某機關大樓網絡系統方案(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 性的數據通訊技術。ATM 將數字化語音，數據和圖像等信息分解為固定長度（53個字節）的數據塊，稱為信元（Cell） ，便于硬件處理而達到高速傳輸和交換。通過采用標號多路復用等技術，ATM 能夠實現對帶寬的動態分配，不僅可以最有效的利用線路帶寬，而且能夠滿足不同種類應用對時延的要求，因而具有從實時的語音信號到高清晰度電視圖像等各種高速綜合業務傳輸的能力。國際電訊聯盟(ITU)的寬帶工作小組已將 ATM 技術列為支持 B－ISDN（寬帶綜合業務數字網）的基本方式之一。ATM 與 SONET（同步光纖網）相結合而實現的高速，高帶寬，綜合業務的 B－ISDN 將成為二十一世紀的通訊主體，其地位相當于二十世紀的電話網。10 / 534. 異步傳輸模式(ATM: Asynchronous Transfer Mode) ATM 技術簡介 ATM 技術是建立在硬件交換上的網絡技術，它可以為每個工作站分配專用帶寬。每個交換機的端口都特定于某一單個工作站，并且在 ATM 網絡中不存在操作的共享訪問模式，網絡中的數據以確定的大小(稱作“信元”)進行傳送，“信元”具有較小的頭標，以及較小的定長數據區。 “信元”的格式已被優化，以便于實現質優價廉的多兆位交換機。ATM 網絡的數據傳輸是面向連接的，這是因為 ATM 網絡中的端結點在發送任何數據之前，都預先建立稱作“虛連接”的數據傳送會話。ATM 網絡首先確定兩個站點之間的路由，通知數據傳送路徑上的交換機,確保網中的資源分配。虛連接標識用于標記特定的連接單元，并且交換機通過基于硬件的交換，按照單元頭標中的虛連接移動數據。 ATM 交換機之間的鏈結和端結點可以按多種速度操作，光纖連接可以按100Mbps 以上(155Mbps)的速度將服務器連接到網絡上，在雙絞線(UTP)上以 25155Mbps 的速度進行操作也已被確立為標準，作為最終用戶可用的高速度鏈路。目前正在討論將單模光纖的 622Mbps 或更高的速度作為未來的交換和互連鏈路。這些不同速度鏈路之間的速率匹配是 ATM 交換機本身所固有的功能，在 ATM 網絡中不要求使用隔離網橋實現不同鏈路速度之間的轉換，不同速度的 ATM 可以無縫地工作在同一個 ATM 交換機上。而傳統的 LAN 技術都只有一種速度可用，不同速度之間互連要用網橋或路由器，使整個網絡的性能受到限制。因此，ATM完全不同于傳統的網絡技術。傳統的網絡技術通常都是典型的共享式技術，他們通常以一種單一的網絡速度，無連接的傳輸長度不同的數據包進行操作,每個數據包中都包含全球統一的路由信息。 ATM 的杰出技術主要在于它將網絡核心任務劃分成兩個部分，即“路由決定”和“數據轉發” ，使用不同的恰當技術分別解決這兩種問題。 “路由決定”是一種計算密集型的功能，基本上由軟件來完成，它要求了解全網內的拓撲結構的動態信息。ATM 的“路由決定”通過建立虛連接來執行，并且對于每個數據發送會話只需執行一次。 “數據轉發”則是一種硬件密集型功能，它要求多兆位的交換能力。它由 ATM 交換機對 ATM 信元執行操作，并且 ATM 信元的格式已為實現 1 兆位的能力一基于硬件的交換能力一而進行了優化。簡而言之， “路由決定”是網絡任務的“大腦” ，而“數據轉發”則是網絡任務的“肌體” 。 ATM 網絡技術與傳統的網絡技術的主要區別在于：傳統的網絡必須同時解決上述兩部分的網絡問題，因此，傳統網絡中的每個包都必須包含全局統一的路由信息，并且每個包都必須由路由器在進行數據轉發之前進行處理。這種連續的路由決定功能的使用是對寶貴的資源的極大浪費，并且還可能由于昂貴的線路費用而使路由器成為網絡的瓶頸。11 / 53 ATM 技術的優點 ATM 網絡技術具有高頻寬，低延時的傳輸特性，可用于傳輸數據 (DATA)，可視圖像(VIDEO)，圖像 (IMAGE)等各種需要。為未來網絡的趨勢。以微碼形式存放在網絡設備上的程序，將使用戶在 ATM 網絡上建立起固定頻寬的虛擬網絡，使圖象、聲音的傳送成為可能。而以太網絡由于其（SharedMedia）的技術，以“包”的形式傳送信息，且“包”的長度并不固定，這就使該技術難以支持對延遲很敏感的聲音及圖象的傳送。ATM 技術可以廣泛應用于桌面系統網絡(25MbpsATM)，主干網(155Mbps、622Mbps、)和廣域網中。作為ATM 基礎的信元交換技術可以提供高速可調節的帶寬。具有極好的網絡性能。ATM 集成了混合信息(圖象、視頻、語言)的同步傳輸與傳統的數據傳輸。隨著 ATM 技術的發展，ATM 的各種標準仍在不斷制定，現在25Mbps，100Mbps，155MbpsATM，LAN Emulation(局域網仿真),Classical IP 均已成為 ATM 標準。由此可見，ATM 集中了所有局域網的優點：快速，交換；另外，還有以下優點：? 網絡帶寬可以調節，例如：帶寬的預置和即時申請；? 極好的網絡性能，極低的延時；? 最少的路由選擇功能；? 以及非常完美的局域網到廣域網的連接方式；? 通過使用局域網仿真程序或者 Classical IP 協議同現有的網絡兼容，保護了用戶對現有局域網的投資；? 支持各種應用，特別是多媒體應用的能力。ATM 可以支持所有的應用類型，包括一般的數據傳輸，也可以是象視頻會議，視頻點播，電子教學，多媒體文檔等高通訊量的應用，而傳統以太網無法有效地支持多媒體應用。? 完整的標準：局域網的 ATM 已有相當完整的標準和互操作測試。在國內外眾多客戶都有大量成功實例，各種速度的 ATM 都有現成的標準。? 由于簡化了網絡管理，降低了投資成本。? 有發展前途：ATM 被所有廠家、用戶公認為未來唯一有發展前途的技術。大家都不斷投入 ATM 的開發和應用，隨著 ATM 技術的不斷發展，標準日趨完善。ATM 已進入了大規模的實用階段。12 / 535. VLAN 技術一個大型的企業或單位之間會存在多個局域網，這些不同的局域網之間的通訊及聯系就需要網橋或路由器這樣的設備，網橋一般連接兩個 LAN，可以將一個 LAN 中的信息傳遞（廣播）到另一個 LAN 中。路由器可以連接多個 LAN，并可以識別那些未標識為本地 LAN 站點地址的信息，并解釋其中地址，然后把信息轉發給與目的工作站相連的路由器（或端口） ，這樣可以減少廣播的次數和流量，從而避免了嚴重降低網絡性能的廣播風暴，提高了網絡性能。大型網絡中，為了便于全面管理，必須劃分子網，采用路由器（或有路由功能的設備）互連各子網以管好,用好網絡，如 Inter 網就采用 TCP/IP 協議劃分子網。因此，對現代網絡中，子網的劃分是絕對必要的?，F代計算機已進入多媒體時代，要求網絡能夠傳輸數據、語音和視頻信號，而傳統的共享式以太網方式的帶寬已不敷使用，且不同應用的數據庫分別儲存于不同的服務器，網絡要能夠提供任何點對點的通訊，因此，面對錯綜復雜的網絡需求，對網絡帶寬及速度的要求就更高了，這樣，交換式網絡就應運而生，其產品包括以太網，FDDI，100BASET 以及最新的 ATM SWITCH。在交換式網絡中，每一個服務器或工作站均可擁有其專用帶寬，這與分享式 10Mbps 以太網不同。如果有 20 個用戶有網絡上使用，網絡就如同能夠提供 200Mbps 帶寬一樣，每個人都有專用的 10Mbps，而不必和別人分享，數據就可以在網絡上快速地傳輸。事實上，交換式網絡不僅慢慢地取代了傳統的分享式網絡，同時它也具備了一些傳統網絡所沒有的優點。最大的優點在于它使傳統的網絡更具伸縮性，而不再受限于空間的配置。談到交換式網絡，我們不能不對虛擬網絡作基本的了解，以下即針對交換式網絡中的 VLAN 功能加以探討。 虛擬網絡的定義(Virtual LAN)如果要對 VLAN 加以定義的話，它應該具備下列幾個特性：1它具備快速交換功能2它能夠允許在網絡上容易地增加任何 PC、減少或改變網絡區段的組合 3它需能跨越不同的網絡形態，如以太網，FDDI 或 ATM。有兩個重要概念，可以很容易地描述 VLAN：一VLAN 即是一群工作站或 PC，它們雖然不是物理上連接在一起，但它們可以在邏輯上連接在同一個網絡上，網絡區段連接至路由端口上，網絡間依靠路由器連接通訊，任何一臺 PC 物理連接在哪一個路同器端口上，都限定了它在那一個網絡區段內，每一個網絡端口會有一個網址來告訴路由器13 / 53信息傳送的目的地。由于物理連接的限制，因此同一個網絡的各個用戶必須在同一樓層或大樓內。二廣播如同傳統的網絡區段，VLAN 就是同一個廣播區域，當有廣播的時候，信息的分組僅限于在同一個 VLAN 內。交換式網絡是否不需要路由器了呢？實際上，仍然需要路由選擇的功能，只是路由器的角色改變了。它已不再是大樓或廠區內網絡轉送信息的中心，因為交換網絡系統提供了更快速且低成本的 VLAN 連接方式，所以路由器的任務變成了實現 VLAN 和 VLAN 之間的傳輸。而這些網絡交換器設備已大都具備多協議路由選擇的功能，如 IP 或 IPX，成為路由服務器，這樣就可以減少網絡的路由器設備，并使網絡管理更為簡單，我們可稱之為基于交換的路由選擇。服務器可以是集中式的，也可以是分散式的，它們各有優缺點。所以交換虛擬網絡既快速，又能兼顧多通訊協議路由選擇的需求，這顯然是交換虛擬網絡的最大優點。當今企業的工作方式已慢慢改變，同一部門或同一班組的人員不見得會在同一地點，為能配合組織的機動調整，網絡也需要跟著經常作變動。正如前所述、VLAN 需能夠允許在網絡容易地增加、減少任何 PC 或改變網絡區段組合，而不犧牲其快速交換功能。 VLAN 組合的方式1以交換端口為主（PortBased ） 這是一種最簡單的方式，就是把幾個交換端口(Switching Port)設為一個VLAN，通?？梢允且粋€交換器(Switching)為一個 VLAN，有時可以把多個交換器組合成一個 VLAN。正如傳統的集線器(Hub)一樣，同一個集線器的端口，都同屬于一個網段(Segment)。 以交換端口為主是一種最容易設定的方式，但是它有時不能滿足我們的要求。比如，以交換端口為主無法支持多個 VLAN。所以象集線器如要加入一個VLAN 以上，就必須把集線器上的端口分成不同的網段，且一臺服務器如果要支持兩個 VLAN，就必須配置兩個塊網卡（可能的話） ，否則就無法做到。設備的移動、增加和改變是以交換端口為主的 VLAN 最大的問題，如果有變動的話，網絡就必須重新設定。2以 MAC 地址為主(MACBases) 將 MAC 地址指定到某一個 VLAN 是可以做到的，這樣可以解決一些以交換端口為主無法解決的問題，包括允許一個集線器連接的 PC 可以分屬不同 VLAN，并可以自動跟蹤 PC 的改變情況，但是，它不一定能解決工作站或 Server 分屬一個以上的 VLAN 的問題。另外一個限制是它需要處理大量隱秘的(Cryptic)MAC地址。雖然這些對某些應用(Applications)來講有其優點，但很多用戶還是希望以一種易于理解及跟蹤的方式設定 VLAN。3以網絡層為主(Layer Three_based) 大家也許在想是否可以用管理路由器的方式來管理交換器，用 IP 層網絡或IPX 層次網絡等等來區分 VLAN。答案是可以的。網絡交換器使用網絡層來設定，14 / 53可以使 VLAN 分布在不同端口上，同樣的，一個端口也可能含有一個以上的VLAN，如此一來要比以 MACbased 的方式具有更大的伸縮性，并易于管理。有些廠商提供的 Layer 3based 的 VLAN 可以延伸到多個交換器，有些可以有效利用硬件結構提高帶寬。而有些則在結構上與路由器相同，這將無法充分發揮高速交換傳輸功能。4用戶定義為主(Policybased) 這種方式是最具伸縮性的一種方法。它可以讓用戶指定多種不同的方式組合成一個 VLAN，無論 MACbased、Layer 3based 以太協議類型或幀中繼類型，都可以把它設計在同一個 VLAN 內。用戶可根據自己的特殊需求去劃分網絡。以上僅就 VLAN 的一般功能稍加描述，各廠商提供的功能也不盡相同，有些用戶 protocol Type 來設定協議類型，或提供 Multicast Claiming 方式。從VLAN 的字面上看，容易發生誤解。其實 ATM 網絡仿真(ELAN)就是一種 VLAN 的觀念。并且，它不象 ATM 有個 ATM Forum 組織制定標準，沒有人規范 VLAN 之間的連接方式，各村都有各村的高招。我們考察 VLAN 可根據前面定義的三項原則。15 / 536. 網絡設計原則 網絡設計原則 根據前面關于網絡技術分析及發展趨勢，我們認為xx機關辦公大樓的計算機網絡設計應滿足以下幾條原則：{ 要采用交換式結構，高速的主干；主干網應具有能支持數據、聲音、視像多媒體傳輸能力。{ 要有VLAN 劃分能力；{ 要有一套可靠、全面、易用的網絡管理軟件；能完成監測、診斷、過濾、故障隔離等功能{ 留有系統未來擴展能力；{ 是一個支持多種協議和多種接口開放的網絡；{ 提供最佳性能價格比；{ 能與國家公用網和國際網絡互聯。16 / 53 網絡產品的選擇根據網絡的設計原則，我們考察了多家網絡產品，如BAY、 CISCO、3COM、CABLETRON 、DEC等，雖然各家產品都有其特點，但是，能全面滿足