【文章內(nèi)容簡介】 。骨干設備和鏈路的穩(wěn)定性將直接影響整個網(wǎng)絡的可靠運行。 由于骨干設備在網(wǎng)絡中核心的為之需要高性能，所有的功能部件均可以支持熱插拔和沉余熱備份等特性。完成萬絡骨干層高速數(shù)據(jù)交換、轉(zhuǎn)發(fā)以及穩(wěn)定性的要求。骨干網(wǎng)絡性能是整個網(wǎng)絡良好運行的基礎(chǔ)，設計中必須保障網(wǎng)絡及設備的高吞吐能力，保證各種業(yè)務的高質(zhì)量傳輸，才能使用網(wǎng)絡不成為業(yè)務開展的瓶頸。 大學網(wǎng)絡也是學生業(yè)務專網(wǎng)，實現(xiàn)內(nèi)部高速互聯(lián)，要具有構(gòu)建校園各部門的虛擬業(yè)務專網(wǎng)的能力，可以實現(xiàn)部門內(nèi)部及部門之間 的協(xié)同工作。 區(qū)域匯聚層需求分析 高速運送區(qū)域流量，主要工作是交換區(qū)域數(shù)據(jù)包 高可靠性及沉余性 西安思源學院畢業(yè)設計 GRADUATION PROJECT, XI’ AN SIYUAN UNIVERSITY 6 提供保障隔離 較少的時延和良好的管理性 良好的路由交換能力 良好的區(qū)域匯聚能力 良好的萬兆能力 要求匯聚設備必須是純千兆的高性能交換機； 在校園網(wǎng)中匯聚設備擔負著網(wǎng)絡接入層和骨干設備的連接，網(wǎng)絡匯聚層有著承上啟下的重要任務。 匯聚設備不能要完成接入層的鏈路匯聚和流量匯聚還要完成本地數(shù)據(jù)的交換以及接入和骨干之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。 作為骨干層的入口和接入層的出口，匯聚層的身份如同關(guān)卡。為保證整個網(wǎng)絡良好運行在匯 聚層同樣需要高性能、關(guān)鍵部件沉余等特性，另外要求匯聚設備的有高端口密度可以直接連接大量的二層設備，提供更好的網(wǎng)絡品質(zhì)。 樓宇匯聚層需求分析 支持智能識別，包括用戶識別和數(shù)據(jù)業(yè)務類型識別。用戶識別是為了保證網(wǎng)絡的安全。業(yè)務類型識別是保證業(yè)務數(shù)據(jù)的分類，幫助網(wǎng)絡對業(yè)務數(shù)據(jù)的服務質(zhì)量。良好的匯聚上行能力。 接入層需求分析 接入層在整個網(wǎng)絡的邊緣，學生通過接入設備接入網(wǎng)絡。為保證整個網(wǎng)絡安全高效的運行，作為網(wǎng)絡的入口接入設備的智能識別是一項重要的功能。 西安思源學院畢業(yè)設計 GRADUATION PROJECT, XI’ AN SIYUAN UNIVERSITY 7 3 校園網(wǎng)總體結(jié)構(gòu)設計 網(wǎng)絡 設計 計算機網(wǎng)絡平臺是計算機應用的基礎(chǔ)。建立一套安全可靠、先進穩(wěn)定的網(wǎng)絡系統(tǒng)，可以保證各種應用系統(tǒng)的正常進行以及西安思源學院內(nèi)部各種科研、教學的運作。采用先進成熟的技術(shù)和設計思想，運用先進的集成技術(shù)路線，以先進、實用、開放、安全、使用方便和易于操作為原則，突出系統(tǒng)功能的實用性，盡快投入使用，發(fā)揮較好的效能。 本系統(tǒng)在軟件配置和硬件設備，整個系統(tǒng)設計上依照以下原則確定 (1) 先進性：世界上計算機技術(shù)的發(fā)展十分迅速，更新?lián)Q代周期越來越短。 (2) 實用性：系統(tǒng)的設計既要在相當長的時間內(nèi)保證其先進性，還應本著實 用的原則，在實用的基礎(chǔ)上追求先進性，使系統(tǒng)便于聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)信息資源共享。 (3) 可靠性與穩(wěn)定性：西安思源學院校園網(wǎng)系統(tǒng)既追求極高的可靠性又不能投入過大的資金，系統(tǒng)應具有一定的容錯能力，主要表現(xiàn)在局域網(wǎng)主干網(wǎng)絡設備（如：交換機及系統(tǒng)主服務器）應配置不間斷電源（ UPS），以及主干設備的備份，即將所有計算機節(jié)點分別連接在不同的局域網(wǎng)主干設備上，主干設備之間采用高速連接，這樣即可以提高網(wǎng)絡的處理能力又可起到備份作用。 (4) 安全性：在系統(tǒng)方案設計需考慮到系統(tǒng)的可靠性、信息安全性和保密性的要求。 (5) 可管理 性：網(wǎng)絡管理員能夠在不改變系統(tǒng)運行的情況下對網(wǎng)絡進行調(diào)整，不管網(wǎng)絡設備的物理位置在何處，網(wǎng)絡都應該是可以控制的。 (6) 網(wǎng)絡的擴展性：目前，網(wǎng)絡向多平臺、多協(xié)議、異種機、異構(gòu)型網(wǎng)絡共存方向發(fā)展，其目標是將不同機器、不同操作系統(tǒng)、不同的網(wǎng)絡類型連成一個可協(xié)同工作的一個整體。所以所選網(wǎng)絡的通迅協(xié)議要符合國際標準，為將來系統(tǒng)的升級、擴展打下良好的基礎(chǔ)。 (7) 靈活性：采用結(jié)構(gòu)化、模塊化的設計形式，滿足系統(tǒng)及用戶各種不同的應用要求，適應業(yè)務調(diào)整變化。 (8) 系統(tǒng)性：項目開發(fā)必須按照系統(tǒng)工程的管理方法，有計劃做 實施。 (9) 綜合性：滿足系統(tǒng)目標與功能目標，總體方案設計合理，滿足用戶的應用要求。 (10)遵從 Inter 的技術(shù)要求。 西安思源學院畢業(yè)設計 GRADUATION PROJECT, XI’ AN SIYUAN UNIVERSITY 8 項目設計原則 本系統(tǒng)需遵循以下原則： ? 標準化：遵循 EIA/TIA 568 要求，并符合國內(nèi)現(xiàn)行通用的電氣標準。 ? 開放性和兼容性：整個布線體系的接口要全部采用國際標準，能連接不同廠家不同型號的計算機、交換機、傳真機及其他電子設備終端，并且能支持不同的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及應用。 ? 先進性：當今計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展日新月異，把握不準方向則可能導致在很短的時間內(nèi)技術(shù)落伍，從而面臨被淘汰的危險 。因此在堅持實用性的前提下盡量采用國際先進成熟的網(wǎng)絡技術(shù)和設備，以適于未來的發(fā)展和需要，做到一次規(guī)劃長期受益。 ? 實用性和經(jīng)濟性：從保護原有的設備投資和能夠完全滿足現(xiàn)實需求的角度出發(fā)，充分集成現(xiàn)有的各種計算機和網(wǎng)絡設備，使建設的系統(tǒng)適用、安全、可靠且易管理、維護和擴展，具有最高的性價比。 ? 易用性： 網(wǎng)絡系統(tǒng)的硬件設備和軟件程序易于安裝、管理和維護。各種主要網(wǎng)絡設備，比如核心交換機、匯聚交換機、接入交換機、服務器、大功率長延時 UPS等設備均支持流行的網(wǎng)管系統(tǒng)，以方便用戶管理、配置網(wǎng)絡系統(tǒng)。 主干網(wǎng)絡設 計 根據(jù)西安思源學院網(wǎng)絡環(huán)境、規(guī)模和網(wǎng)絡建設的技術(shù)要求，以及網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展趨勢和技術(shù)經(jīng)濟性觀點，又可以把整個學校計算機網(wǎng)絡設計分為主干網(wǎng)和工作組網(wǎng)兩個層次。 網(wǎng)絡主干由主干交換機和分布在各建筑中的主干節(jié)點及它們之間的光纖組成。需要選擇適當?shù)母咚俳粨Q機作為網(wǎng)絡的主干核心，這關(guān)系到網(wǎng)絡的整體性能和系統(tǒng)的靈活性。主干設計是本方案的重點之一，主干網(wǎng)的選擇要考慮帶寬、可靠性、先進性等特點，要以當前及未來網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展和業(yè)務量的發(fā)展為基礎(chǔ)，同時兼顧資金的承受能力。主干網(wǎng)絡設計得好壞將直接影響到本校園網(wǎng)設計的成敗?，F(xiàn)在的 用戶對網(wǎng)絡的需求已經(jīng)不再滿足于對文件及打印的共享，而是對更多帶寬網(wǎng)絡的需求，包括諸如： ? 分布式處理。 ? 客戶機服務器應用。 ? 圖形圖像及動畫應用。 ? 混合數(shù)據(jù)、聲音和圖像的多媒體應用。 目前，應用于校園網(wǎng)主干的網(wǎng)絡技術(shù)主要有以下三種： （ 1） FDDI 光纖分布數(shù)據(jù)接口： FDDI 光纖分布數(shù)據(jù)接口采用反向雙環(huán)通訊和各種故障恢復等技術(shù)，可以提供 100Mbps 帶寬的高可靠性主干。 （ 2） ATM 異步傳輸模式： ATM 是近年來人們?yōu)榱藵M足寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的通信西安思源學院畢業(yè)設計 GRADUATION PROJECT, XI’ AN SIYUAN UNIVERSITY 9 需要而產(chǎn)生的， 它為寬帶綜合業(yè)務數(shù)字信號提供了一種傳輸、復 用和交換的方法。 ATM 獨占帶寬和可預測的性能采用信元（ cell）交換技術(shù)， 具有能夠為用戶提供獨占帶寬（ 可支持 至 之間的傳輸速率）、帶寬可調(diào)、網(wǎng)絡延遲小等特點。 （ 3）千兆以太網(wǎng)：因為當前大部分局域網(wǎng)均使用以太網(wǎng)方式，而且所有網(wǎng)絡操作系統(tǒng)與上層協(xié)議均與以太網(wǎng)兼容，這就使以太網(wǎng)仍成為未來的主流。在許多的快速以太網(wǎng)占有極大的比率，因而從 10BASET 升級至 100BASETX 非常容易，而且可以做到完全無縫式的升級，所以在千兆以太網(wǎng)的標準已經(jīng)基本制定的今天，千兆以太網(wǎng)已成 為校園網(wǎng)主干的首選。 現(xiàn)在學校校園網(wǎng)主干有兩種選擇：千兆以太網(wǎng)和 ATM 網(wǎng)絡下面從建設校園網(wǎng)的角度對這兩項技術(shù)作對比： （ 1）千兆以太網(wǎng)的技術(shù)掌握和操作相對簡單：簡單實用， 避免復雜的培訓和網(wǎng)絡管理工作， 應當是網(wǎng)管人員的目標。以太網(wǎng)從很簡單的概念中得到效益： 網(wǎng)絡越簡單就越有用。 （ 2）千兆以太網(wǎng)具有價格優(yōu)勢：千兆以太網(wǎng)繼承了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的主要技術(shù)特征，以太網(wǎng)長期研發(fā)和生產(chǎn)線經(jīng)驗使得千兆以太網(wǎng)的產(chǎn)品具有成熟性和大規(guī)模生產(chǎn)的價格優(yōu)勢。價格盡管不是校園主干網(wǎng)建設的頭等因素， 但也必然是仔細考慮的因素之一。考慮到 倍比于設備開銷的維護管理開銷，千兆以太網(wǎng)似乎更應勝出一籌。 （ 3）網(wǎng)絡維護和管理： ATM 用戶最主要抱怨是 ATM 的復雜技術(shù)和繁難的管理工作。由于有 MPOA,交換虛擬線路， PNNI 這些技術(shù)糾纏在一起，維護人員很難對故障作出定位。以太網(wǎng)在管理 QoS 和 VLAN 等功能時會變得復雜。但這也是循序漸進的學習過程。 （ 4）技術(shù)的穩(wěn)定性：。 ATM 已經(jīng)出臺了一系列標準，足可以使 ATM 技術(shù)滿足構(gòu)建實際網(wǎng)絡。但從發(fā)展的角度看， ATM 又一直處在不斷演變的過程中。 （ 5）可靠性和彈性：可靠性和彈性反映了網(wǎng)絡的容錯能力和 對變化流量支持能力。ATM所支持的利用多信道并發(fā)所實現(xiàn)的負載平衡能力、故障自動隔離和分散式路由機制給網(wǎng)絡提供很大彈性，為關(guān)鍵應用提供了容錯的最佳手段。 （ 6）性能： MPOA 等機制使 ATM 實現(xiàn)高效傳輸。 （ 7）網(wǎng)絡安全：由于 ATM 是面向連接的，從理論上它可以提供更好的網(wǎng)絡安全， 比非連接型的路由和交換方式強。 （ 8）服務質(zhì)量管理（ QoS）： ATM 的 QoS 能力比任何其它的技術(shù)都要高明。對每個應用和連接的 QoS 控制是 ATM 的特征， 沒有任何其它技術(shù)能夠做到。但綜上所述， 只有全程的、從桌面到核心都是 ATM 的網(wǎng)絡才能真正提供 ATM 的服務質(zhì)量控制能力。 上述的比較有一個結(jié)論， 只有 ATM 形成了完整的、從桌面到核心主干網(wǎng)絡的解決方案之后， ATM 的許多優(yōu)勢才能充分發(fā)揮。而由于技術(shù)、資金和管理上的一些限制，大多數(shù)邊緣網(wǎng)絡肯定還是以太網(wǎng)。在校園網(wǎng)絡建設中，除非有條件，有特殊需求和環(huán)境限制，西安思源學院畢業(yè)設計 GRADUATION PROJECT, XI’ AN SIYUAN UNIVERSITY 10 一般在考慮要求較高的主干協(xié)議時恐怕千兆以太網(wǎng)應當首先考慮。對于學校而言，選用千兆以太網(wǎng)更為實際一些。因此要此此方案中校園網(wǎng)主干建議千兆以太網(wǎng)。 工作組網(wǎng)絡 交換式高速以太網(wǎng)具有靈活的擴展能力，它融合了以太網(wǎng)機 制的即插即用和線路交換的高帶寬低延遲等諸多優(yōu)點，而價格不到 FDDI 和 ATM 的一半。以太網(wǎng)機制的即插即用使網(wǎng)絡擴充容易， 而且擴充成本較低； 星形拓撲結(jié)構(gòu)使主干具有良好的可靠性； 線路交換的高帶寬低延遲更符合現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展對網(wǎng)絡主干的要求，為容量的擴充留有充分的余地。由于交換式高速以太網(wǎng)仍采用以太網(wǎng)的 CSMA/CD 協(xié)議， 因此與各工作組之間不存在協(xié)議轉(zhuǎn)換的問題，不僅效率高、管理簡單， 而且網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單， 能夠為各種應用提供多種連接手段， 維護和擴充費用小。傳統(tǒng)以太網(wǎng)是共享型局域網(wǎng)， 網(wǎng)里如有很多用戶會 產(chǎn)生爭用， 使每個用戶的平均帶寬減少， 導致在網(wǎng)絡主干和服務器等關(guān)鍵資源處形成瓶頸。交換式高速以太網(wǎng)為用戶提供獨立的、點對點的聯(lián)接，凡是聯(lián)接到交換器端口的用戶都獨占高速以太網(wǎng)的 10/100Mbps 網(wǎng)段。交換式高速以太網(wǎng)與 ATM 一樣，都采用星形拓撲結(jié)構(gòu)， 它的高帶寬使各主干節(jié)點留有充分的擴展余地。故工作組網(wǎng)絡采用交換式快速以太網(wǎng)。到桌面可采用交換 100M、交換 10M 或共享 100M。 網(wǎng)絡組網(wǎng)技術(shù)的選擇 目前，可用于校園 LAN（局域網(wǎng)）的技術(shù)有 Ether（以太網(wǎng)）、 Fast Ether（快速以太網(wǎng)）、 Gigabit Ether（千兆位以太網(wǎng)）、 TokenRing（令牌環(huán)網(wǎng)）、 FDDI（光纖分布式數(shù)據(jù)接口）和 ATM（異步傳輸模式）。 Ether 作為幾年前主干網(wǎng)組網(wǎng)的主要技術(shù)，現(xiàn)在主要被用于工作組級組網(wǎng)，使網(wǎng)絡交換到桌面工作站。 Fast Ether 是一種非常成熟的組網(wǎng)技術(shù)，造價很低，性能價格比很高，可作為資金不很充裕的中小型單位組建 Intra 網(wǎng)的首選技術(shù)?？焖僖蕴W(wǎng)技術(shù)現(xiàn)在被廣泛用于大型企業(yè)網(wǎng)的二級、三級網(wǎng)絡組網(wǎng)或直接連至桌面工作站。 FDDI 也是一種成熟的組 網(wǎng)技術(shù)，但技術(shù)復雜、造價高， FDDI 網(wǎng)絡難以向更先進的網(wǎng)絡技術(shù)升級，現(xiàn)在用 FDDI 組建主干網(wǎng)的情況已非常少見。 Gigabit Ether 技術(shù)已成為大型 Fast Ether 的升級目 標。雖然 Fast Ether 和 Gigabit Ether 因采用 CSMA/CD 的介質(zhì)訪問控制方式而廣泛地存在著“廣播風暴”的問題，但可以更好的傳輸介質(zhì)和交換設備予于克服，其實出的優(yōu)點是兼容先前的設備投資 ,師生的網(wǎng)絡應用及培訓更易進行，網(wǎng)絡的可管理性和擴展性也很好。 ATM是一種快速分組交換技術(shù)，它在 WAN（廣域網(wǎng)）上體現(xiàn)的強大功能和在 LAN 上的成功應用，是多媒體應用系統(tǒng)的理想網(wǎng)絡平臺，均以事實說明了它的技術(shù)的先進性。在 ATM中，不同速率的各種數(shù)據(jù)，如：西安思源學院畢業(yè)設計 GRADUATION PROJECT, XI’ AN SIYUAN UNIVERSITY 11 語音、圖像、視頻都被分成標準的 53 字節(jié)的信元，以 光纖作為傳輸通道，避免了以太網(wǎng)中的“廣播風暴”，提升了網(wǎng)絡的整體性能。但是 ATM不兼容以往的以太網(wǎng)投資，其管理和操作有異于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)平臺，故不適用于以太網(wǎng)的升級改造。 從網(wǎng)絡應用、維護、安全和擴展方面而言， Gigabit Ether 和 ATM在實際應用中得到了廣泛的采用。但在本方案中選擇使用千兆位以太網(wǎng)技術(shù)，主