【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的多媒體數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求，以太網(wǎng)絡(luò)設(shè)備正在涌現(xiàn)的QoS 標(biāo)準(zhǔn)，為用戶提供可選的 QoS 和 Cos 能力。產(chǎn)品的有效性和互操作性有效的產(chǎn)品是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的關(guān)鍵因素，千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)于 1998 年正式形成，相應(yīng)產(chǎn)品于草案標(biāo)準(zhǔn)時(shí)期就已在市場(chǎng)上露面?，F(xiàn)在基本上所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商都推出了成熟的符合標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。目前，千兆以太網(wǎng)一般用在兩層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的主干或三層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的支干帶寬。、萬兆以太網(wǎng)技術(shù) 萬兆以太網(wǎng)技術(shù)始于 2022 年 6 月 標(biāo)準(zhǔn)的正式發(fā)布。在物理層， 大體上可以分為兩種類型，一種為與傳統(tǒng)以太網(wǎng)連接速率為 10Gbps 的“LANPHY”，另一種為連接 SDH/SONET 速率為 的“WANPHY”；WANPHY 與 SONETOC192 幀結(jié)構(gòu)的融合，可以與 OC192 電路和 SONET/SDH設(shè)備一起運(yùn)行。在傳輸介質(zhì)方面， 目前可以支持 9um 單模、50um 多模和 多模光纖。在數(shù)據(jù)鏈路層， 繼承了 以太網(wǎng)的幀格式及最大/ 最小幀長(zhǎng)度，支持多層星型連接、點(diǎn)到點(diǎn)連接及上述拓?fù)涞慕M合，充分保證對(duì)已有應(yīng)用的兼容性，對(duì)上層應(yīng)用沒有影響，使得升級(jí)風(fēng)險(xiǎn)極低。、骨干技術(shù)選型 隨著千兆到桌面的日益普及，萬兆以太網(wǎng)技術(shù)將會(huì)在匯聚層和骨干層得到廣泛的應(yīng)用。萬兆以太網(wǎng)技術(shù)提供了更豐富的帶寬和處理能力，并保持了以太網(wǎng)一貫的兼容性和簡(jiǎn)單易用、升級(jí)容易的特點(diǎn)。萬兆以太網(wǎng)的帶寬一般用在城域的骨干網(wǎng)或者三層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中對(duì)千兆之干網(wǎng)絡(luò)的合理帶寬匯聚。XX 市行政中心網(wǎng)絡(luò)為融合多種應(yīng)用的政務(wù)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)帶寬的要求十分的高，因此，我們采用萬兆以太網(wǎng)作為主干網(wǎng)絡(luò)，以滿足內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換要求。、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于 XX 市行政中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，良好的層次設(shè)計(jì)為網(wǎng)絡(luò)的可靠性、網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性都提供了良好的保障。目前，網(wǎng)絡(luò)面臨的是不斷增長(zhǎng)的對(duì)性能和可擴(kuò)充性的需要。除此之外，網(wǎng)絡(luò)還必須保證提供一些關(guān)鍵特性，例如高可用性、可管理性和靈活性等。隨著各個(gè)廠家的新產(chǎn)品和新技術(shù)的推出，如何設(shè)計(jì)局域網(wǎng)絡(luò)和如何滿足這些不斷增長(zhǎng)的需求，已經(jīng)到了重新審視的時(shí)候了。但是基本的設(shè)計(jì)原則和在第二層、第三層的交換能力并沒有明顯改變。主要變化產(chǎn)生在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和技術(shù)的選擇范圍更大，可以支持更多的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并且能夠提升擴(kuò)充性及可用性。新增加的功能特性應(yīng)包括 QoS、多層服務(wù)、主干帶寬的提升、增加千兆端口的密度、更強(qiáng)的交換能力等。、一般的局域網(wǎng)設(shè)計(jì) 我們建設(shè)的是提供一個(gè)高性能的、具有擴(kuò)充能力的，能為新興應(yīng)用提供基礎(chǔ)環(huán)境的局域網(wǎng)絡(luò)。許多網(wǎng)絡(luò)管理員已經(jīng)采用模塊化和可擴(kuò)充的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)來解決局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的方面的挑戰(zhàn)。多層局域網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)提供了很多優(yōu)點(diǎn)。包括：先進(jìn)的擴(kuò)充能力；容錯(cuò)能力：部件更換，提供冗余網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；可預(yù)測(cè)的流量模式：包括各種條件下（正常工作與故障條件）網(wǎng)絡(luò)的各種行為。與設(shè)備的冗余能力結(jié)合，如熱插拔部件，可以提供更大的靈活性和網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)的潛力。、層次劃分 根據(jù) XX 市行政中心需求分析，在 XX 市行政中心的設(shè)計(jì)中，將采用多層次的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。具體為三個(gè)層次：接入層、匯聚層、核心層。（1）核心層核心層是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的最高層次，應(yīng)具有如下能力：? 核心設(shè)備之間應(yīng)該具有最高速的鏈路? 比較粗的 QoS 控制粒度? 最高的路由前綴? 為網(wǎng)絡(luò)其他模塊提供互聯(lián)在新行政中心內(nèi)部局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，核心層為各區(qū)域配線間匯聚層交換機(jī)以及服務(wù)器匯聚交換機(jī)之間提供互聯(lián)。（2）匯聚層匯聚層是核心層和接入層的連接模塊，主要功能如下：? 細(xì)到粗 QoS 粒度的轉(zhuǎn)換? 提供到核心的路由合并? 提供到訪問層的路由過濾新行政中心內(nèi)部局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的匯聚層，主要是為各個(gè)配線間以及服務(wù)器群的中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供接入層設(shè)備的集中和核心層鏈路的接入。（3）接入層接入層是面向最終用戶的設(shè)備，主要功能如下：? 提供高密度的用戶端口? 提供許可控制，包括：安全控制QoS 控制采用多層網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法，必須依賴于利用網(wǎng)絡(luò)的高彈性和擴(kuò)充性。所謂的彈性指的是對(duì)故障的容忍度和故障情況下的恢復(fù)能力；所謂擴(kuò)充性是指根據(jù)實(shí)際需要，可以在各個(gè)不同層次實(shí)現(xiàn)升級(jí)和擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)可控的、有序的優(yōu)化。在這種體系結(jié)構(gòu)內(nèi)，接入層為終端用戶提供 10/100M 交換端口，并提供到網(wǎng)絡(luò)匯聚層的上聯(lián)鏈路。各個(gè)樓層的終端設(shè)備或局域網(wǎng)絡(luò)全部通過接入層進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)匯聚層聚集配線間內(nèi)所有的接入交換機(jī)，提供千兆鏈路連接到核心層網(wǎng)絡(luò)中，并采用第二和第三層交換技術(shù)來劃分網(wǎng)段（工作組） ，提供故障或問題的隔離，使得核心網(wǎng)絡(luò)免于外圍故障的影響。由于匯聚層設(shè)備連接的用戶數(shù)較多，涉及的虛擬網(wǎng)絡(luò)（VLAN）信息較多，此次網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)將第三層交換設(shè)計(jì)在匯聚層上，以提升虛擬網(wǎng)絡(luò)之間的互通能力。核心網(wǎng)絡(luò)層連接各個(gè)不同的配線間匯聚層交換機(jī)以及服務(wù)器匯聚交換機(jī)，核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供冗余的、高帶寬的交換數(shù)據(jù)通道，形成網(wǎng)絡(luò)的核心結(jié)構(gòu)。核心網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)會(huì)有第二和第三層交換技術(shù)的存在，但第三層交換應(yīng)占有主導(dǎo)地位。第三層交換有利于網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模調(diào)整并為新的多址發(fā)送應(yīng)用提供更好的性能和流量路由。同時(shí)，將服務(wù)器群通過服務(wù)器匯聚交換機(jī)連接在高交換性能的核心網(wǎng)絡(luò)中，結(jié)合虛網(wǎng)技術(shù)，為網(wǎng)絡(luò)提供更安全、效率更高的應(yīng)用效果。根據(jù)上述論述，我們認(rèn)為在 XX 市行政中心中采用核心、匯聚、接入的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有利于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和管理。同時(shí)，采用 100M 接入到桌面，千兆網(wǎng)絡(luò)支干，萬兆網(wǎng)絡(luò)主干的合理帶寬收斂。、服務(wù)器接入網(wǎng)絡(luò)方案 XX 市行政中心服務(wù)器數(shù)量較多，服務(wù)器承載的應(yīng)用系統(tǒng)豐富，用戶訪問服務(wù)器量較大，隨著服務(wù)器的千兆接入，需要接入服務(wù)器的設(shè)備提供大量的千兆接口。如果將服務(wù)器直接接在核心交換機(jī)上，雖然可以縮短用戶訪問服務(wù)器的路徑，但需要核心交換機(jī)提供大量高速接口接入服務(wù)器群，會(huì)急劇增加核心交換機(jī)的負(fù)擔(dān)；服務(wù)器的增加直接造成核心交換機(jī)的擴(kuò)容，不利于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定；考慮服務(wù)器群的安全性，我們還需要在接入服務(wù)器的核心交換機(jī)上對(duì)每一臺(tái)服務(wù)器做安全策略，進(jìn)行 VLAN 劃分，將急劇的增加核心交換機(jī)的管理復(fù)雜度。因此建議服務(wù)器群采用專門的服務(wù)器匯聚交換機(jī)進(jìn)行千兆匯聚，通過服務(wù)器匯聚交換機(jī)與核心交換機(jī)連接。此種組網(wǎng)方式的好處主要體現(xiàn)在：降低了核心交換機(jī)的負(fù)擔(dān)，使得核心交換機(jī)管理簡(jiǎn)單；擴(kuò)展性好，增加服務(wù)器只用在服務(wù)器匯聚交換機(jī)上增加接口即可，不用影響 XX 市行政中心其他網(wǎng)絡(luò)部分的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；安全性好，我們可以在服務(wù)器匯聚交換機(jī)上對(duì)服務(wù)器進(jìn)行 VLAN 以及其他安全設(shè)置，也可以很方便的在服務(wù)器群匯聚交換機(jī)與核心交換機(jī)之間增加相應(yīng)的安全設(shè)備以增加服務(wù)器群的安全性。管理容易，對(duì)服務(wù)器群的網(wǎng)絡(luò)管理可以在服務(wù)器匯聚交換機(jī)上進(jìn)行，而不用考慮 XX 市行政中心其他部分網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置。服務(wù)器匯聚交換機(jī)選擇 2 臺(tái)華為 3Com 公司高端千兆路由交換機(jī) Quidway S6506 負(fù)載分擔(dān)工作，每臺(tái) S6506 配置冗余電源、風(fēng)扇，配置千兆接口實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的匯聚，配置萬兆接口與核心交換機(jī)之間的連接。服務(wù)器與 2 臺(tái)服務(wù)器匯聚交換機(jī) S6506 之間通過千兆鏈路連接，S6506 與2 臺(tái)核心交換機(jī)之間通過雙萬兆鏈路連接，提高服務(wù)器匯聚交換機(jī)到核心交換機(jī)之間的帶寬；2 臺(tái) S6506 之間通過千兆鏈路連接并運(yùn)行 VRRP 協(xié)議，將服務(wù)器根據(jù)所承載的業(yè)務(wù)系統(tǒng)不同分為兩個(gè)群組，每臺(tái)服務(wù)器均通過 GE 鏈路連接到 2 臺(tái)服務(wù)器匯聚交換機(jī) S6506 上，通過 VRRP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)服務(wù)器匯聚交換機(jī)的負(fù)載分擔(dān)。、網(wǎng)絡(luò)拓樸 依據(jù)前述分析，XX 市行政中心外網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示：XX 市行政中心內(nèi)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示：XX 市行政中心機(jī)要網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示：、網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)XX 市行政中心計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行要求，對(duì) XX 市行政中心網(wǎng)絡(luò)的可靠性提出了很高的要求。特別隨著各黨政群部門的信息化、數(shù)字化辦公的逐步深入開展，可以說一旦網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器等中斷，將會(huì)使整個(gè)辦公陷于癱瘓，引起嚴(yán)重的后果。因此在網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)實(shí)施中必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性進(jìn)行詳盡的考慮和設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性由兩個(gè)大部分組成，即承載網(wǎng)絡(luò)的可靠性和應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性。應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性主要由服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫(kù)等的可靠性構(gòu)成；承載網(wǎng)絡(luò)的可靠性則包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M網(wǎng)結(jié)構(gòu)的可靠性及組網(wǎng)設(shè)備可靠性，下面對(duì)本次 XX 市行政中心承載網(wǎng)絡(luò)的可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。、設(shè)備可靠性設(shè)計(jì) 網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備的可靠是確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵所在。要保證XX 市行政中心的可靠性，必須要選用具備電信級(jí)可靠性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，才能使網(wǎng)絡(luò)具有自動(dòng)恢復(fù)能力、降低人工維護(hù)工作，達(dá)到電信級(jí)的可靠運(yùn)行。要實(shí)現(xiàn)設(shè)備的可靠性，應(yīng)考慮如下內(nèi)容：1)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備必須具有電信級(jí)可靠性；2)網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵設(shè)備，如核心路由器、核心交換機(jī)等，應(yīng)該具備電信級(jí)可靠性：3)可靠性指標(biāo)必須達(dá)到 %；4)網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備采用全分布式體系結(jié)構(gòu)，路由與轉(zhuǎn)發(fā)分離；5)所有關(guān)鍵器件，如主控板、電源等都采用冗余設(shè)計(jì)，業(yè)務(wù)模塊支持熱插拔；6)網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備支持不間斷轉(zhuǎn)發(fā)，主控板熱備份。主備倒換過程不影響業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，不丟包。本期采用的核心設(shè)備華為 3Com 公司的 S8500 系列高端路由交換機(jī)具有以下可靠特性：采用分布式體系結(jié)構(gòu)在核心節(jié)點(diǎn)的高性能路由交換機(jī) S8500 采用分布式體系結(jié)構(gòu)，與集中式體系設(shè)備相比較，分布式體系設(shè)備除性能可以通過插入更多的接口處理板提高整體性能外，更為關(guān)鍵的是將管理、路由轉(zhuǎn)發(fā)、接口處理等功能分配在不同的部件上，協(xié)同工作，分布式體系可以分散故障風(fēng)險(xiǎn)、隔離故障、提供冗余配置，提高系統(tǒng)的自動(dòng)恢復(fù)能力；如管理部件故障，只需要更換這部分板件，不影響其他功能。關(guān)鍵部件冗余：核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用分布式體系下，對(duì)設(shè)備的關(guān)鍵部件，進(jìn)行冗余構(gòu)造配置，保證系統(tǒng)在工作中不會(huì)全部失效。實(shí)時(shí)熱備份機(jī)制：在系統(tǒng)軟件及硬件的支持下，關(guān)鍵部件在發(fā)生故障能自動(dòng)啟動(dòng)備份系統(tǒng)，而且主備之間的切換要能夠?qū)崟r(shí)熱倒換，即運(yùn)行中即使發(fā)生設(shè)備故障切換也不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)造成影響。熱插拔特性：核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備任意單板均支持熱插拔特性，保證系統(tǒng)出現(xiàn)故障需要維護(hù)，或系統(tǒng)需要升級(jí)擴(kuò)展時(shí)，不需要停機(jī)處理，保證網(wǎng)絡(luò)的 724 小時(shí)不間斷運(yùn)行。冗余電源支持：核心路由器能提供冗余電源負(fù)載分擔(dān)及備份供電，保障系統(tǒng)具有可靠的能量源。散熱系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的散熱系統(tǒng)使設(shè)備能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行而不至因?yàn)橄到y(tǒng)升溫過高出現(xiàn)故障，冗余風(fēng)扇等散熱裝置可以增加設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間及減少故障發(fā)生。、拓?fù)淇煽啃栽O(shè)計(jì) XX 市行政中心從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上保證可靠性、冗余性：1)核心節(jié)點(diǎn)兩臺(tái)路由交換機(jī)采用雙冗余備份方式，確保了核心網(wǎng)絡(luò)的可靠性與健壯性；2)采用星型的雙歸屬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以保證在任何一個(gè)鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，都不會(huì)中斷全局通信，從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上確保了網(wǎng)絡(luò)具有很高的可靠性；3)在故障出現(xiàn)的時(shí)候，通過動(dòng)態(tài)路由協(xié)議等機(jī)制，保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)自動(dòng)迂回切換到連通的線路上，保證通信的正常進(jìn)行。配合星型雙歸屬，網(wǎng)絡(luò)中采用 VRRP 來實(shí)現(xiàn)雙核心的可靠性。虛擬路由冗余協(xié)議 Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) RFC3768 定義，被眾多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商所支持。虛擬路由冗余協(xié)議對(duì)共享多存取訪問介質(zhì)（如以太網(wǎng)）上終端 IP 設(shè)備的默認(rèn)網(wǎng)關(guān) (Default Gateway)進(jìn)行冗余備份，從而在其中一臺(tái)路由設(shè)備宕機(jī)時(shí)，備份路由設(shè)備及時(shí)接管轉(zhuǎn)發(fā)工作，向用戶提供透明的切換，提高了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。在 VRRP 協(xié)議中，有兩組重要的概念： VRRP 路由器和虛擬路由器，主控路由器和備份路由器。VRRP 路由器是指運(yùn)行 VRRP 的路由器，是物理實(shí)體，虛擬路由器是指 VRRP 協(xié)議創(chuàng)建的，是邏輯概念。一組 VRRP 路由器協(xié)同工作，共同構(gòu)成一臺(tái)虛擬路由器。該虛擬路由器對(duì)外表現(xiàn)為一個(gè)具有唯一固定 IP 地址和 MAC 地址的邏輯路由器。處于同一個(gè) VRRP 組中的路由器具有兩種互斥的角色：主控路由器和備份路由器，一個(gè) VRRP 組中有且只有一臺(tái)處于主控角色的路由器，可以有一個(gè)或者多個(gè)處于備份角色的路由器。VRRP 協(xié)議使用選擇策略從路由器組中選出一臺(tái)作為主控，負(fù)責(zé) ARP 相應(yīng)和轉(zhuǎn)發(fā) IP 數(shù)據(jù)包，組中的其它路由器作為備份的角色處于待命狀態(tài)。當(dāng)由于某種原因主控路由器發(fā)生故障時(shí)，備份路由器能在幾秒鐘的時(shí)延后升級(jí)為主路由器。由于此切換非常迅速而且不用改變 IP 地址和 MAC 地址，故對(duì)終端使用者系統(tǒng)是透明的。VRRP 工作原理：一個(gè) VRRP 路由器有唯一的標(biāo)識(shí)： VRID，范圍為 0—255。該路由器對(duì)外表現(xiàn)為唯一的虛擬 MAC 地址，地址的格式為 00005E0001[VRID]。主控路由器負(fù)責(zé)對(duì) ARP 請(qǐng)求用該 MAC 地址做應(yīng)答。這樣，無論如何切換，保證給終端設(shè)備的是唯一一致的 IP 和 MAC 地址，減少了切換對(duì)終端設(shè)備的影響。VRRP 控制報(bào)文只有一種： VRRP 通告(advertisement)。它使用 IP 多播數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝，組地址為 ，發(fā)布范圍只限于同一局域網(wǎng)內(nèi)。這保證了VRID 在不同網(wǎng)絡(luò)中可以重復(fù)使用。為了減少網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗只有主控路由器才可以周期性的發(fā)送