【正文】 XX 石油綜合信息網(wǎng) 二期工程方案邏輯設計 第一章 網(wǎng)絡技術選擇和拓撲結構設計 1． XX 石油綜合信息網(wǎng)二期工程的技術選擇 ATM、千兆位 /快速以太網(wǎng)、 FDDI 是當前最主要的幾種骨干網(wǎng)絡技術。由于千兆位以太網(wǎng)是傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術的擴展和延伸，它成為當前局域網(wǎng)和城域網(wǎng)建設中的骨干網(wǎng)絡的首選技術。 XX 油田地域覆蓋范圍約 200 多公里，光纖基本上鋪設到了主要的生產單位和生產區(qū)域，從可采用的網(wǎng)絡技術和覆蓋的地理范圍看， XX 石油綜合信息網(wǎng)可以定位為城域網(wǎng)。 千兆位以太網(wǎng)的國際標準為 ，它保留和兼容了 和以太網(wǎng)標準幀格式以及 管理的對象規(guī)格。因此，企業(yè)能夠在保留現(xiàn)有應用程序、操作系統(tǒng)、 IP、 IPX 及 AppleTalk 等協(xié)議以及網(wǎng)絡管理平臺與工具的同時，方便地升級至千兆位以太網(wǎng)。在 的千兆位以太網(wǎng)國際標準中定義了支持的三種傳輸介質：多模光纖、單模光纖（標準方式）和同軸電纜。最近 標準又定義了支持非屏蔽雙絞線傳輸介質的國際標準，傳輸距離為 100m。 XX 石油綜合信息網(wǎng)作為以數(shù)據(jù)應用業(yè)務為主的傳輸網(wǎng)絡，并且目前的各單位的局域網(wǎng)內部作為網(wǎng)絡 互聯(lián)的主干和到桌面的連接也是采用以太網(wǎng) /快速以太網(wǎng)，所以選擇千兆位以太網(wǎng) /快速以太網(wǎng)作為油田二期網(wǎng)絡工程的主干連接技術是最佳的選擇。它既可以實現(xiàn)與目前各單位局域網(wǎng)之間的平滑無縫的連接，也減少了不同網(wǎng)絡技術之間互聯(lián)時必須的數(shù)據(jù)格式和協(xié)議轉換，提高網(wǎng)絡運行的性能。 千兆以太網(wǎng)主要作為局核心網(wǎng)絡交換機與科研、勘探、開發(fā)等重要生產及研究單位之間的網(wǎng)絡連接主干，同時也提供對一些全局性的重要服務器的網(wǎng)絡連接。 快速以太網(wǎng)主要作為局核心網(wǎng)絡交換機、分布層交換機與生產保障、后勤服務、文教衛(wèi)生等信息需求較少單位網(wǎng)絡主干連接。 同時主要用于各單位局域網(wǎng)的樓間互聯(lián)的網(wǎng)絡技術。 目前千兆以太網(wǎng)最常用的傳輸介質為光纖。 1000BASESX 是一種在收發(fā)器上使用短波激光作為信號源的媒體傳輸技術，這種收發(fā)器上配置了激光波長為770— 860nm（一般為 800nm）的光纖激光傳輸器，只能在多模光纖上使用。對于使用 的多模光纖，全雙工模式下最長傳輸距離為 275m；對于使用 50um的多模光纖，全雙工模式下最長傳輸距離為 550m。 1000BASELX 是一種在收發(fā)器上使用長波激光作為信號源的媒體傳輸技術，這種收發(fā)器上配置了激光波長為1270— 1355nm（一般為 1300nm）的光纖激光傳輸器，可以在多模光纖和單模光纖上使用。對于多模光纖，不論是 的光芯還是 50nm 的光芯，全雙工模式下最長傳輸距離均為 550m；對于使用 9um 的單模光纖，全雙工模式下最長傳輸距離為 5km。 為了滿足更遠傳輸距離的需要，各廠商又推出了傳輸更遠距離的1000BaseLH 傳輸接口模塊，在單模光纖上全雙工模式下傳輸距離可以達到70km。 快速以太網(wǎng)的國際標準為 ，它定義的傳輸速率為 100M，使用的傳輸介質為光纖和雙絞線。雙絞線的傳輸距離為 100m，在三類雙絞線情況下使用 4 對線，在五類雙絞線情況下使用 2 對線。在多模光纖時傳輸距離為 2km，在單模光纖全雙工情況下，依據(jù)所使用的收發(fā)器的驅動能力可以達到幾十公里甚至一百公里。 1． XX 石油綜合信息網(wǎng)二期工程的網(wǎng)絡拓撲結構設計 根據(jù)網(wǎng)絡設計原則，我們選擇星形結構作為 XX 石油綜合信息網(wǎng)絡的主拓撲結構。其主要依據(jù)是： 該結構符合 XX 油田組織結構和信息流向的特點，結構靈活，使用和擴展都十分容易。 易于管理，無論從物理上還是邏輯上劃分子網(wǎng)都非常方便，這種結構能很好地適應我局的組織機構劃分，同時子網(wǎng)帶 寬可以根據(jù)需要分成共享式、獨享式 10MB/S 或 100MB/S 的方式，基本可以滿足不同場合對網(wǎng)絡帶寬的要求。 這種結構的物理傳輸介質既可選擇光纖，也可選擇雙絞線或同軸電纜，這樣已建成的局部網(wǎng)絡可以稍作改動便可連入星形結構網(wǎng)絡。 目前出現(xiàn)的各種網(wǎng)絡技術包括以太網(wǎng)技術， FDDI 技術，令牌環(huán)技術及ATM 技術等，都可在星形結構下實現(xiàn)，它對各種網(wǎng)絡技術的適應性非常好，這就為將來網(wǎng)絡較平滑地向上升級提供便利條件。 根據(jù)需求和流量分析以及設計原則和設計基礎要求，采用四級交換體系，將整個網(wǎng)絡結構劃分為四個層次。 第一個層次為網(wǎng)絡核心。核心層配置設備承擔的任務主要是全油田各單位間信息的交流和分發(fā)與管理，因此核心層設備應具有強大的交換能力，保證不會發(fā)生信息擁塞；強大的安全防護能力，保證不會因單點故障而影響整個系統(tǒng)的正常運行，有效的故障恢復能力 ,保證的任何一種單點故障都能在短時間內迅速予以恢復。 第二層次為網(wǎng)絡骨干層，主要是勘探、開發(fā)核心單位，包括地質院、計算中心、勝采、孤東、現(xiàn)河等油田核心單位。骨干層設備承擔的任務一是構造本地網(wǎng)絡核心，二是通過核心設備實現(xiàn)與其它單位間大量信息交換，骨干層設備具備三十千兆以上的交換能力 和千兆級的上連帶寬，同時還具備強有力的用戶訪問控制能力（即三、四層交換能力）。骨干層設備還配置了一定數(shù)量的千兆端口，用于接入數(shù)據(jù)中心服務器。 第三個層次為邊緣層，主要是油田重要生產服務單位，包括供電、石化總廠、社區(qū)中心、井下等，邊緣層設備具備用戶訪問控制能力和足夠的上連能力（百兆級）。同時還考慮為其保留適當?shù)膸挃U展能力，為將來高性能的網(wǎng)絡應用留有余地。 第四個層次為接入層，主要實現(xiàn)三、四級單位終端節(jié)點設備的接入。接入層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型較為單一，數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性不強。對這類單位主要考慮通過適當?shù)膸捊尤牍歉蓪?或邊緣層。 第二章 網(wǎng)絡設備協(xié)議支持和技術性能要求 網(wǎng)絡設備協(xié)議支持和技術性能設計是保證實際網(wǎng)絡應用系統(tǒng)有效管理和高效運行的關鍵。 XX 石油綜合信息網(wǎng)二期工程所選用的網(wǎng)絡設備要求支持多種類型網(wǎng)絡管理、應用協(xié)議，在傳輸距離和吞吐能力等硬特性上也要求達到相應技術指標，以滿足實際生產應用和管理的實際需求。 （一） 網(wǎng)絡設備協(xié)議支持 1．網(wǎng)絡應用協(xié)議技術支持 隨著主干網(wǎng)絡帶寬的不斷提升，視頻廣播、視頻會議等大信息量網(wǎng)上傳播應用變?yōu)楝F(xiàn)實。這類網(wǎng)絡應用不僅需要服務質量保證，還要求實現(xiàn)信息定向發(fā)送，但如果這類信息在網(wǎng)上 不能定向傳播，則有可能造成整個網(wǎng)絡系統(tǒng)運行效率下降甚至癱瘓。 1． 1 組播協(xié)議 IP 網(wǎng)絡實現(xiàn)信息包的發(fā)送包括三種方式：單播、廣播和組播。單播實現(xiàn)點對點的信息發(fā)送，廣播可以實現(xiàn)信息包對整個子網(wǎng)的發(fā)送，而組播則可實現(xiàn)信息包對分布在網(wǎng)絡多個子網(wǎng)內的一組主機的信息發(fā)送。通過組播方式避免大量信息在網(wǎng)上的無效傳播是提高網(wǎng)絡運行效率的重要手段。 實現(xiàn)網(wǎng)絡組播的三要素包括： 1） 地址 組播技術使用 D 類地址實現(xiàn)組播組和組播成員的識別。 D 類地址的范圍為 。在該范圍的每一個地址都表示為一 個組播組。某些地址已被定義成為永久地址，永久地址不宜定義和使用。例如， 為 RIP2 使用， 為網(wǎng)絡時間協(xié)議（ NETWORK TIME PROTOCOL）占用。某些地址具有特殊含義，如 表示“子網(wǎng)上的所有系統(tǒng)”， 224． 0． 0． 2 表示“子網(wǎng)上的所有路由”。在具體使用組播組地址時應避免使用這類地址以免出錯。 2） 動態(tài)登記 使用動態(tài)登記協(xié)議，成員可以登記加入組播組。動態(tài)登記標準協(xié)議為IGMP。 3） 組播路由 組播路由協(xié)議包括： DVMRP， MOSPF， PIMDM， PIMSM。 實現(xiàn)線速組播支持協(xié)議包括： IGMP， DVMRP、 PIMDM、 PIMSM、 MOSPF、 SRMP等。 網(wǎng)絡主機可以根據(jù)自己的需要通過組成員協(xié)議申請加入或離開特定廣播組，網(wǎng)絡交換機通過相應的協(xié)議識別主機請求，建立或斷開組播鏈路。 實現(xiàn)網(wǎng)絡組播功能所要求的實現(xiàn)的協(xié)議包括 ICMP、 DVMRP、 PIM 等。 1． 1． 1 IGMP 通過 IGMP，組播路由器與組播組主機建立動態(tài)聯(lián)系，同時保持建立的組播通道?；顒咏M播組主機使用 ICMP協(xié)議明確登記自己的活動狀態(tài)，路由器通過 ICMP協(xié)議定期監(jiān)視組播組的活動狀態(tài)，并向活 動組播組發(fā)送組播信息，路由器之間通過協(xié)調為組播組建立相應的路由鏈路。 IGMP 是實現(xiàn)組播的基本協(xié)議。 1． 1． 2 DVMRP 距離向量組播路由協(xié)議，用于網(wǎng)絡主干建立跨路由組播鏈路通道。使用 DVMRP機制，當路由器接收到源組播包時，路由器將此包發(fā)向除了接收到包的端口外的所有接口，如果路由器從某個接口接收到不需要接收的信息，則路由器在向這類接口發(fā)送一剪除包以停止發(fā)送。由此看出， DVMRP 的傳輸效率是很低的。 1． 1． 3 PIM 協(xié)議獨立組播技術。它不依賴于任何協(xié)議。 PIM 實現(xiàn)網(wǎng)絡組播的基本過程是：與 組播發(fā)送者相鄰的第一跳路由器將組播數(shù)據(jù)流發(fā)送給集合點，當接收者需要接收組播流時，接受者向與其相鄰的路由器進行登記（最后一跳路由器），最后一跳路由器建立集合點與接受者之間的發(fā)送鏈路，接受者便可接收組播信息。 PIM可以以兩種模式進行操作：密模式（ DM）和疏模式（ SM）。 .PIMDM 協(xié)議獨立組播協(xié)議（密集模式），用于組播組主機密集聚集且網(wǎng)絡帶寬較寬環(huán)境實現(xiàn)網(wǎng)絡組播。其工作機制類似于 DVMRP。它假設組播點密集地分布，路由下層網(wǎng)絡可能要以數(shù)據(jù)報方式接受組播信息，組播信息向所有的接口進行發(fā)送，直到信息被處理 。 PIMDM 比較適合于下述場合使用： 發(fā)送者和接收者距離較近、發(fā)送者較少接收者較多、廣播流連續(xù)、廣播流量較大。由于在特定的場合使用， PIMDM 避免了 DVMRP 效率較低的問題。 .PIMSM 協(xié)議獨立組播協(xié)議（疏松模式），用于組播主機分散分布且網(wǎng)絡帶寬較為緊張環(huán)境實現(xiàn)網(wǎng)絡組播。 PIMSM 可以減少不必要的路由接收組播信息，也不一定要使用數(shù)據(jù)報的方式進行發(fā)送。 PIMSM 適合于下述場合使用：在一個組中有較少的接收者，發(fā)送者和接收者通過 WAN 連接，網(wǎng)絡組播斷續(xù)傳送。 PIMSM 的工作機理是，如 果主機不提出申請， PIMSM 假設其不需要組播服務。PIMSM 工作時首先定義一個匯聚點，發(fā)送者利用匯聚點通知組播組自己的存在，接收者利用匯聚點了解發(fā)送者的信息。發(fā)送者將數(shù)據(jù)流發(fā)送給匯聚點，接收者要接收信息必須首先到匯聚點登記。當數(shù)據(jù)流通過匯聚點從發(fā)送者流向接受者時，路由器自動進行路徑優(yōu)化。優(yōu)化后的路徑有可能繞開匯聚點。 MOSPF 組播 OSPF 協(xié)議，用于組播鏈路尋址。 MOSPF 依賴于 OSPF， MOSPF 使用 OSPF 鏈路和類似于 OSPF 協(xié)議鏈路狀態(tài)建立過程通過發(fā)送廣播信息確定組播組的位 置和鏈路， MOSPF 為每一對組播源 組播組構造 一分布數(shù)和計算傳輸路徑。由于運行 MOSPF 協(xié)議對于路由器 CPU 消耗較大，因此， MOSPF 協(xié)議不適合運行于多組播源 組播組環(huán)境。 通過組播協(xié)議實現(xiàn)功能分析我們可以看出，在油田網(wǎng)絡環(huán)境下實現(xiàn)網(wǎng)絡組播，需要路由器實現(xiàn)的協(xié)議包括： IGMP， DVMRP， PIMDM 等，其它協(xié)議可僅作為參考。 網(wǎng)絡組播較廣播雖能提高傳輸效率，但它的應用也會對網(wǎng)絡造成較大沖擊。因此，在設計組播應用時應考慮采用虛網(wǎng)等技術，將組播限制在一個特定的廣播域內。 QOS 保證協(xié)議 視 頻 會 議、 實 時 音 頻 和 視 頻 的 多 點 組 播、 網(wǎng) 絡 電 話、 交 互 式 事 處 理 等 應 用 程 序等多 媒 體 類 應 用 對 企 業(yè) 網(wǎng) 絡 提 出 服 務 質 量（ QoS） 策 略 要 求。 QoS是 一 種 機 制， 這 個 機 制 可 能 確 保 網(wǎng) 絡 的 帶 寬， 最 大 延 時 限 制 及 可 控 的 數(shù) 據(jù) 包 之 間 的 時 間 間 隔 等 參 數(shù) 在 某 一 水 平 之 上。 實現(xiàn) QOS 要求交換機具備多方面的硬件和傳輸控制特性。 實現(xiàn)端 端 QoS 要求網(wǎng) 絡 QoS 管理控制系統(tǒng)具有如下結構： （ 1） 網(wǎng)絡節(jié)點 QoS（要求網(wǎng)絡節(jié)點具備 QOS 能力）； （ 2） QOS 信令。 （ 3） QOS 策略。 1． 2． 1 網(wǎng)絡節(jié)點 QOS 網(wǎng)絡節(jié)點 QOS 要求網(wǎng)絡交換機實現(xiàn)有效的排隊和排隊策略，以實現(xiàn)沖突隊列的管理和控制。 保證 QOS 的主要排隊和排隊控制策略包括： WFQ， CQ 等 1． 2． 1． 1 WFQ 這是一種加權公平隊列算法。這是一種基于流的隊列算法，它同時做兩件事情： 1）它交互式地將流量調度到隊列前面以減少響應時間； 2）對于其它需要高帶寬的流量，進行公平的剩余帶寬分配。 WFQ 確保隊列不會由 于帶寬而中斷，流量可以得到預期的服務。由于網(wǎng)絡流量多數(shù)為低帶寬流量， WFQ 首先保證低帶寬流接受優(yōu)先服務；高帶寬流按比例分享剩余容量。 WFQ 被設計成盡量能自動適應隨時改變的網(wǎng)絡流量條件。 WFQ 需要和 QOS 信令技術協(xié)同以完成 QOS 傳輸質量控制。 WFQ 可以探測 IP包優(yōu)先級，對于高優(yōu)先級的 IP 流可以分配更多的帶寬。 WF