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【導讀】玉溪市教育城域網(wǎng)建設(shè)方案

　　

【正文】 閉服務(wù)器。 ③ 選用性能優(yōu)良，價格適中的產(chǎn)品。 ④ 機房電源三相。 第三章 設(shè)計目標 總體設(shè)計 用星型結(jié)構(gòu)的物理布線實現(xiàn)各種形式的網(wǎng)絡(luò)邏輯拓撲結(jié)構(gòu)。 D N S F T P M A I L網(wǎng) 管W E BV O DD M Z 區(qū) 域內(nèi) 網(wǎng) 服 務(wù) 器市 教 育 局紅 塔 區(qū) 教 育 局各 縣 教 育 局各 中 小 學服 務(wù) 器服 務(wù) 器D D N /P S T N 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 在當今流行的高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中， 主干網(wǎng)技術(shù)的選擇，要根據(jù)需求分析中地理距離、信息流量和數(shù)據(jù)負載的輕重 而定。一般而言，主干網(wǎng)一般用連接建筑群和服務(wù)器群，可能會容納網(wǎng)絡(luò)上 4060%的信息流，是網(wǎng)絡(luò)大動脈。連接建筑群的主干網(wǎng)一般以光纜作傳輸介質(zhì)，典型的主干網(wǎng)技術(shù)主要有千兆以太網(wǎng)、ATM 和 FDDI 等。從易用性、先進性和可擴展性的角度考慮，采用千兆以太網(wǎng)是目前大家通行的做法。 FDDI 基本已屬于昨天的技術(shù)，支持它的廠商越來越少。 ATM 是面向連接的網(wǎng)絡(luò)，能保證一些突發(fā)重負在網(wǎng)上傳輸，但由于 ATM 在局域網(wǎng)的所有應(yīng)用需要 ELAN 仿真來實現(xiàn)，不僅技術(shù)難度大，且?guī)捫实停炎C明不適宜用作局域網(wǎng)或園區(qū)網(wǎng)，但如果建網(wǎng)單位對 實時傳輸要求極高，也可以考慮選用。 根據(jù)系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的要求及計算機網(wǎng)絡(luò)今后的發(fā)展 ，在玉溪市教育城域網(wǎng)的組建中選用外部接入速率至少 100M, 內(nèi)部局域網(wǎng) 采用千兆以太網(wǎng) 骨干交換機的選型 一、核心交換機的選型 傳統(tǒng)的交換機背板交換技術(shù)主要分為幾種：總線型背板交換、矩陣式背板交換、星型背板交換、共享內(nèi)存式交換，各種交換技術(shù)都有各自的優(yōu)點和缺點： 總線型： 總線型的背板交換技術(shù)主要是基于 TDM(時分復用 )，這種交換機內(nèi)部需要有一個很高速的掃描器，去掃描每一塊 Line Card，這種高 速掃描機制如果運作在一個標準機箱 (19 英寸 )內(nèi)，由于受到無可避免的干擾，掃描的速度不可能做得太高，造成總線型的交換機速度不能做得很高，一般情況下，一條總線型的帶寬最多只能高達 2G，顯然已不能滿足當今高速交換的需要。 矩陣式交換： 矩陣式交換的交換機特點是每一塊 Line Card 與其余 Line Card 之間都有點到點的連接，組成了一個全網(wǎng)狀的交換結(jié)構(gòu)，由于每塊 Line Card 之間都有點到點的連接，因此要求每一塊 Line Card 的交換能力較大，從而減少了交換引擎的負擔。這種交換機的特點是機箱與引 擎的價格較為便宜，但模塊的價格較昂貴，矩陣式交換的背板容量一般很容易做到幾個，甚至幾十個 G，能滿足較大容量的交換，是當今較為流行的交換結(jié)構(gòu)。 星型交換結(jié)構(gòu)： 星型交換機的交換結(jié)構(gòu)的特點是：交換引擎與每個模塊之間都有點到點連接，組成星狀結(jié)構(gòu)，因此這種交換機要求引擎的交換能力較強，且需要雙引擎?zhèn)浞郑詼p少端點故障發(fā)生的機率，相對來說每個模塊的交換能力負擔較輕，交換能力要求不高，所以可以看到，這種交換機交換引擎較為昂貴，但每個模塊的價格相對便宜，這種星型交換結(jié)構(gòu)的背板交換容量一般可做到幾十 G，甚至幾 百 G，是中心骨干交換機的主流技術(shù)之一。 如果考慮提供較高的可用性，而且經(jīng)費允許的話，主干網(wǎng)可以采用雙星（樹）結(jié)構(gòu)，即采用兩臺同樣的交換機，與接入層 /分布層交換機分別連接。雙星（樹）結(jié)構(gòu)解決了單點故障失效問題，不僅抗毀性強，而且通過采用最新的鏈路聚合技術(shù)，例如快速以太網(wǎng)的FEC（ fast Ether channel）、千兆以太網(wǎng)的 GEC（ giga Ether channel）等技術(shù)，則可以允許每條冗余連接鏈路實現(xiàn)負載分擔。如圖： 核 心 層分 布 層接 入 層單 星 ( 樹 ) 結(jié) 構(gòu) 雙 星 ( 樹 ) 結(jié) 構(gòu) 鏈路 聚合 共 享內(nèi)存式交換： 共享內(nèi)存式的交換機使用大量高速 RAM 來存儲輸入的數(shù)據(jù)，而完全不需要背板。這類交換機比較容易實現(xiàn)，主要缺點在于數(shù)據(jù)在內(nèi)存中需要進行排隊，會造成一定時延，并且，在共享存儲型交換機中加入冗余的交換引擎不僅復雜而且成本高，這種交換機主要用于中小型網(wǎng)絡(luò)，或用于大型網(wǎng)絡(luò)作邊緣交換。 所述，對于大型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，已不適合用低速率的總線型交換機去完成交換，只有矩陣式和星型的交換結(jié)構(gòu)才能滿足大容量的骨干交換，共享內(nèi)存式的交換機只適合中小型網(wǎng)絡(luò)，或在大型網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)邊緣交換。本著這樣的原則，在本方案中我們建議使 用矩陣式交換結(jié)構(gòu)或星型的交換結(jié)構(gòu)為中心骨干交換機，以滿足網(wǎng)絡(luò)中心高速的交換。 二、選擇核心交換機時考慮的幾個指標 1． 轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù) 轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)是指交換機所采用的用于決定如何轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)機制。 直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù) 交換機獲取到數(shù)據(jù)包目的地址，就開始向目的端口發(fā)送數(shù)據(jù)包。通常，交換機在接收到數(shù)據(jù)包的前 6個字節(jié)時，就已經(jīng)知道目的地址，從而可以決定向哪個端口轉(zhuǎn)發(fā)這個數(shù)據(jù)包。直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)速率快、延時少和吞吐率高。但當網(wǎng)絡(luò)中誤碼率較高時，交換機會轉(zhuǎn)發(fā)所有的完整數(shù)據(jù)包和錯誤數(shù)據(jù)包，這將給整個交換網(wǎng)絡(luò)帶來許多錯誤通訊包。 直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)適用與網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù) 存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)要求交換機在接收到全部數(shù)據(jù)包后再決定如何轉(zhuǎn)發(fā)。這樣一來，交換機可以在轉(zhuǎn)發(fā)之前檢查數(shù)據(jù)包完整性和正確性。它的優(yōu)點是：沒有殘缺數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，減少了潛在的不必要數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。它的缺點是：轉(zhuǎn)發(fā)速率比直接轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)慢。所以，存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)比較適應(yīng)于普通鏈路質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 2．背板吞吐量及緩沖區(qū)大小 背板吞吐最也稱背板帶寬，單位是每秒通過的數(shù)據(jù)包個數(shù)（ pps），表示交換機接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。一臺交換機的背板 帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強。最大理論值為線速，即指交換機可以全速處理各種大小的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)緩沖區(qū)大小，又叫做包緩沖區(qū)大小，是一種數(shù)據(jù)隊列機制，由交換機用來進行不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的速度匹配。速率高的設(shè)備所發(fā)送的數(shù)據(jù)可以存儲在緩沖區(qū)內(nèi)，直到被慢速設(shè)備處理為止。緩沖區(qū)大小由緩沖調(diào)度算法算出，過大的緩沖空間需要相對多的尋址時間，緩沖空間過小會在發(fā)生擁塞時引起丟包出錯。 3．延時 交換機延時是指從交換機接收到數(shù)據(jù)包到開始向目的端口復制數(shù)據(jù)包之間的時間間隔。有許多因素會影響延時大小，比如轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)、緩沖區(qū)大小 等等。采用直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的交換機有固定的延時。采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的交換機由于必須要接收完了完整的數(shù)據(jù)包才開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，所以它的延時與數(shù)據(jù)包大小有關(guān)。延時對三網(wǎng)合一中的實時和非實時的視頻、語音信息影響較為嚴重，會引起畫面與語音不同步等現(xiàn)象。 4． 管理功能 為 方便網(wǎng)管員管理，及用戶控制訪問交換機，通常交換機應(yīng)支持 SNMP MIB I / MIB II 統(tǒng)計管理功能以滿足常用網(wǎng)管管理軟件如 OPENVIEW、 SUN Solstice Domain Manager 或 IBM 網(wǎng)絡(luò)管理（ NetView）遠程管理交換機。 復雜一些的交換機還會增加通過內(nèi)置 RMON 組（ miniRMON）來支持 RMON 主動監(jiān)視功能。或提供通過 WEB 頁面、命令行方式 (CLI)對設(shè)備進行遠程的監(jiān)控，以最終實現(xiàn)故障管理、性能管理、配置管理、安全管理等常用管理功能。 5． MAC 地址表大小及 MAC 地址類型 連接到局域網(wǎng)上的每個端口或設(shè)備都需要一個 MAC 地址，其他設(shè)備要用到此地址來定位特定的端口及更新路由表和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 MAC 地址表大小能反映出該設(shè)備所支持的節(jié)點數(shù)能力。單 MAC 地址類型交換機連接最終用戶或非橋接設(shè)備，不能接集線器等多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)段。多 MAC 地址交換機則可以在每端口存多個 MAC 地址具有較強的多節(jié)點支持能力。 6．擴展樹 為保障網(wǎng)絡(luò)的安全性常對關(guān)鍵數(shù)據(jù)鏈路提供冗余備份鏈路，由于交換機實際上是多端口的透明橋接設(shè)備，從而引發(fā) ―拓撲環(huán) ‖問題。交換機通過采用擴展樹協(xié)議算法讓網(wǎng)絡(luò)中的每一個橋接設(shè)備相互知道，自動防止拓撲環(huán)現(xiàn)象。交換機并將檢測到的 ―拓撲環(huán) ‖中的某個端口斷開，以達到消除 ―拓撲環(huán) ‖的目的，維持網(wǎng)絡(luò)中的拓撲樹的完整性。 7． 全雙工 全雙工端口可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，但這要求交換機和所連接的設(shè)備都支持全雙工工作方式。具有全雙工功 能的交換機可實現(xiàn)高吞吐量（兩倍于單工模式端口吞吐量）、避免碰撞、突破 CSMA/CD 鏈路長度限制，通信鏈路的長度限制只與物理介質(zhì)有關(guān)。 另外，交換機端口最好能實現(xiàn)全 /半雙工自動轉(zhuǎn)換。 8. 高速端口集成 交換機可以提供高帶寬 ―管道 ‖（固定端口、可選模塊或多鏈路隧道）滿足交換機的交換流量與上級主干的交換需求。防止出現(xiàn)主干通信瓶頸。如 FDDI、 ATM、G 比特光模塊等。 9．最大 VLAN 數(shù)量 此參數(shù)反映了一臺設(shè)備所能支持的最大 VLAN 數(shù)目，就目前交換機所能支持的最大 VLAN 數(shù)目（ 1024 以上）來看，足以 滿足一般 教育網(wǎng) 的需要。 VLAN 劃分應(yīng)遵從 標準。 （ ： 在 1996 年 3 月， 委員會結(jié)束了對 VLAN初期標準的修訂工作。新出臺的標準進一步完善了 VLAN的體系結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一了 FrameTagging 方式中不同廠商的標簽格式，并制定了 VLAN標準在未來一段時間內(nèi)的發(fā)展方向，形成的 的標準在業(yè)界獲得了廣泛的推廣。它成為 VLAN 史上的一塊里程碑。 的出現(xiàn)打破了虛擬網(wǎng)依賴于單一廠商的僵局，從一個側(cè)面推動了 VLAN 的迅速發(fā)展。另外， 來自市場的壓力使各大網(wǎng)絡(luò)廠商立刻將新標準融合到他們各自的產(chǎn)品中。 ） 10．擴充性配置 機架插槽數(shù)、擴展槽數(shù)、最大可堆疊數(shù)、 10/100/1000M 以太網(wǎng)端口數(shù)、最大 ATM 端口數(shù)、最大 SONET 端口數(shù)、最大 FDDI 端口數(shù)、最大電源數(shù)等多個硬件指標將直接反映交換機的擴充能力及與其它骨干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的互聯(lián)互通能力。 對不同的用戶在選擇中還有不同的要求如實施對數(shù)據(jù)流的訪問控制（ ACL）、服務(wù)質(zhì)量保證（ QoS）、帶寬管理以及各種控制和服務(wù)策略、支持的包過濾、負載均衡及在三層交換機對各種路由協(xié)議的支持程度等等 。 根據(jù)上述的依據(jù)， 我們對核心交換機的選型要求為： 構(gòu)建線速、靈活、安全、智能的網(wǎng)絡(luò)： 網(wǎng)絡(luò)平臺子系統(tǒng)要求：具有高速、安全、可靠、簡便管理的網(wǎng)絡(luò)平臺，作為制造業(yè)信息化數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及其它業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載和傳輸平臺。 高性能、高安全性、高可靠性 * 性能足夠高 足夠高的性能 /容量是骨干交換機最重要的指標。交換機的天職就是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，骨干交換機所承擔的通信量尤其大，所以這是選購時應(yīng)該最先關(guān)注的指標。 性能方面的主要指標包括背板容量、端口容量、包轉(zhuǎn)發(fā)率等。骨干交換機的包轉(zhuǎn)發(fā)率一般都在數(shù)十個 Mpps 以上，例如安奈 特的 SwitchBlade 4008 和華為的S8016，包轉(zhuǎn)發(fā)率都達到 96Mpps。而要做到這樣的轉(zhuǎn)發(fā)能力，背板容量一般都在100Gbps 以上，否則無法具備線速能力。另外，骨干交換機應(yīng)該有很大的端口容量，具有足夠的端口密度。為了保證性能，骨干交換機一般會采用分布式體系結(jié)構(gòu)，利用 ASIC 芯片實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)以及其他功能。此外，骨干交換機應(yīng)該具備多層交換能力 。 * 安全是挑戰(zhàn) 許多人認為，骨干交換機上應(yīng)該部署強大的安全功能，以滿足用戶越來越強烈的安全要求。但也有人認為，對安全要求很高的用戶應(yīng)該使用專門的安全設(shè)備（包 括軟件和硬件）。骨干交換機的主要職能是提供大流量轉(zhuǎn)發(fā)的性能，而安全與性能是一對矛盾；雖然有一些設(shè)備和芯片可以用于加速從而緩和這一矛盾，但太多的安全功能終究是個負擔。 * 可靠性靠冗余 對 骨干交換機來說，可靠性和穩(wěn)定性是極為關(guān)鍵的。而要實現(xiàn)足夠的可靠性，需要避免單一故障點，其不二法門是采用冗余設(shè)計。尤其是最關(guān)鍵的幾個部分 —電源、交換矩陣、控制引擎 —— 必須采用冗余設(shè)計。另外，支持帶電熱插拔的能力也是很有用的。應(yīng)該指出，冗余備份有 “1+1” 、 “n+1” 等多種方式，用戶應(yīng)根據(jù)自身需要選擇，不要盲目追求最大可 靠性。 教育網(wǎng) 畢竟不是電信網(wǎng)，所謂的電信級可靠性不一定是必要的，而太高的冗余度無疑會增加成本。 * 可擴展性保護投資 可擴展性的真正意義在于實現(xiàn)對用戶的投資保護。網(wǎng)絡(luò)總是免不了升級、擴容、更新的，骨干交換機一般價格高昂，如果可擴展性不好，浪費的錢可就多了。交換機在設(shè)計的時候，就要考慮到用戶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，例如采用模塊化設(shè)計，預留插槽等等。而且，考慮到網(wǎng)絡(luò)容量的不斷擴大，交換機背板也應(yīng)該具有足夠的可擴展性。另外，骨干交換機應(yīng)該支持多種接口，面向多種應(yīng)用。尤其要注意的是，骨干交換機應(yīng)該支持一些高速和超 高速的接口， （ 例如 OC48 和 OC192的 POS 口，甚至是 10G 以太網(wǎng)接口，這才能與它在網(wǎng)絡(luò)中的地位相稱。 ） 可擴展性還可以包括層次結(jié)構(gòu)的擴展，如加入新模塊后實現(xiàn) 4~7 層交換。 高吞吐能力，保證各種信息（數(shù)據(jù)、語音、圖象）的高質(zhì)量傳輸 統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)安全策略，整體考慮網(wǎng)絡(luò)平臺的安全性 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備充分考慮冗余、容錯能力和備份，可靠的網(wǎng)絡(luò)備份策略 開放性、兼容性、高可擴展性 支持國際上通用標準的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、國際標準的大型的動態(tài)路由協(xié)議等開放協(xié)議，有利于以保證與其它網(wǎng)絡(luò)之間的平滑連接互通，以及將來網(wǎng)絡(luò)的擴展。能根據(jù) 未來業(yè)務(wù)的增長和變化平