合 IP 數據業務，具有高可靠性，并且可運營可管理，從而可為城域網提供低成本、高性能的解決方案。 RPR 環網是由逆向雙環組成，一個為順時針方向，一個為逆時針方向，雙環都可以同時傳輸數據和控制信息，其中內環的控制信息控制外環的數據，外環的控制信息控制內環上的 數據。 特點 E t her S ONET/S DH RPR網絡形式 總線 / 點點互聯 雙環網 雙環網5 0 m s 快速保護 無 支持 支持IP 業務的支持 好 不太好 好控制延遲和抖動 差 好 好多播支持 支持 不支持 支持帶寬利用率 較高 低 高帶寬公平性 差 差 好QOS 支持 差 較差 好可管理性 差 較好，復雜 好拓撲自動發現 不支持 不支持 支持業務擴容 簡單 復雜 簡單組網經濟性 經濟 昂貴 經濟復用方式 統計復用 時分復用 統計復用支持速率 1 0 /1 0 0 M 1 /1 0 G 1 5 5 M ~ 1 0 G 1 5 5 M ~ 1 0 G 在 RPR 定義的 MAC 層的結構中， MAC 層向下通過適配子層同物理層相連，向上提供對業務層的支持。 RPR 主要包括 MAC 層和 MAC 控制層。其中 MAC 層主要處理數據的傳輸處理、報文頭處理以及報文錯誤校驗。 MAC 控制層實現 RPR 的公平控制、保護倒換、環路選擇、拓撲發現、 OAM 管理等方面的工作。另外還有 MAC 管理層，主要處理 MAC 層的 MIB 信息，完成 MAC 的操作和性能管理等等。 可以看出， RPR 技術吸收了千兆以太網的經濟性，吸收了 SONET/SDH 對延遲和抖動嚴格保障、 50ms 快速保護倒換特性。 RPR 采用類似以太網的幀格式，基于 MAC 進行高速交換，簡化 IP 前傳。 RPR 定義了一個閉合環路、點到點、基于 MAC 層的邏輯環狀拓撲，對于物理層來說， RPR 就是一組點到點的鏈路，而對于數據鏈路層來說， RPR 就像是一個類似于以太網的廣播介質網絡。 RPR 內外環上可同時傳輸數據包和控制信息，以及基于目的地剝離的特性可有效地提高帶寬資源的利用率，保護機制繼承了 SONET/SDH 的特點，同時也克服了冗余資源預留的弱點。多種速率和多物理層支持，使得很容易擴展。 RPR 簡化了 IP 網絡結構和層次，提高了效率，也使得 IP 統一網絡業務平臺成為可能。 1）多物理層的支持 由于 RPR 是鏈路層 MAC 層的協議，與物理層介質無關，因此可支持多種物理層，目前定義的物理層包括 SONET/SDH 和以太網，其中 SONET/SDH 支持 POS 封裝和 ITU 新定義的 GFP 封裝，以太網支持 GE 和 10GE 接口， RPR 通過適配子層同物理層相連。 2）帶寬的高利用率 帶寬利用率高是 RPR 的重要特點，主要由以下幾個方面： ? 雙環同時傳送數據和控制信息，與 SONET/SDH 上不一樣，不存在光纖空閑備份的情況，光纖利用率高。 ? 基于帶寬共享和統計復用， RPR 報文也是分 插復用 ADM 的結構，具有空間重用的特點，環網節點之間數據傳輸互不影響，同時支持不同節點間獨立的并發傳輸和相同節點重疊的并發傳輸，使得環網的資源可以分段使用，使整個環網的累積帶寬大于單個鏈路的帶寬容量，也大大提高了帶寬的利用率。 ? 單播報文采用目的剝離的方式，報文一旦到達目的地，就不再在環上繼續傳送，提高了環網的利用率。 ? 環網節點數據處理一般包括轉發、發送和接受，環網上大量的轉發數據處理是在 MAC層完成，不需要到 IP 層進行處理，而且數據轉發可使用存儲轉發 storeandforward 和直通cutthrough 方式，其中直通的方式處理速度快，性能高。 3）快速的保護倒換 RPR 的設計目標是提供 50ms 的電信級的保護， RPR 提供兩種不同的倒換方式，即源路由（ Steering）和回繞（ Wrapping）方式，其中源路由方式必須支持，回繞方式可選支持。 兩種倒換方式的示意圖： RPR 的保護倒換 回繞方式的倒換： 這種倒換方式比較簡單，當環路上的某個地方發生故障時，在發生故障附近的節點處自動環回，即把內環和外環連在一起，通過協議在相鄰失效節點之間進行。回繞方式的特點是倒換速度快，基本沒有數據丟失，但是缺點就是 浪費環網的帶寬，使得數據流走很多彎路。 源路由方式的倒換： 當環路上的某個地方發生故障時，數據流不需要從發生故障的的地方環回，該故障點和類型的信息會發送到每個節點，拓撲也相應更改，源節點只需要直接按新的拓撲進行路徑選擇，并根據新的路由發送數據給目的節點，已經發出的小部分數據將在故障點被丟棄。源路由方式的特點是帶寬利用率高，但是倒換的速度慢，在計算路由時會造成數據的丟失。 H3C 根據兩種倒換方式的特點，提出一種新的倒換方式，綜合了二者的優點，倒換時先使用回繞的方式，盡量保證數據不丟失，同時進行拓撲信息的傳遞和 更新，計算出新的路由，并切換到源路由的方式，以充分利用帶寬，使系統達到最優的性能。 需要說明的是，所有的保護倒換都是基于雙向出錯的，包括單光纖故障、雙光纖故障、節點故障、斷開節點以增加新節點等，對于環網來說，都會認為環網出錯并在出錯處的節點進行倒換。另外，同一個環網內的節點應該采用相同的倒換方式。 4）帶寬管理的公平性 帶寬公平管理是 RPR環網的一個特點，由于 RPR環網的帶寬資源在節點之間是共享的，不允許單個節點獨占總的帶寬，以免造成系統的阻塞，因此它提供一種環網級別的全局公平算法，以保證各節點公平享 用帶寬，同時又能夠最大限度提高帶寬的利用率。如圖所示： 公平算法 RPRfa 是通過在環網節點設置權重，并監測自身帶寬資源的使用情況，同時在節點間提供顯式的反饋機制，該反饋信息通告發送源網絡當前的可用能力，以使之調整流 量，最終實現全網的公平。當一個節點有擁塞發生，它將通過與傳送數據相反方向的節點發送擁塞公告，告知一個公告速率，上游節點利用這個公告速率來調整自己允許上環的速率，以使得不超過擁塞節點公告速率，如果該節點也發生了擁塞，就同樣計算其公告速率發送到其上游節點。 公平算法是全局的，在公平 算法中，節點首先要確定擁塞門限，并根據擁塞的情況，確定向上反饋的公告速率以及確定本節點允許向環上發送的速率。在 RPR 環網的結構中，數據分為發送數據和轉發數據，大量的轉發數據不需要經過節點的處理，直接在環上傳遞，節點的發送數據根據提供的不同的隊列和優先級加入到環網上，通過帶寬管理和反饋機制來保證網絡無阻塞以及帶寬的公平使用。 在 RPR 網絡中，具有很好的 QOS 保證，這是通過帶寬預留、優先級隊列機制和公平算法等來實現的。 正是由于 RPR 有帶寬預留和公平機制， RPR 可為用戶提供多種 SLA 服務，為服務商提供靈活的業務 。服務商可根據用戶付費的情況，確定時提供保證速率業務還是突發業務，對于保證速率的業務，也可以根據付費的多少，提供不同的帶寬。這些都可以由服務商方便