【導讀】設計題目校園網(wǎng)絡工程綜合布線方案

　　

【正文】 為了與原有網(wǎng)卡及應用軟件的兼容， CSMA/CD 仍必須存在，且交換中對轉發(fā)端口的定位是在于動態(tài)學習動態(tài)刷新中進行的，這就使在統(tǒng)計上仍存在大量的包是以共享爭用的方式傳遞的，交換技術可使利用率提高至 20%～ 50%。 除以上兩點以外，以太網(wǎng)傳輸機制所固有的對網(wǎng)絡半徑、冗余拓撲和負載平衡能力的限制以及網(wǎng)絡的附加服務能力薄弱等等，也都是以太網(wǎng)絡的不足 之處。但以太網(wǎng)以成熟的技術、廣泛的用戶基礎和較高的性能價格比，仍是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡應用中較為優(yōu)秀的解決方案。 ? 千兆以太網(wǎng)絡技術 千兆位以太網(wǎng) (Gigabit Ether)是 IEEE 以太網(wǎng)標準的擴展，傳輸速度為每秒 1000 兆位 (即 1Gbps)。應用于大型校園網(wǎng)，能把現(xiàn)有的 10Mbps 以太網(wǎng)和100Mbps 快速以太網(wǎng)連接起來。它可取代 100Mbps FDDI 網(wǎng)，也是 ATM 技術的強勁對手。千兆位以太網(wǎng)采用同樣的 CSMA/CD 協(xié)議，同樣的幀格式，是現(xiàn)有以太網(wǎng)最自然的升級途徑，使用戶對以太網(wǎng)原有設 備管理工具的投資得以保護。 千兆位以太網(wǎng)是超高速主干網(wǎng)的一種選擇方案。在數(shù)據(jù)、話音、視頻等實時業(yè)務方面它雖然不能提供真正意義上的服務質量 (QoS)，但千兆位以太網(wǎng)頻寬較高，能克服原以太網(wǎng)的一些弱點，提供服務保證等特性。 工作組已確定了以下一組規(guī)范，統(tǒng)稱為 1000Base－ X。 1. 1000Base－ LX：多模光纖傳輸距離為 550 米，單模光纖傳輸距離為 3000米。 2. 1000Base－ SX： 微米多模光纖傳輸距離為 300 米， 50 微米多模光纖傳輸距離為 550 米。 3. 1000Base－ CX：用于短距離設備的連接，使用高速率雙絞銅纜，最大傳輸距離為 25 米。 4. 1000Base－ T： 5 類銅纜傳輸最大距離為 100 米。 千兆位以太網(wǎng)支持交換機之間、交換機與終端之間的全雙工連接，支持共享網(wǎng)絡的半雙工連接方式，使用中繼器和 CSMA/CD 沖突檢測機制。千兆位以太網(wǎng)聯(lián)盟 (GEA)為千兆位以太網(wǎng)的應用提出以下幾種方案： 1. 更新快速以太主干網(wǎng)：更換核心交換機，全面提高原有網(wǎng)絡性能。 2. 用于交換機到服務器鏈路：服務器使用千兆位以太網(wǎng)卡，直接與千兆位以太網(wǎng)交換機相接，提供每秒百萬個包的處理能 力。 3. 千兆位以太網(wǎng)到桌面臺式機。高性能工作站安裝千兆位以太網(wǎng)卡，直接與千兆位以太網(wǎng)相連。 4. 用于交換機之間的鏈路。千兆位以太網(wǎng)交換機用光纖相接，提供一條高性能主干線路。 5. 更新 FDDI 主干：保留現(xiàn)有光纜，提高帶寬 10 倍。 ? ATM 網(wǎng)絡 “ ATM（異步傳輸模式）”這一名詞最早就為與電話中繼通訊中常用的技術“ STM（同步傳輸模式）”相對應而產(chǎn)生的，它既汲取了話務通訊中電路交換的“有連接”服務和服務質量保證，又保持了以太、 FDDI 等傳統(tǒng)網(wǎng)絡中帶寬可變、適于突發(fā)性傳輸?shù)撵`活性，從而成為迄今為止適用范圍最 廣、技術最先進、傳輸效果最理想的網(wǎng)絡互連手段。 概括起來， ATM 技術具有如下特點： 實現(xiàn)網(wǎng)絡傳輸有連接服務，實現(xiàn)服務質量保證 (QoS) 這是 ATM 先進于其他網(wǎng)絡交換技術、最有魅力的特點所在。以太網(wǎng)、 FDDI等傳統(tǒng)網(wǎng)絡由于受當時技術所限，傳輸機制主要圍繞解決信息包沖突碰撞問題、保證發(fā)端的信息包能夠到達收端就可以了，并不考慮“如何到達”。而提出 ATM技術的主要目標則是為了解決傳輸?shù)姆召|量問題，不僅要能夠到達，還要控制如何到達，因而 ATM 技術是網(wǎng)絡通訊技術中革命性的突破，具有其他技術在產(chǎn)生時所不具備的 天生 優(yōu)勢 。 交換吞吐量大 ATM 交換理論在建立時，充分利用了當時剛剛成熟的超大規(guī)模集成電路(VLSI)技術，其定長的幀結構使所有交換工作能用純硬件完成，因而 ATM 交換機本身硬件交換性能就遠大于一般傳統(tǒng)網(wǎng)絡交換設備。 帶寬利用率高 ATM 是有連接的網(wǎng)絡服務，內部交換是通過建立 虛電路 完成的。每一個虛電路所需帶寬由服務質量保證體系按需分配，不同的應用要求分配不同的信道帶寬。一經(jīng)分配，該帶寬就由所屬應用以統(tǒng)計的方式所占用，有傳輸則提供始終如一的持續(xù)帶寬，無傳輸則自動讓出帶寬給其他通訊使用，因而帶寬分配靈活 ，利用率極高，可達 90%以上。 具有靈活的組網(wǎng)拓撲結構和負載平衡能力，伸縮性、可靠性極高 由于 ATM 采用有連接的網(wǎng)絡服務，因而在 ATM 網(wǎng)絡中可以存在多條冗余鏈路，實現(xiàn)環(huán)接、并行連接等冗余拓撲結構，在傳輸時可同時傳輸，帶寬按鏈路冗余數(shù)目加倍，使全網(wǎng)具有極高的可伸縮性和可靠性，這在傳統(tǒng)網(wǎng)絡中都是難以做到的。比如：以太網(wǎng)是不能同時啟動兩條和兩條以上的冗余鏈路的，這樣會導致永無休止的“回環(huán)包”占據(jù)所有有用帶寬，讓網(wǎng)絡崩潰。一旦網(wǎng)絡中出現(xiàn)冗余，則必須啟動一種稱之為 Spanning Tree 算法的尋徑技術，堵塞住所 有冗余鏈路端口。用這種算法重新拓撲后的網(wǎng)絡不僅會失去所有負載平衡功能，而且還會帶來額外的網(wǎng)絡負擔，降低網(wǎng)絡性能。 局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)技術統(tǒng)一 ATM 是現(xiàn)今唯一可同時應用于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)兩種網(wǎng)絡應用領域的網(wǎng)絡技術，兩種技術的統(tǒng)一是網(wǎng)絡未來發(fā)展的趨勢，也是實現(xiàn)寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ BISDN）這一計算機網(wǎng)絡未來的宏遠目標的必由之路，具有廣闊的發(fā)展前景。 在整個業(yè)界的充分重視下， ATM 近八年的發(fā)展已使其走向一個成熟穩(wěn)定發(fā)展的軌道，逐步占據(jù)網(wǎng)絡市場的主流。 ATM 是一個在現(xiàn)有技術水平上已獲得成熟的發(fā)展、同時兼具有新技 術所特有的勃勃生命力的技術。不過， ATM 有一個不足之處就是，采用 ATM 技術來構建網(wǎng)絡主干，需要較高的成本。其經(jīng)濟可行性較差，對 XX 中學所建的中等規(guī)模偏小的校園網(wǎng)絡就更是如此。 在闡述完當今幾種主流網(wǎng)絡主干技術后，我們回到 XX 中學校園網(wǎng)的設計中來，結合前面所強調的設計原則和用戶的具體需求，我們可以得出一個最佳的主干設計方案。 首先根據(jù)最先進技術和最佳性能優(yōu)化的設計原則，技術已很久停滯不前、性能相對偏低 FDDI 已不適應 XX 中學校園網(wǎng)的需求了。剩下可選的則是快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)和 ATM 這兩種（共三個）當今 主流主干網(wǎng)絡技術。從前面需求分析我們可以看到用戶的網(wǎng)絡應用可分為管理、教學、科研以及其它的Inter/Intra 應用服務系統(tǒng)，其中網(wǎng)絡教學應用具有很強的實時性，要求有長時間穩(wěn)定的帶寬；而管理、科研和 Inter/Intra 應用則非常復雜，它們不僅具有傳統(tǒng)計算機通信的文件的傳輸、數(shù)據(jù)的查詢等等，還根據(jù)信息發(fā)展的需要加入了大量圖像、視頻、聲音等多媒體應用，比如 Web 瀏覽、視頻會議、語音電子郵件等等，這就需要網(wǎng)絡不僅具有傳送大量突發(fā)性數(shù)據(jù)的充裕帶寬，還應當對實時性較強的多媒體信息的傳送保持均 勻的低延遲傳輸特性，從這方面來看，具備對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)服務和多媒體信息都有最佳傳輸效果的 ATM 交換技術和快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)技術無疑都可作為理想的解決方案。 從另一方面來講，我們還必須考慮到建設的成本、未來維護的能力和不同網(wǎng)絡應用類型的搭配等各種因素。端到端全 ATM 在國外的先進地區(qū)雖有成功的案例，但對于 900 個點左右的 Intra 而言需要更大的投資和較高水平的維護力量，我們的應用仍是傳統(tǒng)應用加新型多媒體應用共存的模式，多媒體傳輸不可忽視但而且將來會占絕對的主體，因此我們從發(fā)展的眼光來看，雖然目前應用還不是太多，快速以太網(wǎng)能夠滿足需要，但根據(jù)經(jīng)驗，在基礎設施建立以后，帶寬的需求將飛速增長，所以我們建議采用千兆以太網(wǎng)技術，達到最近五年不過時的標準。 從 XX 中學的網(wǎng)絡建設資金以及網(wǎng)絡應用信息流量的實際情況出發(fā)，我們設計了一套基于千兆以太網(wǎng)主干技術的校園網(wǎng)方案，它以 1000Mbps 以太網(wǎng)交換技術為主干，可以做到 1000Mbps 全光纜到二級交換機， 100Mbps 到桌面。它能很好地支持 XX 中學的校園內部的網(wǎng)絡通信以及與 CERNET 其它節(jié)點的信息交互，而且在性能有很大的優(yōu)勢，而且價格上并不貴多少，是一種比較先進的校園網(wǎng)絡解 決方案。 以下是網(wǎng)絡系統(tǒng)方案設計的示意圖： 廠家產(chǎn)品選擇 提供網(wǎng)絡產(chǎn)品廠家實在是太多了。國外的有 Cisco、 NortelNetworks、 3Com、Lucent（該公司提供網(wǎng)絡設備的部門現(xiàn)已獨立出來成為公司 AVAYA）、 Alcatel、Cabletron、 Intel。國內的有華為（華為的產(chǎn)品基本上全是 OEM 的，路由器是 OEM Cisco 的，交換設備是 OEM Intel 的）、聯(lián)想（ Legend）、中興、 Dlink（目前已被聯(lián)想收購，成了聯(lián)想 Dlink）、 Accton（ Dlink 和 Accton 是臺灣出產(chǎn)）。 各家有各家的優(yōu)勢和特色。 Cisco 在廣域網(wǎng)產(chǎn)品方面的地位是無人能及的，據(jù)稱在廣域網(wǎng)骨干路由器上 Cisco 產(chǎn)品占有 80%的市場份額； Nortel Networks 在語音交換方面有 100 多年的歷史； 3Com 盡管它的高端產(chǎn)品目前已經(jīng)被人收購，但它在園區(qū)網(wǎng)方面，特別是在中國市場上，占有很大的份額；各家的特點說來話長，不一而足。但總的一點，比較貴，且他們占據(jù)的是中高端市場。在中低端市場方面，是 Dlink 和 Accton 有極大的優(yōu)勢。特別要強調的是 3 公司。 3公司是校園網(wǎng)方面擁有很長的 歷史，全國有相當一部分大學均采用 3 的網(wǎng)絡設備，她以質量好、性能穩(wěn)定著稱，雖然目前因全球策略調整將高端出售，從而WEB 服務器 視頻服務器 數(shù)據(jù)庫 /數(shù)據(jù)服務器 網(wǎng)管工作站 教學樓 圖書館 教師宿舍 電腦室 實驗樓 飯?zhí)? 學生宿舍 體育館 辦公樓 Inter 強化了她在中低端產(chǎn)品上的競爭力，作為 XX 中學一個中小型的園區(qū)網(wǎng)， 3的系列產(chǎn)品必將能提供一個性能、穩(wěn)定雙佳的網(wǎng)絡。 具體配備如下： 中心機房：選擇 3 公司 Switch 4007 作為中心交換機。根據(jù)用戶要求，加入兩塊 9 口千兆模塊，為整個校園網(wǎng)提供 18 個 1000BaseSX 接口。其中 7 個SX 接口用來下連教學樓、圖書館、教師宿舍、學生宿舍、飯?zhí)?、辦公樓、體育館；另外三個分別可用于 Web 服務 器、數(shù)據(jù) /數(shù)據(jù)庫服務器、視頻服務器；剩余的 8 個備用。 教學樓：教學樓共有 32 個信息點，并且已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)。教學樓的配線間在四樓。根據(jù)用戶要求，分別選擇 24 口和 12 口的 SuperStack II Switch 3300 兩臺來進行連接各信息點。 圖書館：圖書館共有 90 個信息點。其中二樓資料查詢室共有 61 個信息點（其中的一個點與一臺服務器相連），在一、二樓辦公室各 2 個點。剩余的 26 個信息點在一樓的學生書庫。圖書館采用四臺 24 口 SuperStack II Switch 3300 交換機堆疊。 教師宿舍：教師宿舍共有 70 個信 息點。采用三臺 SuperStack II Switch 3300交換機堆疊。 學生宿舍：學生宿舍共有兩幢樓。每幢采用兩組四臺 24 口 SuperStack II Switch 3300 交換機堆疊。每個學生宿舍安置兩個信息點，每幢樓有 192 個信息點。兩幢樓有 384 個信息點。 飯?zhí)茫猴執(zhí)霉灿?5 個信息點，采用一臺 24 口的 SuperStack II Switch 3300 交換機來連接。 辦公樓：辦公樓共有 145 個信息點，并且目前辦公樓已經(jīng)布線連網(wǎng)，根據(jù)用戶要求，辦公樓要重新布線。辦公樓采用四臺 24 口的 SuperStack II Switch 3300交換機堆疊來連接。 體育館：體育館共有 10 個信息點，也是采用一臺 24 口的 SuperStack II Switch 3300 交換機來連接。 實驗樓：實驗樓主要有兩類情況。一個是對電腦室的布置，電腦室在實驗樓4 樓，共有兩間（分別為 62 個和 64 個點），均位于中心機房隔壁，并且已經(jīng)連網(wǎng)。可以將每個電腦室的交換機直接通過 UTP 連往中心機房的交換機。另外一個情況是，實驗樓 1 至 4 層還有一些實驗室（共有 15 個點）需要與中心機房連接，它們可以直接通過 UTP 直接連往中心機房。 根據(jù)招標文件所述 ，各幢樓需要交換機類別、模塊如圖所示： 說明： ① 學生宿舍樓招標文件要求是 192 個點，實際上根據(jù)校方要求為 384 個點，相應地需要再引入一條光纖。另外，根據(jù)校方要求，對于學生宿舍樓，目前暫訂購兩個四臺 3300 交換機堆疊。 ② 中心交換機建議增加 3CB9RG4 三層千兆模塊，加入此模塊，可以有效防止由于路由時發(fā)生的網(wǎng)絡瓶頸。原 10/100M 3CB9RF12R 可能無法滿足學生宿3C16987 3C16981 辦公樓 145 中心交換機 學生宿舍 192 3C16988 3C16985 3C16985 3C16987 3C16988 3C16987 3C16985 教學樓 32 3C16987 飯?zhí)? 5 實驗樓 15 圖書館 90 教師宿舍 70 3C16985 3C16985 3C16987 3C16988 3C16985 3C16985 3C16987 3C16988 3C16801 3CB9EP9 3CB9EME 3CB9FG24T 3CB9LG9MC 3CB9LG9MC 3CB9RF