【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)的便于維護性，以使系統(tǒng)在萬一發(fā)生故障時能提供有效手段及時進行恢復，盡量減少損失。 、 可擴充性和兼容性 網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)應具有可擴展性即網(wǎng)絡聯(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)標準，以便不同類型的設備能方便靈活地聯(lián)接入網(wǎng)并滿足系統(tǒng)規(guī)模擴充的要求。 特別是在 IPV6 的支持方面一定要做到國際領先地位， IPV6 是網(wǎng)絡發(fā)展的必然方向，現(xiàn)在已經(jīng)開始大規(guī)模的商用，所以在設備的選擇上要著重考慮對 IPV6 的支持程度和先進性。 為了使所實現(xiàn)系統(tǒng)能夠在應用發(fā)生變化的情況下保護原有開發(fā)投資，在設計系統(tǒng)時，應將系統(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)絡數(shù)據(jù)流量的估計 是網(wǎng)絡所需帶寬的重要依據(jù)，以信息服務系統(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)絡服務器上的信息資源的訪問和遠程計算機對本局域網(wǎng)網(wǎng)絡服務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)絡服務器的訪問有可能造成網(wǎng)絡最大的數(shù)據(jù)流量，使服務器和網(wǎng)絡設備之間的連接成為系統(tǒng)瓶頸口，使網(wǎng)絡發(fā)生擁塞，因此需要對這一數(shù)據(jù)流量進行一個大致的估計，以便按照估計在服務器和工作站之間配置容量相當?shù)木W(wǎng)絡設備和通訊帶寬。 遵從了如上的設計原則，選擇技術先進，經(jīng)濟實用、適應性強、可靠性高、可擴展性好的設備，從而使系統(tǒng)具有較高的性能價格 比，真正滿足 學校 的應用需求。 第四章、 網(wǎng)絡技術方案設計 、網(wǎng)絡方案設計及拓撲圖 、核心層設計分析 核心交換層是整個網(wǎng)絡的交換核心，其關鍵特征包括： 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； 核心交換層核心技術分析：線速交換、萬兆、 10 萬兆、 硬件 IPv %穩(wěn)定性 、豐富擴展能力 ； 、核心技術 —萬兆交換分析 萬兆以太網(wǎng)技術的研究始于 1999 年底，當時成立了 工作組，并于 2021年 6月正式發(fā)布 10Giga Ether 標準。其結(jié)構(gòu)標準如圖： 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波分復用技術的“ 10GBASELX4”規(guī)格。 WAN PHY與 SONET OC192幀結(jié)構(gòu)的融合，可與 OC192電路、 SONET/SDH 設備一起運行，保護傳統(tǒng)基礎投資，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，尚未形成標準。 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，充分兼容已有應用，不影響上層應 用，進而降低了升級風險。 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 —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％。預計 2021～ 2021年， IPv4 地址將耗盡。雖然有一些技術延緩了 IPV4 地址缺乏對應用帶來的影響，但治標不治本。比如 NAT技術，采用 IP 端口號對應內(nèi)部 IP的方法，這樣限制了 P2P 等應用，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地址配置管理復雜。 由于 IPV4地址的缺乏和地址層次設計上的問題，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格的規(guī)劃的。 IPv4可擴展性較差。 IPV4設計時，可以攜帶各種 擴展選項的只有 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用：網(wǎng)絡上每個設備和接口都可獲得唯一的地址，這樣 IPv6地址可以作為網(wǎng)絡用戶身份標識；不光是我們現(xiàn)在理解上的網(wǎng)絡設 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，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設計上保證了其強大的擴展性。 IPV6可以有很多擴展頭，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，即自動配置服務器只分配一個地址前綴，設備自身通過自己的 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)絡設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的設計很自然的就可以在擴展報頭中實現(xiàn) IPSec。還可以在 IPV6 報頭中增加流標簽域，強化 QoS Mobile IPv6 技術，從而大大提高移動特性 IPV6龐大的地址空間，良好的層次設計和地址自動分配技術，通過代理轉(zhuǎn)交和隧道技術，使網(wǎng)絡設備可以不中斷無線網(wǎng)絡 鏈接的情況下從一個地方移動到另外一個地方。 、核心層設備性能分析 每當提及網(wǎng)絡設備性能的時候，很多人總認為背板帶寬、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)率本身對于一個機箱式核心交換機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備的實際性能，如果考察設備的性能，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。 當今網(wǎng)絡設備制造 領域所涉及的網(wǎng)絡芯片技術、網(wǎng)絡協(xié)議等發(fā)展迅速、日新月異，我們認為，規(guī)劃網(wǎng)絡時必須結(jié)合用戶的實際情況，同時要考慮一些前瞻性的技術。關于核心交換機的選擇，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)絡存續(xù)期間業(yè)務拓展對于核心設備的擴展性要求，在此前提下要該核心交換機能夠提供全線速轉(zhuǎn)發(fā)。 決定網(wǎng)絡交換設備性能的關鍵在于 背板、芯片 ， 設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 這里所說的背板準確點講應該是交換架構(gòu)（ Switch Fabric），不僅僅是狹義上 的機箱背面豎立的交換機線路板。現(xiàn)在主流的背板技術是采用 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)絡設備制造廠商業(yè)界，交換機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)絡芯片領域全球排名第一的 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)絡設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)絡設備制造廠商網(wǎng)絡產(chǎn)品在芯片層面的缺陷風險，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 交換機能夠整機支持 320 個線速萬兆接口， 32 個線速10萬兆端口。 、核心層設備選用依據(jù) 根據(jù)對核心層技術及核心層設備性能的分析，我們總結(jié)核心層設備選用的依據(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標準的高可靠性，支持引擎、交換矩陣、電源、風扇冗余，支持不間斷轉(zhuǎn)發(fā)技術 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 10萬兆擴展能力 支持環(huán)網(wǎng)技術，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 支持多業(yè)務模塊的擴展，滿足未來數(shù)據(jù)中心的復雜應用 高安全性，能夠抵御來自內(nèi)外網(wǎng)的各種攻擊 、核心層選用設備分析 根據(jù)上述分析，因此我們在此次網(wǎng)絡設計中選用神州數(shù)碼 新一代十萬兆旗艦產(chǎn)品 的 DCRS9800。 DCRS9800路由交換機率先通過最為苛刻的國際 IPv6 Ready 第二階段認證。 DCRS9800路由交換機支持基于 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系列交換機是神州數(shù)碼最高端的 N*100G 高端 平臺設計的 多業(yè)務 IPv6 核心路由交換機 ， DCRS9800 神州數(shù)碼網(wǎng)絡公司自主研發(fā)的新一代超高性能高密度核心路由交換機產(chǎn)品，為超大規(guī)模多業(yè)務復雜的電子政務網(wǎng)絡、企業(yè)網(wǎng)絡、電信網(wǎng)絡提供了具有超大容量、超高密度、多業(yè) 務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產(chǎn)品， DCRS9800 系列路由交換機率先通過國際 IPv6 Ready 第二階段增強版認證，神州數(shù)碼網(wǎng)絡是國內(nèi)第一家通過該認證的廠商。 DCRS9800系列高端多業(yè)務 IPv6路由交換機提供了 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)定的核心保障機制和運營商級別的可靠性；具備業(yè)界最領先 的多業(yè)務的 IPv組播、 MPLS等技術；具備綠色的節(jié)能環(huán)保設計理念；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)務性 )一綠 (綠色的節(jié)能環(huán)保性 )” 的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡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展能力；擁有著先進的十萬兆以太網(wǎng)支持 技術 ；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；滿足核心層設備高密度 、高吞吐量的要求，為城域和廣域的應用提供了針對性的解決措施，可以簡化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、降低網(wǎng)絡建設成本。 同時通過智能靈活的性能資源調(diào)度機制 FlexResource來提供更高的性能資源： 影響交換機性能的因素有很多： 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)絡的 Flex Resource（柔性資源調(diào)度）可利用多項技術，動 態(tài)調(diào)整、回收和再分配交換機資源 ,從而成倍地提高了核心交換機資源的利用率，支撐起更大規(guī)模的網(wǎng)絡。 FlexResource 目前支持 FlexLPM,FlexL3,FlexARP等細分技術。 完備機制，保障安全 DCRS9800 系列具有業(yè)界最全面的 IPv4 和 IPv6 安全防范設計，極有效地保障了超大規(guī)模、多 業(yè)務、復雜流量訪問網(wǎng)絡的安全