【正文】 數(shù)的工作站和服務器都是使用以 大學校園網(wǎng)絡方案設計書 第 19 頁 共 96 頁太網(wǎng)接口，所以 10M/100M 以太網(wǎng)技術在工作組內(nèi)占主導地位，并且千兆以太網(wǎng)技術以其簡單、高速和對上層 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見，在未來的時間里，以太網(wǎng)技術將會成為校園網(wǎng)建設中領先的技術，并會不斷向前發(fā)展。在網(wǎng)絡中采用千兆以太網(wǎng)技術將使企業(yè)的網(wǎng)絡系統(tǒng)平臺保持先進性和向后兼容性。 網(wǎng)絡安全性安全是網(wǎng)絡運行的基礎，網(wǎng)絡系統(tǒng)本身要有較高的安全性，在技術上提供先進的、可靠的、全面的安全認證方案和應急措施，確保系統(tǒng)萬無一失。對來自校園網(wǎng)內(nèi)部、外部的惡意攻擊具有很好的防衛(wèi)手段，對欺騙行為采取多種偵測和報警手段。提供網(wǎng)絡的可用性。能夠較好地承載主要網(wǎng)絡應用，使其能夠有足夠的應用滿意度。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。選擇的設備應能提供系統(tǒng)級的、靈活的多種安全控制機制，以支持用戶建立完善的安全管理體系。 可靠性 、可用性和可維護性網(wǎng)絡設計應采用冗余連接，保證主要設備和線路在故障發(fā)生時能自動切換。因此系統(tǒng)無論從結(jié)構上、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)可靠運行，盡量減少網(wǎng)絡設備故障、系統(tǒng)維護工作和意外事故對網(wǎng)絡性能的影響。設計中，要將工程的可靠性、可用性和可維護性放在重要位置，從結(jié)構設計、設備選型、系統(tǒng)建設、網(wǎng)絡管理上對整個網(wǎng)絡運行系統(tǒng)必須具備的高可靠性、可用行、可維護性作出保證，以確保網(wǎng)絡成為一個不間斷的運行系統(tǒng)。 高性能總體設計要確保系統(tǒng)具有足夠的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，并為可預計的業(yè)務提供足夠的系統(tǒng)容量和提供 QOS、COS 服務品質(zhì)。 擴展性網(wǎng)絡設計不但要保證目前網(wǎng)絡傳輸容量的要求，也要考慮今后網(wǎng)絡的發(fā)展，滿足當前 大學校園網(wǎng)絡方案設計書 第 20 頁 共 96 頁及未來網(wǎng)絡意數(shù)據(jù)交換的需求（包括 Ipv6） ，便于向更新技術的升級與銜接，又能保護原來的投資。 。要留有足夠的擴充余量，包括端口數(shù)量和帶寬的升級能力。采用簡單、清晰的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構，以方便發(fā)生網(wǎng)絡故障時對問題的定位與排查，同時盡量減少故障點。隨著計算機的普及和信息化的推進，網(wǎng)絡中的設備越來越多，在網(wǎng)絡不斷擴展的同時，也增加了網(wǎng)絡復雜性和管理的難度，而使用堆疊技術，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是一種趨勢。 分析和統(tǒng)計具有強有力的網(wǎng)絡管理手段，可方便地對網(wǎng)絡資源進行集中配置與調(diào)整。網(wǎng)絡應支持集中、統(tǒng)一的網(wǎng)絡管理視圖和圖形化管理界面，能夠?qū)崟r監(jiān)視被管理設備的工作狀況，分析、報告網(wǎng)上的流量、故障報警及可動態(tài)平衡網(wǎng)絡負載等?？梢园凑战M織結(jié)構調(diào)整分級管理。能對網(wǎng)絡使用情況進行跟蹤、分析和統(tǒng)計。并提供統(tǒng)計報表。 良好的性能價格比整個網(wǎng)絡系統(tǒng)應能夠在先進性，開放性，高效性，實用性，可靠性和穩(wěn)定性方面進行綜合平衡，保證良好的系統(tǒng)性能價格比。第四章 技術選型 現(xiàn)代大型圓區(qū)網(wǎng)網(wǎng)絡技術發(fā)展趨勢 園區(qū)網(wǎng)技術方案對比千兆技術是目前廣泛應用的核心技術，和 POS、DPT 技術相比較，有著更好的綜合性能。而且可以采用 1000BaseT 模塊，在雙絞線上運行千兆。 大學校園網(wǎng)絡方案設計書 第 21 頁 共 96 頁三種技術方案的技術比較：比較項目 GE/10GE POS DPT帶寬提供能力（Gbps ）1/10 帶寬擴展方式 DWDM／10GE 10G／DWDM10GDPT／DWDM擴展帶寬成本 最低 較高 較低TDM 業(yè)務能力 TDMoIP TDMoIP TDMoIP自愈恢復方式RSTP/APS(over SDH)／ IP 層路由收斂／MPLSIP 層路由收斂／MPLSIPS自愈恢復能力 高 高 高成本 最低 高 較低兼容性大部分產(chǎn)品兼容標準，產(chǎn)品兼容標準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 技術介紹隨著傳輸網(wǎng)絡的發(fā)展，10G 以太網(wǎng)技術漸漸引起了人們的注意，這種高速以太網(wǎng)技術適用于各種網(wǎng)絡結(jié)構，能夠簡單、經(jīng)濟地構建各種速率的網(wǎng)絡，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)技術兼容。由于LAN、 MAN 和 WAN 采用同一種核心技術，網(wǎng)絡易于管理和維護，同時避免了協(xié)議轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了 LAN、 MAN 和 WAN 的無縫連接。在 MAN 和 WAN 中應用 10G 以太網(wǎng)技術，比采用 ATM/SONET 技術構建的類似 MAN 和 WAN 費用低 25%。盡管 10G 以太網(wǎng)是在以太網(wǎng)技術的基礎上發(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)技術相比差異很大，主要表現(xiàn)在：物理層實現(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，也可以當作 WAN 使用，而 LAN 和 WAN 之間由于工作環(huán)境不同，對于各項指標的要求存在許多的差異，主要表現(xiàn)在時鐘抖動、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 大學校園網(wǎng)絡方案設計書 第 22 頁 共 96 頁不同的物理介質(zhì)標準，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是：共用一個 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：支持 MAC 全雙工方式； MAC 時鐘可以選擇1G 或者 10G 方式，允許以太網(wǎng)復用設備同時攜帶 10 路 1G 信號；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)以最小的代價升級，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 40 公里。10G 以太廣域網(wǎng)物理層的特點：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， 標準小組定義了一種機制來降低以太網(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)絡兼容。當物理介質(zhì)采用單模光纖時，傳輸距離可達 300km；采用多模光纖時，傳輸距離可達 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；? 使用一個擾碼多項式；? 使用兩個擾碼多項式。在 PCS 層提供從 10GMII 到 PMA 的映射并進行 MAC 幀定界。為了避免偽幀定界，PCS 層對 MAC 幀的前 8 個字節(jié)進行 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信息數(shù)據(jù)進行攻擊，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，提高了接收端時鐘的恢復能力。信息數(shù)據(jù)在廣域網(wǎng)中傳輸時，為了達到 ，采用的方法是將許多傳統(tǒng)以太網(wǎng)幀映射到一個 OC192c 中。為了使接收端能夠?qū)⑼粋€ 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)務數(shù)據(jù)裝入OC192c 幀中，為了提高接收端線路時鐘的恢復能力，在 PMA 層對整個幀以7+6+1 多項式進行幀同步擾碼，最后將擾碼后的信號放在光纖介質(zhì)上傳輸。由于 10G 以太網(wǎng)實質(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。為了達到 10Gb/s 的高速率，并實現(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現(xiàn)從以太網(wǎng)幀到 OC192c 幀格式的映射功能。同時，由于以太網(wǎng)的原設計是面向局域網(wǎng)的，網(wǎng)絡管理功能較弱，傳輸距離短并且其物理線路沒有任何保護措施。當以太網(wǎng)作為廣域網(wǎng) 大學校園網(wǎng)絡方案設計書 第 23 頁 共 96 頁進行長距離、高速率傳輸時必然會導致線路信號頻率和相位產(chǎn)生較大的抖動，而且以太網(wǎng)的傳輸是異步的，在接收端實現(xiàn)信號同步比較困難。因此，如果以太網(wǎng)幀要在廣域網(wǎng)中傳輸，需要對以太網(wǎng)幀格式進行修改。以太網(wǎng)一般是利用物理層中特殊的 10B(Byte)代碼實現(xiàn)幀定界的。當 MAC 層有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時，PCS 子層對這些數(shù)據(jù)進行 8B/10B 編碼，當發(fā)現(xiàn)幀頭和幀尾時，自動添加特殊的碼組 SFD(幀起始定界符) 和 EFD（幀結(jié)束定界符） ；當 PCS 子層收到來自底層的 10B 編碼數(shù)據(jù)時，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)幀定界不同于標準的千兆以太網(wǎng)幀定界，因為復用的數(shù)據(jù)已經(jīng)恢復成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(Preamble)和幀起始定界符（SFD）進行幀定界，由于信息數(shù)據(jù)中出現(xiàn)與前導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造成接收端始終無法進行正確的以太網(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幀位置，同時由于最大幀長為 1518字節(jié)，則最少需要 11 個比特（=2048） ，所以在復接 MAC 幀的過程中用兩個字節(jié)替換前導頭兩個字節(jié)作為長度字段，然后對這 8 個字節(jié)進行 CRC16 校驗，將最后得到的兩個字節(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、指針、映射以及分層的開銷。但是在 SDH 幀結(jié)構的基礎上做了大量的簡化，使得修改后的以太網(wǎng)對抖動不敏感，對時鐘的要求不高。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保護倒換字節(jié) K1 和 K2 以及備用字節(jié) Z0，對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，與千兆以太網(wǎng)相比，增強了物理層的網(wǎng)絡管理和維護，在物理線路上實現(xiàn)保護倒換。其次，避免了繁瑣的同步復用，信號不是從低速率復用成高速率流，而是直接映射到 OC192c 凈負荷中。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 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 大學校園網(wǎng)絡方案設計書 第 24 頁 共 96 頁適配為 ：? 在 GMII 接口處發(fā)送 HOLD 信號，MAC 層在一個時鐘周期停止發(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 延長機制：MAC 幀每次傳完一幀，根據(jù)平均數(shù)據(jù)速率動態(tài)調(diào)整 IPG 間隔。? 高校校園網(wǎng)應用系統(tǒng)對網(wǎng)絡的需求包括不斷涌現(xiàn)的各種新應用的數(shù)據(jù)傳輸，提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入平臺，實現(xiàn)與 CERNET 的寬帶連接等等，都要求網(wǎng)絡系統(tǒng)提供高帶寬和高可靠性。 本項目技術選型根據(jù)第 節(jié)的技術對比和第 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，目前一些學校已經(jīng)采用了該項技術。本方案選用目前園區(qū)網(wǎng)和大樓局域網(wǎng)廣泛應用的以太網(wǎng)技術，以太網(wǎng)具有維護方便、較好的兼容性、低廉的成本，是成熟、可靠和穩(wěn)定的技術。大學網(wǎng)絡建設項目要根據(jù)實際情況選用技術方案，根據(jù) 節(jié)的分析，建設千兆主干已經(jīng)基本滿足目前學校對帶寬的需求，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。核心交換機需要支持萬兆接口，并支持 IPv6 技術，以便于網(wǎng)絡未來平滑地采用 IPv6 技術為了實現(xiàn)網(wǎng)絡的可擴展性、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，即路由骨干層、匯聚層、接入層；在辦公區(qū)采用扁