【正文】 數(shù)的工作站和服務(wù)器都是使用以 大學(xué)校園網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)書 第 19 頁 共 96 頁太網(wǎng)接口，所以 10M/100M 以太網(wǎng)技術(shù)在工作組內(nèi)占主導(dǎo)地位，并且千兆以太網(wǎng)技術(shù)以其簡單、高速和對(duì)上層 IP 協(xié)議的很好支持，在骨干網(wǎng)中扮演著重要角色?？梢灶A(yù)見，在未來的時(shí)間里，以太網(wǎng)技術(shù)將會(huì)成為校園網(wǎng)建設(shè)中領(lǐng)先的技術(shù)，并會(huì)不斷向前發(fā)展。在網(wǎng)絡(luò)中采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)將使企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺(tái)保持先進(jìn)性和向后兼容性。 網(wǎng)絡(luò)安全性安全是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身要有較高的安全性，在技術(shù)上提供先進(jìn)的、可靠的、全面的安全認(rèn)證方案和應(yīng)急措施，確保系統(tǒng)萬無一失。對(duì)來自校園網(wǎng)內(nèi)部、外部的惡意攻擊具有很好的防衛(wèi)手段，對(duì)欺騙行為采取多種偵測(cè)和報(bào)警手段。提供網(wǎng)絡(luò)的可用性。能夠較好地承載主要網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，使其能夠有足夠的應(yīng)用滿意度。能夠耐受一定程度的大數(shù)據(jù)量沖擊和安全問題（蠕蟲、黑客掃描等、DoS 攻擊等）干擾。選擇的設(shè)備應(yīng)能提供系統(tǒng)級(jí)的、靈活的多種安全控制機(jī)制，以支持用戶建立完善的安全管理體系。 可靠性 、可用性和可維護(hù)性網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)應(yīng)采用冗余連接，保證主要設(shè)備和線路在故障發(fā)生時(shí)能自動(dòng)切換。因此系統(tǒng)無論從結(jié)構(gòu)上、產(chǎn)品性能上都必須具有非常高的可靠性，能夠保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行，盡量減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障、系統(tǒng)維護(hù)工作和意外事故對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響。設(shè)計(jì)中，要將工程的可靠性、可用性和可維護(hù)性放在重要位置，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、系統(tǒng)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)管理上對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行系統(tǒng)必須具備的高可靠性、可用行、可維護(hù)性作出保證，以確保網(wǎng)絡(luò)成為一個(gè)不間斷的運(yùn)行系統(tǒng)。 高性能總體設(shè)計(jì)要確保系統(tǒng)具有足夠的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，并為可預(yù)計(jì)的業(yè)務(wù)提供足夠的系統(tǒng)容量和提供 QOS、COS 服務(wù)品質(zhì)。 擴(kuò)展性網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不但要保證目前網(wǎng)絡(luò)傳輸容量的要求，也要考慮今后網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，滿足當(dāng)前 大學(xué)校園網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)書 第 20 頁 共 96 頁及未來網(wǎng)絡(luò)意數(shù)據(jù)交換的需求（包括 Ipv6） ，便于向更新技術(shù)的升級(jí)與銜接，又能保護(hù)原來的投資。 。要留有足夠的擴(kuò)充余量，包括端口數(shù)量和帶寬的升級(jí)能力。采用簡單、清晰的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以方便發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)對(duì)問題的定位與排查，同時(shí)盡量減少故障點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)的普及和信息化的推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備越來越多，在網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)展的同時(shí)，也增加了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和管理的難度，而使用堆疊技術(shù)，可以大大降低管理成本。所以在LAN 范圍里使用新的堆疊技術(shù)是一種趨勢(shì)。 分析和統(tǒng)計(jì)具有強(qiáng)有力的網(wǎng)絡(luò)管理手段，可方便地對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行集中配置與調(diào)整。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)支持集中、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理視圖和圖形化管理界面，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視被管理設(shè)備的工作狀況，分析、報(bào)告網(wǎng)上的流量、故障報(bào)警及可動(dòng)態(tài)平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載等?？梢园凑战M織結(jié)構(gòu)調(diào)整分級(jí)管理。能對(duì)網(wǎng)絡(luò)使用情況進(jìn)行跟蹤、分析和統(tǒng)計(jì)。并提供統(tǒng)計(jì)報(bào)表。 良好的性能價(jià)格比整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)能夠在先進(jìn)性，開放性，高效性，實(shí)用性，可靠性和穩(wěn)定性方面進(jìn)行綜合平衡，保證良好的系統(tǒng)性能價(jià)格比。第四章 技術(shù)選型 現(xiàn)代大型圓區(qū)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 園區(qū)網(wǎng)技術(shù)方案對(duì)比千兆技術(shù)是目前廣泛應(yīng)用的核心技術(shù)，和 POS、DPT 技術(shù)相比較，有著更好的綜合性能。而且可以采用 1000BaseT 模塊，在雙絞線上運(yùn)行千兆。 大學(xué)校園網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)書 第 21 頁 共 96 頁三種技術(shù)方案的技術(shù)比較：比較項(xiàng)目 GE/10GE POS DPT帶寬提供能力（Gbps ）1/10 帶寬擴(kuò)展方式 DWDM／10GE 10G／DWDM10GDPT／DWDM擴(kuò)展帶寬成本 最低 較高 較低TDM 業(yè)務(wù)能力 TDMoIP TDMoIP TDMoIP自愈恢復(fù)方式RSTP/APS(over SDH)／ IP 層路由收斂／MPLSIP 層路由收斂／MPLSIPS自愈恢復(fù)能力 高 高 高成本 最低 高 較低兼容性大部分產(chǎn)品兼容標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品兼容標(biāo)準(zhǔn)化過程中可以看到千兆以太網(wǎng)具有優(yōu)秀的綜合性能。 10G 技術(shù)介紹隨著傳輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，10G 以太網(wǎng)技術(shù)漸漸引起了人們的注意，這種高速以太網(wǎng)技術(shù)適用于各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠簡單、經(jīng)濟(jì)地構(gòu)建各種速率的網(wǎng)絡(luò)，可以滿足骨干網(wǎng)大容量傳輸?shù)男枨?，解決了窄帶接入、寬帶傳輸?shù)钠款i問題，并與現(xiàn)行以太網(wǎng)技術(shù)兼容。由于LAN、 MAN 和 WAN 采用同一種核心技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)易于管理和維護(hù)，同時(shí)避免了協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了 LAN、 MAN 和 WAN 的無縫連接。在 MAN 和 WAN 中應(yīng)用 10G 以太網(wǎng)技術(shù)，比采用 ATM/SONET 技術(shù)構(gòu)建的類似 MAN 和 WAN 費(fèi)用低 25%。盡管 10G 以太網(wǎng)是在以太網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但是，由于工作速率的大幅度提升，適用范圍有了顯著的變化，與原來的以太網(wǎng)技術(shù)相比差異很大，主要表現(xiàn)在：物理層實(shí)現(xiàn)方式、幀格式、MAC 層的工作速率以及適配策略。10G 以太網(wǎng)的兩種物理層由于 10G 以太網(wǎng)既可以作 LAN 使用，也可以當(dāng)作 WAN 使用，而 LAN 和 WAN 之間由于工作環(huán)境不同，對(duì)于各項(xiàng)指標(biāo)的要求存在許多的差異，主要表現(xiàn)在時(shí)鐘抖動(dòng)、BER（比特誤碼率） 、QoS、速率等的要求不同。為此， HSSG 小組制訂了兩種 大學(xué)校園網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)書 第 22 頁 共 96 頁不同的物理介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，分別用于以太局域網(wǎng)和以太廣域網(wǎng)。這兩種物理層的共同點(diǎn)是：共用一個(gè) MAC 層；僅支持全雙工操作方式；省略了 CSMA/CD；采用光纖作為物理介質(zhì)。10G 以太局域網(wǎng)物理層特點(diǎn)：支持 MAC 全雙工方式； MAC 時(shí)鐘可以選擇1G 或者 10G 方式，允許以太網(wǎng)復(fù)用設(shè)備同時(shí)攜帶 10 路 1G 信號(hào)；幀格式與傳統(tǒng)以太網(wǎng)的幀格式一致，工作速率為 10Gb/s。10G 以太局域網(wǎng)可由現(xiàn)有的以太局域網(wǎng)以最小的代價(jià)升級(jí)，并與傳統(tǒng)以太網(wǎng)的 10/100/1000Mb/s 速率兼容，使局域網(wǎng)的傳輸范圍最高可達(dá) 40 公里。10G 以太廣域網(wǎng)物理層的特點(diǎn)：由于以太局域網(wǎng)采用以太網(wǎng)幀格式，傳輸速率為10Gb/s，而 10G 以太廣域網(wǎng)采用 OC192c(STS192c)幀格式在線路上傳輸，傳輸速率為，故 10G 以太廣域網(wǎng) MAC 層有速率匹配功能。為了獲得 速率， 標(biāo)準(zhǔn)小組定義了一種機(jī)制來降低以太網(wǎng) MAC 幀的速率，使得 10G 以太網(wǎng)可以使用 OC192c 信道，通過 10GMII 接口提供 ，線路比特誤碼率為 1012。它能與 OC192c 的 SONET 再生器協(xié)同工作，并利用 OC192c 幀格式與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)兼容。當(dāng)物理介質(zhì)采用單模光纖時(shí)，傳輸距離可達(dá) 300km；采用多模光纖時(shí)，傳輸距離可達(dá) 40km。10G 以太廣域網(wǎng)物理層可以選擇多種編碼方式：? 仍采用以太網(wǎng)的 8B/10B 編碼；? 采用新的編碼策略 MB810；? 使用一個(gè)擾碼多項(xiàng)式；? 使用兩個(gè)擾碼多項(xiàng)式。在 PCS 層提供從 10GMII 到 PMA 的映射并進(jìn)行 MAC 幀定界。為了避免偽幀定界，PCS 層對(duì) MAC 幀的前 8 個(gè)字節(jié)進(jìn)行 X43+1 的自同步擾碼，這樣可以避免信息字段中出現(xiàn)物理層幀的幀定位字節(jié)，而且如果惡意用戶要對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行攻擊，則必須要知道擾碼器的狀態(tài)，而猜中的概率僅為 1／243，從而加強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全性。而且使用擾碼器后，將降低傳輸中的信息數(shù)據(jù)出現(xiàn)長連“0”或長連“1”的概率，提高了接收端時(shí)鐘的恢復(fù)能力。信息數(shù)據(jù)在廣域網(wǎng)中傳輸時(shí)，為了達(dá)到 ，采用的方法是將許多傳統(tǒng)以太網(wǎng)幀映射到一個(gè) OC192c 中。為了使接收端能夠?qū)⑼粋€(gè) OC192c 中不同的以太網(wǎng)幀正確區(qū)分開，采用 HEC(Header Error Control)的定界策略，PMA 層將 PCS 層送來的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)裝入OC192c 幀中，為了提高接收端線路時(shí)鐘的恢復(fù)能力，在 PMA 層對(duì)整個(gè)幀以7+6+1 多項(xiàng)式進(jìn)行幀同步擾碼，最后將擾碼后的信號(hào)放在光纖介質(zhì)上傳輸。由于 10G 以太網(wǎng)實(shí)質(zhì)上是高速以太網(wǎng)，所以為了與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)兼容必須采用傳統(tǒng)以太網(wǎng)的幀格式承載業(yè)務(wù)。為了達(dá)到 10Gb/s 的高速率，并實(shí)現(xiàn)與骨干網(wǎng)的無縫連接，NORTEL 公司的建議中提出在線路上采用 OC192c 幀格式傳輸。這就需要在物理子層實(shí)現(xiàn)從以太網(wǎng)幀到 OC192c 幀格式的映射功能。同時(shí)，由于以太網(wǎng)的原設(shè)計(jì)是面向局域網(wǎng)的，網(wǎng)絡(luò)管理功能較弱，傳輸距離短并且其物理線路沒有任何保護(hù)措施。當(dāng)以太網(wǎng)作為廣域網(wǎng) 大學(xué)校園網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)書 第 23 頁 共 96 頁進(jìn)行長距離、高速率傳輸時(shí)必然會(huì)導(dǎo)致線路信號(hào)頻率和相位產(chǎn)生較大的抖動(dòng)，而且以太網(wǎng)的傳輸是異步的，在接收端實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步比較困難。因此，如果以太網(wǎng)幀要在廣域網(wǎng)中傳輸，需要對(duì)以太網(wǎng)幀格式進(jìn)行修改。以太網(wǎng)一般是利用物理層中特殊的 10B(Byte)代碼實(shí)現(xiàn)幀定界的。當(dāng) MAC 層有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，PCS 子層對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行 8B/10B 編碼，當(dāng)發(fā)現(xiàn)幀頭和幀尾時(shí)，自動(dòng)添加特殊的碼組 SFD(幀起始定界符) 和 EFD（幀結(jié)束定界符） ；當(dāng) PCS 子層收到來自底層的 10B 編碼數(shù)據(jù)時(shí)，可很容易地根據(jù) SFD 和 EFD 找到幀的起始和結(jié)束從而完成幀定界。但是 SDH中承載的千兆以太網(wǎng)幀定界不同于標(biāo)準(zhǔn)的千兆以太網(wǎng)幀定界，因?yàn)閺?fù)用的數(shù)據(jù)已經(jīng)恢復(fù)成8B 編碼的碼組，去掉了 SFD 和 EFD。如果只利用千兆以太網(wǎng)的前導(dǎo)(Preamble)和幀起始定界符（SFD）進(jìn)行幀定界，由于信息數(shù)據(jù)中出現(xiàn)與前導(dǎo)和幀起始定界符相同碼組的概率較大，采用這樣的幀定界策略可能會(huì)造成接收端始終無法進(jìn)行正確的以太網(wǎng)幀定界。為了避免上述情況，10G 以太網(wǎng)采用了 HEC 策略。 HSSG 小組為此提出了修改千兆以太網(wǎng)幀格式的建議，在以太網(wǎng)幀中添加了長度域和 HEC 域。為了在定幀過程中方便查找下一個(gè)幀位置，同時(shí)由于最大幀長為 1518字節(jié)，則最少需要 11 個(gè)比特（=2048） ，所以在復(fù)接 MAC 幀的過程中用兩個(gè)字節(jié)替換前導(dǎo)頭兩個(gè)字節(jié)作為長度字段，然后對(duì)這 8 個(gè)字節(jié)進(jìn)行 CRC16 校驗(yàn)，將最后得到的兩個(gè)字節(jié)作為 HEC 插入 SFD 之后。修改后的 MAC 幀的字節(jié)安排如圖 4 所示。其中第一個(gè)長度域表示的值是修改后的 MAC 幀長。10G WAN 物理層并不是簡單的將以太網(wǎng) MAC 幀用 OC192c 承載，雖然借鑒了 OC192c 的塊狀幀結(jié)構(gòu)、指針、映射以及分層的開銷。但是在 SDH 幀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上做了大量的簡化，使得修改后的以太網(wǎng)對(duì)抖動(dòng)不敏感，對(duì)時(shí)鐘的要求不高。我們?nèi)匀豢梢圆捎?SDH作為底層傳輸以太網(wǎng)信息數(shù)據(jù)。具體表現(xiàn)在：減少了許多開銷字節(jié)，僅采用了幀定位字節(jié)A1 和 A段層誤碼監(jiān)視 B蹤跡字節(jié) J0、同步狀態(tài)字節(jié) S保護(hù)倒換字節(jié) K1 和 K2 以及備用字節(jié) Z0，對(duì)沒有定義或沒有使用的字節(jié)填充 00000000。減少了許多不必要的開銷，簡化了 SDH 幀結(jié)構(gòu)，與千兆以太網(wǎng)相比，增強(qiáng)了物理層的網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)，在物理線路上實(shí)現(xiàn)保護(hù)倒換。其次，避免了繁瑣的同步復(fù)用，信號(hào)不是從低速率復(fù)用成高速率流，而是直接映射到 OC192c 凈負(fù)荷中。10G 以太網(wǎng)和 SDH 的速率適配10G 以太局域網(wǎng)和 10G 以太廣域網(wǎng)（采用 OC192c）物理層的速率不同，10G 以太局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)率為 10Gb/s,而 10G 以太廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)率為 （SDH OC192c，是PCS 層未編碼前的速率） ，但是兩種速率的物理層共用一個(gè) MAC 層，MAC 層的工作速率為 10Gb/s。采用什么樣的調(diào)整策略將 10GMII 接口的 10Gb/s 傳輸速率降低，使之與物理層的傳輸速率 ，是 10G 以太廣域網(wǎng)需要解決的問題。目前將 10Gb/s 速率 大學(xué)校園網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)書 第 24 頁 共 96 頁適配為 ：? 在 GMII 接口處發(fā)送 HOLD 信號(hào)，MAC 層在一個(gè)時(shí)鐘周期停止發(fā)送；? 利用“Busy idle”，物理層向 MAC 層在 IPG 期間發(fā)送“Busy idle”，MAC 層收到后，暫停發(fā)送數(shù)據(jù)。物理層向 MAC 層在 IPG 期間發(fā)送“Normal idle”, MAC 層收到后，重新發(fā)送數(shù)據(jù)；? 采用 IPG 延長機(jī)制：MAC 幀每次傳完一幀，根據(jù)平均數(shù)據(jù)速率動(dòng)態(tài)調(diào)整 IPG 間隔。? 高校校園網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求包括不斷涌現(xiàn)的各種新應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸，提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與 CERNET 的寬帶連接等等，都要求網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供高帶寬和高可靠性。 本項(xiàng)目技術(shù)選型根據(jù)第 節(jié)的技術(shù)對(duì)比和第 節(jié)的介紹，園區(qū)網(wǎng)的未來是從千兆發(fā)展到萬兆技術(shù)，目前一些學(xué)校已經(jīng)采用了該項(xiàng)技術(shù)。本方案選用目前園區(qū)網(wǎng)和大樓局域網(wǎng)廣泛應(yīng)用的以太網(wǎng)技術(shù)，以太網(wǎng)具有維護(hù)方便、較好的兼容性、低廉的成本，是成熟、可靠和穩(wěn)定的技術(shù)。大學(xué)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)項(xiàng)目要根據(jù)實(shí)際情況選用技術(shù)方案，根據(jù) 節(jié)的分析，建設(shè)千兆主干已經(jīng)基本滿足目前學(xué)校對(duì)帶寬的需求，并可以保持 23 年的發(fā)展期，然后根據(jù)需要，再平滑地把核心骨干層提升到萬兆帶寬。核心交換機(jī)需要支持萬兆接口，并支持 IPv6 技術(shù)，以便于網(wǎng)絡(luò)未來平滑地采用 IPv6 技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性、可靠性、靈活性，邏輯上本系統(tǒng)從生活區(qū)和辦公區(qū)兩部分考慮，在生活區(qū)采用傳統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)，即路由骨干層、匯聚層、接入層；在辦公區(qū)采用扁