【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)的便于維護(hù)性，以使系統(tǒng)在萬一發(fā)生故障時能提供有效手段及時進(jìn)行恢復(fù)，盡量減少損失。 、 可擴(kuò)充性和兼容性 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)具有可擴(kuò)展性即網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)必須在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)容量與處理能力、物理聯(lián)接、產(chǎn)品支持等方面具有擴(kuò)充與升級換代的可能， 采用的產(chǎn)品要遵循通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以便不同類型的設(shè)備能方便靈活地聯(lián)接入網(wǎng)并滿足系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)充的要求。 特別是在 IPV6 的支持方面一定要做到國際領(lǐng)先地位， IPV6 是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然方向，現(xiàn)在已經(jīng)開始大規(guī)模的商用，所以在設(shè)備的選擇上要著重考慮對 IPV6 的支持程度和先進(jìn)性。 為了使所實現(xiàn)系統(tǒng)能夠在應(yīng)用發(fā)生變化的情況下保護(hù)原有開發(fā)投資，在設(shè)計系統(tǒng)時，應(yīng)將系統(tǒng)按功能做成模塊化的，可根據(jù)需要增加和刪減功能模塊。 、 其他 在系統(tǒng)集成的設(shè)計過程中，決定性的因素還有很多，需要結(jié)合用戶需求綜合考慮。 例如，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的估計 是網(wǎng)絡(luò)所需帶寬的重要依據(jù)，以信息服務(wù)系統(tǒng)為例，其工作方式主要分為局域網(wǎng)內(nèi)部工作站對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上的信息資源的訪問和遠(yuǎn)程計算機(jī)對本局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上信息資源的訪問兩種。由于局域網(wǎng)內(nèi)工作站對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的訪問有可能造成網(wǎng)絡(luò)最大的數(shù)據(jù)流量，使服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的連接成為系統(tǒng)瓶頸口，使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，因此需要對這一數(shù)據(jù)流量進(jìn)行一個大致的估計，以便按照估計在服務(wù)器和工作站之間配置容量相當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通訊帶寬。 遵從了如上的設(shè)計原則，選擇技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)實用、適應(yīng)性強、可靠性高、可擴(kuò)展性好的設(shè)備，從而使系統(tǒng)具有較高的性能價格 比，真正滿足 學(xué)校 的應(yīng)用需求。 第四章、 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案設(shè)計 、網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計及拓?fù)鋱D 、核心層設(shè)計分析 核心交換層是整個網(wǎng)絡(luò)的交換核心，其關(guān)鍵特征包括： 核心交換層功能：完成高速數(shù)據(jù)交換； 核心交換層組成產(chǎn)品：高端萬兆硬件 IPv6/v4 雙棧路由交換機(jī)； 核心交換層核心技術(shù)分析：線速交換、萬兆、 10 萬兆、 硬件 IPv %穩(wěn)定性 、豐富擴(kuò)展能力 ； 、核心技術(shù) —萬兆交換分析 萬兆以太網(wǎng)技術(shù)的研究始于 1999 年底，當(dāng)時成立了 工作組，并于 2021年 6月正式發(fā)布 10Giga Ether 標(biāo)準(zhǔn)。其結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)如圖： 物理層 在物理層， 大體分為兩種類型，一種為與傳統(tǒng)以太網(wǎng)連接速率為 10Gbps的“ LAN PHY”，另一種為連接 SDH/SONET 速率為 “ WAN PHY”。每種 PHY分別可使用 10GBaseS（ 850nm短波）、 10GBaseL（ 1310nm長波）、 10GBaseE（ 1550nm長波）三種規(guī)格，最大傳輸距離分別為 300m、10km、 40km，其中 LAN PHY還包括一種可以使用 DWDM波分復(fù)用技術(shù)的“ 10GBASELX4”規(guī)格。 WAN PHY與 SONET OC192幀結(jié)構(gòu)的融合，可與 OC192電路、 SONET/SDH 設(shè)備一起運行，保護(hù)傳統(tǒng)基礎(chǔ)投資，使運營商能夠在不同地區(qū)通過城域網(wǎng)提供端到端以太網(wǎng)。 傳輸介質(zhì)層 目前支持 9um 單模、 50um 多模和 多模三種光纖，而對電接口的支持規(guī)范10GBASECX4目前正在討論之中，尚未形成標(biāo)準(zhǔn)。 數(shù)據(jù)鏈路層 /最小幀長度，支持多層星型連接、點到點連接及其組合，充分兼容已有應(yīng)用，不影響上層應(yīng) 用，進(jìn)而降低了升級風(fēng)險。 與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)不同， ，而不支持單工和半雙工方式，不采用 CSMA/CD機(jī)制； 不支持自協(xié)商，可簡化故障定位，并提供廣域網(wǎng)物理層接口。 、核心技術(shù) —IPV6 分析 IPv4最大的問題就是地址空間的不足。 截止 2021年， IPv4地址已分配了 80％。預(yù)計 2021～ 2021年， IPv4 地址將耗盡。雖然有一些技術(shù)延緩了 IPV4 地址缺乏對應(yīng)用帶來的影響，但治標(biāo)不治本。比如 NAT技術(shù)，采用 IP 端口號對應(yīng)內(nèi)部 IP的方法，這樣限制了 P2P 等應(yīng)用，轉(zhuǎn)發(fā) 效率大大降低，同時真實的原 IP被臨時的端口號所取代，也就無法進(jìn)行身份確定。 IPv4 的路由效率低。 由于一開始 IPV4 地址在世界各地分配的嚴(yán)重不平衡，造成很多地區(qū)獲得的地址根本不連續(xù)，這樣的地址無法在路由表中做聚合優(yōu)化，這迫使 IPV4網(wǎng)絡(luò)上的路由表常常非常龐大，三層轉(zhuǎn)發(fā)效率低下。 IPv4地址配置管理復(fù)雜。 由于 IPV4地址的缺乏和地址層次設(shè)計上的問題，使做 IPV4地址規(guī)劃時總是捉襟見肘，即使有 DHCP這樣自動獲取 IP地址的方法，但實際上仍然是要嚴(yán)格的規(guī)劃的。 IPv4可擴(kuò)展性較差。 IPV4設(shè)計時，可以攜帶各種 擴(kuò)展選項的只有 IP報頭中的 option域，組播、Qos、安全等特性都依賴于 option域 IPv4的移動性差。 本就地址很匱乏的 IPV4，在移動性方面注定毫無建樹。 IPv6 提供了巨大的地址空間。 IPv6 采用 128bit 表示一個 IP 地址，那么可分配地址數(shù)為340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 個，如此龐大的地址空間會衍生出很多便利的應(yīng)用：網(wǎng)絡(luò)上每個設(shè)備和接口都可獲得唯一的地址，這樣 IPv6地址可以作為網(wǎng)絡(luò)用戶身份標(biāo)識；不光是我們現(xiàn)在理解上的網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備，就聯(lián)我們常見的各種條形碼都可能被 IPV6地址所取代，再通過無線技術(shù)，使我們未來的生活更加便利。 IPv6 提高了路由效率和性能。 IPV6 地址的合理規(guī)劃和 128bit 地址空間所帶來的良好層次，使IPV6 網(wǎng)絡(luò)便于路由匯聚，從而減少路由表項。再加上其固定長度 IP 包頭的設(shè)計和根本不需要 NAT的優(yōu)勢，都使 IPv6的三層路由轉(zhuǎn)發(fā)性能大大提升。 IPv6設(shè)計上保證了其強大的擴(kuò)展性。 IPV6可以有很多擴(kuò)展頭，只受包長限制，不受數(shù)量限制。 IPv6 地址自動配置、即插即用。 IPv6 支持 BOOTP和 DHCP 這種有狀態(tài)的地址自動 配置，也同時支持無狀態(tài)地址自動配置，即自動配置服務(wù)器只分配一個地址前綴，設(shè)備自身通過自己的 Mac 地址生成后 64 位接口 ID。 IPv6 還支持自動重配置功能，這樣網(wǎng)絡(luò)設(shè)備移動到哪里都可以自動配置好地址，實現(xiàn)即插即用。 IPv6提供了增強的安全和 QoS特性。 IPV6的設(shè)計很自然的就可以在擴(kuò)展報頭中實現(xiàn) IPSec。還可以在 IPV6 報頭中增加流標(biāo)簽域，強化 QoS Mobile IPv6 技術(shù)，從而大大提高移動特性 IPV6龐大的地址空間，良好的層次設(shè)計和地址自動分配技術(shù)，通過代理轉(zhuǎn)交和隧道技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以不中斷無線網(wǎng)絡(luò) 鏈接的情況下從一個地方移動到另外一個地方。 、核心層設(shè)備性能分析 每當(dāng)提及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能的時候，很多人總認(rèn)為背板帶寬、背板帶寬交換容量、包轉(zhuǎn)發(fā)率越高越好，這完全是一個誤區(qū)！真正評價一臺設(shè)備性能好的依據(jù)為線速轉(zhuǎn)發(fā)，或者說在所有端口 100%利用率的時候仍然沒有任何數(shù)據(jù)包丟失。 背板帶寬交換容量、包轉(zhuǎn)發(fā)率本身對于一個機(jī)箱式核心交換機(jī)而言完全是所有模塊的一個疊加值，所以這并不能真實地反映設(shè)備的實際性能，如果考察設(shè)備的性能，那么必須從交換背板、單個模塊到背板的帶寬、交換架構(gòu)、芯片等方面考慮。 當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造 領(lǐng)域所涉及的網(wǎng)絡(luò)芯片技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等發(fā)展迅速、日新月異，我們認(rèn)為，規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)時必須結(jié)合用戶的實際情況，同時要考慮一些前瞻性的技術(shù)。關(guān)于核心交換機(jī)的選擇，就需要結(jié)合項目實際以及用戶目前實際需求，同時考慮未來網(wǎng)絡(luò)存續(xù)期間業(yè)務(wù)拓展對于核心設(shè)備的擴(kuò)展性要求，在此前提下要該核心交換機(jī)能夠提供全線速轉(zhuǎn)發(fā)。 決定網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備性能的關(guān)鍵在于 背板、芯片 ， 設(shè)備所具備的一些底層次的功能（如 VLAN、LAG 等）也是由芯片（包處理器）決定的。 背板技術(shù) 這里所說的背板準(zhǔn)確點講應(yīng)該是交換架構(gòu)（ Switch Fabric），不僅僅是狹義上 的機(jī)箱背面豎立的交換機(jī)線路板?，F(xiàn)在主流的背板技術(shù)是采用 Crossbar 或者 Crosspoint 架構(gòu)。 背板帶寬 /交換容量主要是由 Fabric 芯片，也就是我們常說的交換矩陣芯片決定的， 除非換掉Fabric 芯片否則交換容量無法升級，背板帶寬 /交換容量對于系統(tǒng)的影響不是很大，它的主要作用就像一條高速公路上有多少車道，但是如果用戶只有一輛車僅跑一條車道，這就是浪費。 交換芯片 在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造廠商業(yè)界，交換機(jī)的芯片要么自主研發(fā)，要么采用商用芯片，即交換芯片廠商的，如網(wǎng)絡(luò)芯片領(lǐng)域全球排名第一的 Broad， Cisco/3/Nortel/神州數(shù)碼等很多廠商的產(chǎn)品就采用該公司芯片，采用同一個芯片廠商同一型號的芯片生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能肯定是一樣的。 采用業(yè)界主流商用芯片可以有效地降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造廠商網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品在芯片層面的缺陷風(fēng)險，因為這些主流商用芯片采用的廠家比較多，如果存在缺陷的話必須加大研發(fā)力度解決，時間長了問題相對于二流芯片廠商 bug問題較少。 上圖為 DCRS9816 交換機(jī)交換矩陣結(jié)構(gòu)， 9816 共有 8 塊 ASIC 交換矩陣芯片，每塊線卡與每個交換矩陣之間的帶寬是單向 50Gbps，普通線卡 （短卡） 連接 4 塊交換矩陣 ，單向帶寬 200Gbps，支持 20個萬兆接口， 2個 100G接口線速轉(zhuǎn)發(fā)，超級線卡連接 8塊交換矩陣，單向帶寬 400Gbps，支持40 個萬兆接口， 4 個 100G 接口。 DCRS9816 交換機(jī)能夠整機(jī)支持 320 個線速萬兆接口， 32 個線速10萬兆端口。 、核心層設(shè)備選用依據(jù) 根據(jù)對核心層技術(shù)及核心層設(shè)備性能的分析，我們總結(jié)核心層設(shè)備選用的依據(jù)是： 千兆端口、萬兆端口線速轉(zhuǎn)發(fā)，在滿配 ACL后仍能線速轉(zhuǎn)發(fā)； 兼容 NEBS標(biāo)準(zhǔn)的高可靠性，支持引擎、交換矩陣、電源、風(fēng)扇冗余，支持不間斷轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù) 支持可商用的 IPv6特性，確保下一代互聯(lián)網(wǎng)平滑過渡 支持高密度千兆、萬兆接口，支持 10萬兆擴(kuò)展能力 支持環(huán)網(wǎng)技術(shù)，提供電信級收斂速度 支持大容量 RIB（路由表）和 FIB（轉(zhuǎn)發(fā)表），能夠直接面對大規(guī)模用戶的三層交換業(yè)務(wù) 支持多業(yè)務(wù)模塊的擴(kuò)展，滿足未來數(shù)據(jù)中心的復(fù)雜應(yīng)用 高安全性，能夠抵御來自內(nèi)外網(wǎng)的各種攻擊 、核心層選用設(shè)備分析 根據(jù)上述分析，因此我們在此次網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中選用神州數(shù)碼 新一代十萬兆旗艦產(chǎn)品 的 DCRS9800。 DCRS9800路由交換機(jī)率先通過最為苛刻的國際 IPv6 Ready 第二階段認(rèn)證。 DCRS9800路由交換機(jī)支持基于 ASIC的分布式硬件 IPv6轉(zhuǎn)發(fā)方式，可以在本地實現(xiàn) IPv6報文的處理，并可在接口模塊內(nèi)部及模塊與背板間實現(xiàn) IPv6報文的線速轉(zhuǎn)發(fā)，避免了集中式轉(zhuǎn)發(fā)的瓶頸和時延問題，為 IPv6真正走向大規(guī)模商用提供了有力保障。 DCRS9800系列交換機(jī)是神州數(shù)碼最高端的 N*100G 高端 平臺設(shè)計的 多業(yè)務(wù) IPv6 核心路由交換機(jī) ， DCRS9800 神州數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)公司自主研發(fā)的新一代超高性能高密度核心路由交換機(jī)產(chǎn)品，為超大規(guī)模多業(yè)務(wù)復(fù)雜的電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)提供了具有超大容量、超高密度、多業(yè) 務(wù)模塊化的全新一代通信核心；同時作為超高性能核心路由交換機(jī)產(chǎn)品， DCRS9800 系列路由交換機(jī)率先通過國際 IPv6 Ready 第二階段增強版認(rèn)證，神州數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)是國內(nèi)第一家通過該認(rèn)證的廠商。 DCRS9800系列高端多業(yè)務(wù) IPv6路由交換機(jī)提供了 12槽到 20槽的多種產(chǎn)品，具備單卡最大可支持 96*1000M 端口或 16*10G 端口；具備 N*T 比特的背板帶寬，并支持將來更高帶寬的擴(kuò)展能力，支持十萬兆級線速轉(zhuǎn)發(fā)；具備全方位的 IPv4/IPv6 安全防范體系；具備穩(wěn)定的核心保障機(jī)制和運營商級別的可靠性；具備業(yè)界最領(lǐng)先 的多業(yè)務(wù)的 IPv組播、 MPLS等技術(shù)；具備綠色的節(jié)能環(huán)保設(shè)計理念；為您構(gòu)建 “ 四高 (高密度、高性能、高安全性、高穩(wěn)定性 )一多 (多業(yè)務(wù)性 )一綠 (綠色的節(jié)能環(huán)保性 )” 的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)處理平臺提供了無與倫比的有力保障。 主要特色 超高密度，卓越性能 DCRS9800 具備 N*T 比特的背板帶寬，并支持將來更高帶寬的擴(kuò)展能力；擁有著先進(jìn)的十萬兆以太網(wǎng)支持 技術(shù) ；支持所有端口的跨板線速轉(zhuǎn)發(fā)；支持更多的端口配置，最大可支持 96*1000M 端口或 32*10G端口，根據(jù)需要可靈活支持全長的大卡和半長的小卡；滿足核心層設(shè)備高密度 、高吞吐量的要求，為城域和廣域的應(yīng)用提供了針對性的解決措施，可以簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。 同時通過智能靈活的性能資源調(diào)度機(jī)制 FlexResource來提供更高的性能資源： 影響交換機(jī)性能的因素有很多： CPU、內(nèi)存、 MAC表、 IP地址表、路由表、 ACL表等等。這些資源都是有代價的，它們是交換機(jī)成本的重要組成部分。所以說，能不能在有限的成本范圍內(nèi)，最大限度地提高交換機(jī)資源的利用率，就成為提升性能的有效之道！ 針對這個用戶需求，神州數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)的 Flex Resource（柔性資源調(diào)度）可利用多項技術(shù)，動 態(tài)調(diào)整、回收和再分配交換機(jī)資源 ,從而成倍地提高了核心交換機(jī)資源的利用率，支撐起更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。 FlexResource 目前支持 FlexLPM,FlexL3,FlexARP等細(xì)分技術(shù)。 完備機(jī)制，保障安全 DCRS9800 系列具有業(yè)界最全面的 IPv4 和 IPv6 安全防范設(shè)計，極有效地保障了超大規(guī)模、多 業(yè)務(wù)、復(fù)雜流量訪問網(wǎng)絡(luò)的安全