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【導讀】XXX中學校園網絡工程方案。《萬源倉商務網》0. 廣州XXX科技有限公司。《萬源倉商務網》獨家提供本篇文章，謹防假冒。第五章軟件系統設計方案..

　　

【正文】 在局域網和城域網中有多種可選的主流網絡技術，以下我們將針對不同技術類型，簡單闡明其特點，為我們的技術選型提供科學的依據。 ? 傳統以太網絡技術 早期局域網技術的關鍵是如何解決連接在同一總線上的多個網絡節點有秩序的共享一個信道的問題，而以太網絡正是利用載波監聽多路訪問 /碰撞檢測(CSMA/CD)技術成功地提高了局域網絡共享信道的傳輸利用率，從而得以發展和流行的。特別是近幾年交換式以太網和 100M 快速以太網產生和應用，使以太網絡成為當今局域網應用較為廣泛的主流技術之一。然而，以太網絡在發展早期所提出的共享帶寬、信道爭用機制限制了網絡后來的發展，即使是近幾年發展起來的鏈路層交換技術（即交換式以太網技術）和提高收發時鐘頻率（即快速以太網技術）也不能從根本上解決這一問題，具體表現在： 不提供服務質量保證 (Quality of Service) 以太網提供的是一種所謂 無連接 的網絡服務，網絡本身對所傳輸的信息包無法進行諸如交付時間、包間延遲、占用帶寬等等關于服務質量的控制。這種傳送方式就象郵局遞送信 件一樣，信息包一旦交給傳輸介質，無論是發送端還是接收端都無法再對中間的傳輸過程進行任何有效控制，這就是所謂沒有 服務質量保證（ QoS） 。而且以太網的包（幀）長度本身是不確定的，這就導致網絡設備對每一個幀的處理和轉發延遲處于隨機、不可控狀態。這兩個因素的存在，使得以太網的幀在傳輸時的延遲和延遲的突發變化 (抖動 )就顯得非常嚴重。我們知道，多媒體信息（音頻、視頻等等）與時間的關系非常緊密，如視頻要求每秒鐘固定數量的畫面、音頻要求每秒鐘固定數量的量化比特流等等，這些定時性很強XXX 中學 校園網絡工程方案 《 萬源倉商務網 》 26 的信息在傳送時并不要求在某一個瞬間提供 過多 的帶寬，但要求在長時間內能夠保持一直有 不多不少正合適 帶寬，否則視頻的畫面就會有 跳動 ，聲音就可能 結巴 。顯然，以太網對傳輸過程的不可控性和對幀處理延時的過多抖動都不適于現在大量涌現出的具有較強定時性要求的多媒體信息的傳輸。 帶寬利用率較低 對信道的共享及爭用機制導致信道的實際利用帶寬遠低于物理提供的帶寬，雖然基于 CSMA/CD機制的以太網可以使網絡節點對帶寬的爭用以一種 秩序 進行，但其帶寬有效利用率仍低于 10%。以太網的交換技術可以降低爭用的機率，但為了與原有網卡及應用軟件的兼容， CSMA/CD 仍必須存在，且交換中對轉發端口的定位是在于動態學習動態刷新中進行的，這就使在統計上仍存在大量的包是以共享爭用的方式傳遞的，交換技術可使利用率提高至 20%～ 50%。 除以上兩點以外，以太網傳輸機制所固有的對網絡半徑、冗余拓撲和負載平衡能力的限制以及網絡的附加服務能力薄弱等等，也都是以太網絡的不足之處。但以太網以成熟的技術、廣泛的用戶基礎和較高的性能價格比，仍是傳統數據傳輸的網絡應用中較為優秀的解決方案。 ? 千兆以太網絡技術 千兆位以太網 (Gigabit Ether)是 IEEE 以太網標 準的擴展，傳輸速度為每秒 1000 兆位 (即 1Gbps)。應用于大型校園網，能把現有的 10Mbps 以太網和100Mbps 快速以太網連接起來。它可取代 100Mbps FDDI 網，也是 ATM 技術的強勁對手。千兆位以太網采用同樣的 CSMA/CD 協議，同樣的幀格式，是現有以太網最自然的升級途徑，使用戶對以太網原有設備管理工具的投資得以保護。 千兆位以太網是超高速主干網的一種選擇方案。在數據、話音、視頻等實時業務方面它雖然不能提供真正意義上的服務質量 (QoS)，但千兆位以太網頻寬較高，能克服原以太網的一些弱點，提供服務保 證等特性。 工作組已確定了以下一組規范，統稱為 1000Base－ X。 1. 1000Base－ LX：多模光纖傳輸距離為 550 米，單模光纖傳輸距離為 3000米。 2. 1000Base－ SX： 微米多模光纖傳輸距離為 300 米， 50 微米多模光纖傳輸距離為 550 米。 XXX 中學 校園網絡工程方案 《 萬源倉商務網 》 27 3. 1000Base－ CX：用于短距離設備的連接，使用高速率雙絞銅纜，最大傳輸距離為 25 米。 4. 1000Base－ T： 5 類銅纜傳輸最大距離為 100 米。 千兆位以太網支持交換機之間、交換機與終端之間的全雙工連接，支持共享網絡的半雙工連接方式，使用中繼器和 CSMA/CD 沖突檢測機制。千兆位以太網聯盟 (GEA)為千兆位以太網的應用提出以下幾種方案： 1. 更新快速以太主干網：更換核心交換機，全面提高原有網絡性能。 2. 用于交換機到服務器鏈路：服務器使用千兆位以太網卡，直接與千兆位以太網交換機相接，提供每秒百萬個包的處理能力。 3. 千兆位以太網到桌面臺式機。高性能工作站安裝千兆位以太網卡，直接與千兆位以太網相連。 4. 用于交換機之間的鏈路。千兆位以太網交換機用光纖相接，提供一條高性能主干線路。 5. 更新 FDDI 主干：保留 現有光纜，提高帶寬 10 倍。 ? ATM 網絡 “ ATM（異步傳輸模式）”這一名詞最早就為與電話中繼通訊中常用的技術“ STM（同步傳輸模式）”相對應而產生的，它既汲取了話務通訊中電路交換的“有連接”服務和服務質量保證，又保持了以太、 FDDI 等傳統網絡中帶寬可變、適于突發性傳輸的靈活性，從而成為迄今為止適用范圍最廣、技術最先進、傳輸效果最理想的網絡互連手段。 概括起來， ATM 技術具有如下特點： 實現網絡傳輸有連接服務，實現服務質量保證 (QoS) 這是 ATM 先進于其他網絡交換技術、最有魅力的特點所在。以太網、 FDDI等傳統網絡由于受當時技術所限，傳輸機制主要圍繞解決信息包沖突碰撞問題、保證發端的信息包能夠到達收端就可以了，并不考慮“如何到達”。而提出 ATM技術的主要目標則是為了解決傳輸的服務質量問題，不僅要能夠到達，還要控制如何到達，因而 ATM 技術是網絡通訊技術中革命性的突破，具有其他技術在產生時所不具備的 天生優勢 。 交換吞吐量大 XXX 中學 校園網絡工程方案 《 萬源倉商務網 》 28 ATM 交換理論在建立時，充分利用了當時剛剛成熟的超大規模集成電路(VLSI)技術，其定長的幀結構使所有交換工作能用純硬件完成，因而 ATM 交換機本身硬件交換性能就遠大于一般傳統網絡交 換設備。 帶寬利用率高 ATM 是有連接的網絡服務，內部交換是通過建立 虛電路 完成的。每一個虛電路所需帶寬由服務質量保證體系按需分配，不同的應用要求分配不同的信道帶寬。一經分配，該帶寬就由所屬應用以統計的方式所占用，有傳輸則提供始終如一的持續帶寬，無傳輸則自動讓出帶寬給其他通訊使用，因而帶寬分配靈活，利用率極高，可達 90%以上。 具有靈活的組網拓撲結構和負載平衡能力，伸縮性、可靠性極高 由于 ATM 采用有連接的網絡服務，因而在 ATM 網絡中可以存在多條冗余鏈路，實現環接、并行連接等冗余拓撲結構，在傳輸時 可同時傳輸，帶寬按鏈路冗余數目加倍，使全網具有極高的可伸縮性和可靠性，這在傳統網絡中都是難以做到的。比如：以太網是不能同時啟動兩條和兩條以上的冗余鏈路的，這樣會導致永無休止的“回環包”占據所有有用帶寬，讓網絡崩潰。一旦網絡中出現冗余，則必須啟動一種稱之為 Spanning Tree 算法的尋徑技術，堵塞住所有冗余鏈路端口。用這種算法重新拓撲后的網絡不僅會失去所有負載平衡功能，而且還會帶來額外的網絡負擔，降低網絡性能。 局域網與廣域網技術統一 ATM 是現今唯一可同時應用于局域網、廣域網兩種網絡應用領域的網絡技術，兩種技術的統一是網絡未來發展的趨勢，也是實現寬帶綜合業務數字網（ BISDN）這一計算機網絡未來的宏遠目標的必由之路，具有廣闊的發展前景。 在整個業界的充分重視下， ATM 近八年的發展已使其走向一個成熟穩定發展的軌道，逐步占據網絡市場的主流。 ATM 是一個在現有技術水平上已獲得成熟的發展、同時兼具有新技術所特有的勃勃生命力的技術。不過， ATM 有一個不足之處就是，采用 ATM 技術來構建網絡主干，需要較高的成本。其經濟可行性較差，對 XX 中學 所建的中等規模偏小的校園網絡就更是如此。 XXX 中學 校園網絡工程方案 《 萬源倉商務網 》 29 在闡述完當今幾種主流網絡主 干技術后，我們回到 XX 中學 校園網的設計中來，結合前面所強調的設計原則和用戶的具體需求，我們可以得出一個最佳的主干設計方案。 首先根據最先進技術和最佳性能優化的設計原則，技術已很久停滯不前、性能相對偏低 FDDI 已不適應 XX 中學 校園網的需求了。剩下可選的則是快速以太網、千兆以太網和 ATM 這兩種（共三個）當今主流主干網絡技術。從前面需求分析我們可以看到用戶的網絡應用可分為管理、教學、科研以及其它的Inter/Intra 應用服務系統，其中網絡教學應用具有很強的實時性，要求有長時間穩定的帶寬；而管理、科研 和 Inter/Intra 應用則非常復雜，它們不僅具有傳統計算機通信的文件的傳輸、數據的查詢等等，還根據信息發展的需要加入了大量圖像、視頻、聲音等多媒體應用，比如 Web 瀏覽、視頻會議、語音電子郵件等等，這就需要網絡不僅具有傳送大量突發性數據的充裕帶寬，還應當對實時性較強的多媒體信息的傳送保持均勻的低延遲傳輸特性，從這方面來看，具備對傳統數據服務和多媒體信息都有最佳傳輸效果的 ATM 交換技術和快速以太網和千兆以太網技術無疑都可作為理想的解決方案。 從另一方面來講，我們還必須考慮到建設的成本、未來維護的 能力和不同網絡應用類型的搭配等各種因素。端到端全 ATM 在國外的先進地區雖有成功的案例，但對于 900 個點左右的 Intra 而言需要更大的投資和較高水平的維護力量，我們的應用仍是傳統應用加新型多媒體應用共存的模式，多媒體傳輸不可忽視但而且將來會占絕對的主體，因此我們從發展的眼光來看，雖然目前應用還不是太多，快速以太網能夠滿足需要，但根據經驗，在基礎設施建立以后，帶寬的需求將飛速增長，所以我們建議采用千兆以太網技術，達到最近五年不過時的標準。 從 XX 中學 的網絡建設資金以及網絡應用信息流量的實際情況出發，我們設計了一套基于千兆以太網主干技術的校園網方案，它以 1000Mbps 以太網交換技術為主干，可以做到 1000Mbps 全光纜到二級交換機， 100Mbps 到桌面。它能很好地支持 XX 中學 的校園內部的網絡通信以及與 CERNET 其它節點的信息交互，而且在性能有很大的優勢，而且價格上并不貴多少，是一種比較先進的校園網絡解決方案。 以下是網絡系統方案設計的示意圖： XXX 中學 校園網絡工程方案 《 萬源倉商務網 》 30 廠家產品選擇 提供網絡產品廠家實在是太多了。國外的有 Cisco、 NortelNetworks、 3Com、Lucent（該公司提供網絡設備的部門 現已獨立出來成為公司 AVAYA）、 Alcatel、Cabletron、 Intel。國內的有華為（華為的產品基本上全是 OEM 的，路由器是 OEM Cisco 的，交換設備是 OEM Intel 的）、聯想（ Legend）、中興、 Dlink（目前已被聯想收購，成了聯想 Dlink）、 Accton（ Dlink 和 Accton 是臺灣出產）。 各家有各家的優勢和特色。 Cisco 在廣域網產品方面的地位是無人能及的，據稱在廣域網骨干路由器上 Cisco 產品占有 80%的市場份額； Nortel Networks 在語音交換方面有 100 多年的歷史； 3Com 盡管它的高端產品目前已經被人收購，但它在園區網方面，特別是在中國市場上，占有很大的份額；各家的特點說來話長，不一而足。但總的一點，比較貴，且他們占據的是中高端市場。在中低端市場方面，是 Dlink 和 Accton 有極大的優勢。特別要強調的是 3 公司。 3公司是校園網方面擁有很長的歷史，全國有相當一部分大學均采用 3 的網絡設備，她以質量好、性能穩定著稱，雖然目前因全球策略調整將高端出售，從而WEB 服務器 視頻服務器 數據庫 /數據服務器 網管工作站 教學樓 圖書館 教師宿舍 電腦室 實驗樓 飯堂 學生宿舍 體育館 辦公樓 Inter 《萬源倉商務網》 獨家提供本篇文章，謹防假冒 XXX 中學 校園網絡工程方案 《 萬源倉商務網 》 31 強化了她在中低端產品上的競爭力，作為 XX 中學 一個中小型的園區網， 3的系列產品必將能提 供一個性能、穩定雙佳的網絡。 具體配備如下： 中心機房：選擇 3 公司 Switch 4007 作為中心交換機。根據用戶要求，加入兩塊 9 口千兆模塊，為整個校園網提供 18 個 1000BaseSX 接口。其中 7 個SX 接口用來下連教學樓、圖書館、教師宿舍、學生宿舍、飯堂、辦公樓、體育館；另外三個分別可用于 Web 服務器、數據 /數據庫服務器、視頻服務器；剩余的 8 個備用。 教學樓：教學樓共有 32 個信息點，并且已經聯網。教學樓的配線間在四樓。根據用戶要求，分別選擇 24 口和 12 口的 SuperStack II Switch 3300 兩臺來進行連接各信息點。 圖書館：圖書館共有 90 個信息點。其中二樓資料查詢室共有 6