【正文】 如或采用采用 36 口。由于不同型號(hào)的交換機(jī)間的連路聚合大多實(shí)現(xiàn)得不理想，出于可靠性和降低投資的考慮，接入層交換機(jī)采用單 100M 連路上連。 接入層設(shè)計(jì) 接入層由二層交換機(jī)構(gòu)成， 10/100M 下聯(lián)端口接到用戶的桌面。 極限情況下，當(dāng)一個(gè)設(shè)備間內(nèi)的所有用戶同時(shí)需要訪問(wèn)外邊時(shí)，匯聚設(shè)備可提供至少 ～ 。 匯聚層的上聯(lián)采用雙 GE 鏈路，出于成本的原因，其中一條連到核心設(shè)備，另一條連到鄰近的設(shè)備間。 ? 設(shè)備間采用三層交換機(jī)可以阻截廣播包的擴(kuò)散、提高網(wǎng)絡(luò)效率，減小核心設(shè)備上的二層壓力。根據(jù)校園網(wǎng)已有宿舍區(qū)局域網(wǎng)的經(jīng)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在匯聚層使用三層交換機(jī)。 第三章 網(wǎng)絡(luò)總體方案 26 核心層的 3 臺(tái)三層核心交換機(jī)平均每臺(tái)完成 8000～ 10000 個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入信息點(diǎn)的會(huì)聚，極限情況下可為跨核心設(shè)備的用戶之間互訪提供至少 1M/人的帶寬。每臺(tái)核心設(shè)備通過(guò) 2 個(gè) 10G 端口和相鄰的核心設(shè)備連接。 紫荊學(xué)生公寓局域網(wǎng)的核心層由 3 臺(tái)三層核心交換機(jī)構(gòu)成。然而實(shí)際上，現(xiàn)在的核心層設(shè)備已經(jīng)全是三層設(shè)備。接入子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖所示。 出于成本考慮，同時(shí)綜合考慮性能需求，接入子網(wǎng)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。匯聚層由設(shè)備間匯聚設(shè)備構(gòu)成，每個(gè)設(shè)備間 的匯聚設(shè)備用 1 條 GE 鏈路上連到鄰近的核心設(shè)備，用另 1 條 GE 鏈路與鄰近設(shè)備間內(nèi)的匯聚設(shè)備的 GE 鏈路互連。核心層由 3 臺(tái)核心設(shè)備構(gòu)成 10G 的環(huán)狀連接。接入層由穩(wěn)定的接入設(shè)備和高速鏈路構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)的高速轉(zhuǎn)發(fā)，流量控制，用戶認(rèn)證等功能。匯聚層由高性能的匯聚設(shè)備和 高速冗余的鏈路構(gòu)成， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速轉(zhuǎn)發(fā)、負(fù)載均衡 、流量控制、應(yīng)用中繼、用戶網(wǎng)關(guān)等功能。核心層由高性能的核心設(shè)備和 高速冗余的鏈路構(gòu)成 ，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速轉(zhuǎn)發(fā)和 負(fù)載均衡 功能及部分必需的邊界功能。其中，核心層設(shè)備和匯聚層設(shè)備共同構(gòu)成紫荊公寓網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)，設(shè)備間內(nèi)的匯聚設(shè)備和接入層設(shè)備共同構(gòu)成本地接入子網(wǎng)。 ? 核心：全網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換核心設(shè)備，同時(shí)連接教育網(wǎng)和校園網(wǎng)。 ? 設(shè)備間匯聚：匯聚本設(shè)備間內(nèi)多臺(tái)樓宇匯聚交換機(jī)流量的交換機(jī)。 第三章 網(wǎng)絡(luò)總體方案 24 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 層次劃分 根據(jù)清華校園網(wǎng)已有宿舍區(qū)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌碚撋?，紫荊公寓宿舍區(qū)可分為 5個(gè)層次 ? 樓層接入：樓宇設(shè)備間內(nèi)直接連接用戶墻上信息插座的交換機(jī)。 紫荊學(xué)生公寓局域網(wǎng)技術(shù) 綜合考慮系統(tǒng)性能和建造成本以及清華校園網(wǎng)和教育網(wǎng)的現(xiàn)行技術(shù)，紫荊學(xué)生公寓局域網(wǎng)采用以太網(wǎng)技術(shù)體系。 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：網(wǎng)絡(luò)的層次劃分、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、帶寬設(shè)計(jì)、路由設(shè)計(jì)、 IP 地址規(guī)劃、可靠性設(shè)計(jì)、基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)計(jì)等。 本章給出計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的整 體設(shè)計(jì)方案。 Stanford University 校園網(wǎng)上的應(yīng)用系統(tǒng)包括： OA、遠(yuǎn)程教育、流媒體服務(wù)、IP 電話等。局域網(wǎng)接入主干的方式如下圖示。 第三章 網(wǎng)絡(luò)總體方案 21 Stanford 大學(xué)校園網(wǎng)主干網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示。整個(gè)校園分成九個(gè)區(qū)，每區(qū)設(shè)一個(gè)匯聚中心。 上述系統(tǒng)在校園網(wǎng)上的分布如下圖所示。各校區(qū)的網(wǎng)絡(luò)可通過(guò)高速光纖線路連接 GigaPOP，從而實(shí)現(xiàn)與 Inter2 的高速連接。 下圖是 Indiana 大學(xué)校園網(wǎng)主干網(wǎng)示意圖。 圖 2 視頻網(wǎng)格 第三章 網(wǎng)絡(luò)總體方案 18 圖 3 遠(yuǎn)程沉浸（ Teleimmersion） 圖 4 CAVE 國(guó)內(nèi)外一流大學(xué)校園網(wǎng)典型案例介紹 Indiana University 美國(guó) Indiana 大學(xué)由 7 個(gè)校園組成（其中 Bloomington 和 Indianapolis 的 2 個(gè)第三章 網(wǎng)絡(luò)總體方案 19 校園相對(duì)較大），入網(wǎng)計(jì)算機(jī) 15000 臺(tái)。典型應(yīng)用包括 HDTV、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程沉浸（ Teleimmersion）和虛擬社區(qū)等。目前，中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)教育網(wǎng)的主干網(wǎng)已經(jīng)開通基于組播的視頻會(huì)議系統(tǒng)。 1999 年， Sprint 建立起全球第一個(gè)支持 native multicast 的、開放的全國(guó)性主干網(wǎng)，支持多種多媒體應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)和研究。 IP 組播技術(shù)是下一代互聯(lián)網(wǎng)的重要技術(shù)之一。如網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議、網(wǎng)絡(luò)音頻 /視頻廣播、 AOD/VOD、多媒體遠(yuǎn)程教育等，這將帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)帶寬的急劇消耗和網(wǎng)絡(luò)擁塞。借助無(wú)線網(wǎng)橋，則可以方便實(shí)現(xiàn)相距數(shù)英里乃至數(shù)十英里距離的網(wǎng)絡(luò)連接，無(wú)線網(wǎng)橋可在購(gòu)買的當(dāng)天安裝，安裝成本與 T1/E1 相當(dāng)，但卻第三章 網(wǎng)絡(luò)總體方案 17 是一次性投資，部署完畢后，不需要支付月租費(fèi)用。使用傳統(tǒng)的銅線或光纜來(lái)在不同大樓間建立橋接時(shí)，高速公路、湖泊以及城市規(guī)劃政策都有可能成為不可逾越的障礙。目前，一些廠商甚至提供了基于 WLAN 的校園移動(dòng)電話解決方案。桌面 PC機(jī)也可以根據(jù)需要方便地部署在任何地方。在大樓內(nèi)，無(wú)線傳輸功能可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式計(jì)算。 WLAN 的重要意義在于跨越了無(wú)線、高速、廉價(jià)等方面的障礙，徹底剪掉網(wǎng)絡(luò)的尾巴，提供無(wú)處不在的寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和移動(dòng)漫游特性。 以 IEEE 協(xié)議簇為代表的無(wú)線局域網(wǎng)單元接入技術(shù)的成熟，使得以 IP網(wǎng)絡(luò)作為核心構(gòu)建大規(guī)模無(wú)線局域網(wǎng)成為了可能。然而為了實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)性，提供更加便捷的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，還必須輔以無(wú)線接入技術(shù)。 DWDM即密集 波分復(fù)用系統(tǒng) 。 CWDM指稀疏波分復(fù)用系統(tǒng)，在波長(zhǎng)復(fù)用間隔（放寬到 10 nm左右）方面區(qū)別于 DWDM（ ITU標(biāo)準(zhǔn)為 nm）。 第三章 網(wǎng)絡(luò)總體方案 16 IP over WDM 將 IP over Fiber改為 IP over WDM就可以把一根物理光纖作為多條邏輯光纖使用。目前所有的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)，都完全與 10G 以太網(wǎng)兼容，正如它們與以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)兼容一樣。在自愈恢復(fù)上，可通過(guò) MPLS 技術(shù)達(dá)到等同于 SDH 環(huán)的自愈特性。 目前，萬(wàn)兆位以太網(wǎng)（ 10GE）技術(shù)已經(jīng)成熟。目前， 基于以太網(wǎng)的 IP over Fiber技術(shù)主要指 GE over Fiber，這也是目前許多校園主干網(wǎng)建設(shè)采用的技術(shù)路線。以太網(wǎng)組網(wǎng)靈活，價(jià)格便宜，最適合小型園區(qū)網(wǎng)的建設(shè)。 目前， RPR產(chǎn)品的通信速率可達(dá) 。 RPR采用了SONET／ SDH幀結(jié)構(gòu)，因此可在所有主要的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)轉(zhuǎn)，包括：暗光纖、波分復(fù)用（ WDM）、 SONET／ SDH點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和環(huán)。一個(gè)節(jié)點(diǎn)可在某一方向環(huán)上發(fā)送數(shù)據(jù)包，在另一方向環(huán)上朝反方向發(fā)送控制包。 RPR （ Resilient Packet Ring）又名彈性分組環(huán)，標(biāo)準(zhǔn)由 IEEE 的 制定。這種結(jié)構(gòu)的透明性允許 POS在一種混合的環(huán)境中應(yīng)用，例如，一個(gè) POS網(wǎng)絡(luò) 可以有幾個(gè)節(jié)點(diǎn)用暗光纖連接，同時(shí)又有幾個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò) SONET／SDH傳輸網(wǎng) 和／或 WDM設(shè)備相連接。相對(duì)于 ATM， POS由于省去了 ATM層而簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) ，基本保證了 QoS，使得系統(tǒng)有能力直接支持基于 IP的數(shù)據(jù)、話音、視頻傳輸并易于兼容不同技術(shù)體系和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間互聯(lián)。 POS的傳輸開銷約為 2％。 POS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速率和效率都很高。 POS POS即 IP／ PPP／ HDLC over SDH／ SONET。在必須提高光纖利用率的場(chǎng)合，可以在追加投資的基礎(chǔ)上采用 IP over WDM技術(shù)來(lái)進(jìn)行光纖資源的放大。 IP over Fiber的主 要缺點(diǎn)是獨(dú)占光纖資源。 第三章 網(wǎng)絡(luò)總體方案 14 第三章 網(wǎng)絡(luò)總體方案 概述 校園主干網(wǎng)技術(shù) 目前，寬帶 校園主干 網(wǎng) 絡(luò) 建設(shè) 主要采用 IP over Fiber 的技術(shù)路線，即交換機(jī)、路由器直接提供光接口，提供傳輸分 幀 和自愈恢復(fù)功能，無(wú)須使用 SDH 等光傳輸設(shè)備。另一方面要求紫荊學(xué)生公寓區(qū)局域網(wǎng)所采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和有關(guān)系統(tǒng)配置必須與校園網(wǎng)和教育網(wǎng)相兼容。 其次，紫荊學(xué)生公寓區(qū)局域網(wǎng)將同時(shí)有鏈路直接與校園網(wǎng)和教育網(wǎng)互連。 兼容性需求 首先，紫荊學(xué)生公寓區(qū)局域網(wǎng)建成后將交由校網(wǎng)絡(luò)中心統(tǒng)一負(fù)責(zé)運(yùn)行、維護(hù)和管理。 3）采用完整的用戶認(rèn)證計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的用戶管理。 可管理性需求 在統(tǒng)一規(guī)劃的前提下，建設(shè)基于統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)的多級(jí)網(wǎng)管系統(tǒng)，清晰地描述各級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的管理邊界、管理權(quán)限和管理接口； 1）提供健全的設(shè)備管理，鏈路管理的網(wǎng)管平臺(tái)。但是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展和變化是肯定的，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能要求必定是逐漸提高的。 機(jī)房環(huán)境則主要包括穩(wěn)定的不間斷電源、抗 災(zāi)能力等 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)管理包括合理的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)及配套的管理制度。組網(wǎng)技術(shù)方面主要要考慮以下三個(gè)問(wèn)題： 鏈路可靠性：每個(gè)節(jié)點(diǎn)與其它節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)不同路徑的多條線路連接，避第二章 需求分析 12 免單路故障，提高網(wǎng)絡(luò)路徑冗余，線路應(yīng)盡可能使用不同的物理光纖鏈路； 設(shè)備可靠性：選用性能穩(wěn)定、可靠的設(shè)備。穩(wěn)定性要求校園網(wǎng)在設(shè)計(jì)的負(fù)載容量?jī)?nèi)為主要用戶和主要網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供接近運(yùn)營(yíng)級(jí)別的不間斷服務(wù)。 穩(wěn)定性需求 穩(wěn)定性是網(wǎng)絡(luò)十分重要和基本的性能需求，穩(wěn)定性作為一個(gè)綜合目標(biāo)，要求設(shè)備自身的冗余特性和高性能；各層次鏈路的冗余性；以及二層和三層設(shè)計(jì)的冗余備份考慮。 1. 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的安全性和可靠性； 2. 傳輸數(shù)據(jù)的安全； 3. 實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)統(tǒng)一的身份鑒別，能依據(jù)規(guī)則實(shí)施訪問(wèn)控制； 4. 保證紫荊學(xué)生公寓局域網(wǎng)具有一整套完備的防病毒體系，能對(duì)病毒進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)； 5. 保證紫荊學(xué)生公寓局域網(wǎng)具有一整套完備的入侵檢測(cè)體系，并提供漏洞掃描系統(tǒng)，能 對(duì)各種攻擊行為進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)； 6. 在紫荊學(xué)生公寓局域網(wǎng)的出口邊界設(shè)置 DDOS 過(guò)濾器，以阻斷內(nèi)外之間的 DDOS 攻擊，減少惡意帶寬占用。 安全性需求 紫荊學(xué)生公寓局域網(wǎng)安全需求分為以下幾個(gè)方面或環(huán)節(jié)。特殊情況可以視實(shí)際資源和需 求情況調(diào)整。所以， 普通終端用戶的基本帶寬需求為每人 1～ 2 Mb/s。而在 1 Mb/s帶寬下所有非實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用均可順利進(jìn)行。而對(duì)于低質(zhì)量的實(shí)時(shí)視頻傳輸， 325Kb/s的就可以達(dá)到實(shí)用的要求。實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中對(duì)傳輸帶寬需求最大的是實(shí)時(shí)視頻傳輸。 帶寬需求 紫荊學(xué)生公寓局域網(wǎng)的用戶帶寬需求，可以根據(jù)用戶類型分為普通終端用戶和服務(wù)用戶兩類。其次是在線用戶數(shù)量多，遠(yuǎn)大于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)用戶的 20%和寬帶小區(qū)用戶的 6%。首先是每天流量的高峰使用期長(zhǎng)，一般在早上 9:00－次日 1:00。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主要類型有： WWW 瀏覽、 FTP 文件傳輸、收發(fā)電子郵件、在線視頻轉(zhuǎn)播和收看、多媒體課件、 DHCP、實(shí)時(shí)身份認(rèn)與識(shí)別、電子商務(wù)客戶端、文件共享、在線實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)游戲等。照此計(jì)算， 紫荊公寓在網(wǎng)絡(luò)使用高峰期時(shí)，同時(shí)在線計(jì)算機(jī)數(shù)約為 16800 臺(tái)。尤其是網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)間上存在著明顯的集中上網(wǎng)高峰時(shí)間段，也就是說(shuō)，學(xué)生宿舍局域 網(wǎng)的高峰計(jì)第二章 需求分析 10 算機(jī)在線率明顯高于城域網(wǎng)、 企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和寬帶小區(qū)。相應(yīng)的計(jì)算機(jī)總臺(tái)數(shù)為： 22400 90%=20210（臺(tái)） 考慮到管理、服務(wù)和公共場(chǎng)合的應(yīng)用并考慮大約 4%的冗余，紫荊學(xué)生公寓內(nèi)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)擁有量為 21000 臺(tái)。另外，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng) 用范圍的不斷擴(kuò)大、必需的使用項(xiàng)目不斷增加和計(jì)算機(jī)絕對(duì)價(jià)位的不斷下降，可以預(yù)見學(xué)生的計(jì)算機(jī)將成為必備工具之一，其擁有量將有較大提高。如果計(jì)算機(jī)擁有率按大一 30%、大二 50%、大三 70%、大四80%、研究生 90%、其他學(xué)生 80%估算，本科生的平均計(jì)算機(jī)擁有率為： (30%+50%+70%+80%)4=56% 若按此模型推算 ,紫荊學(xué)生公寓內(nèi)的計(jì)算機(jī)擁有量約為； 13950 58%+4370 90%+4080 80% =8091+3933+2364 =15288（臺(tái)） 總平均擁有量為： 15288247。而繼續(xù)教育學(xué)員和留學(xué)生的計(jì)算機(jī)擁有量都較高。隨著在校時(shí)間的增加，到本科 4 年級(jí)，計(jì)算機(jī)擁有量約為 70%。另外，為滿足小區(qū)內(nèi)部管理工作的需要，在管理用房?jī)?nèi)也設(shè)置部分網(wǎng)絡(luò)接入信息點(diǎn)。為保證區(qū)內(nèi)每個(gè)學(xué)生和管理人員的上網(wǎng)需要，區(qū)內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必須覆蓋接通上述 29 棟建筑。區(qū)內(nèi)建有學(xué)生公寓樓 23 棟，配套服務(wù)設(shè)施 6 棟，建筑總面積約 39 萬(wàn)平方米。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析和校園網(wǎng)現(xiàn)有學(xué)生宿舍局域網(wǎng)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，紫荊公寓作為專用學(xué)生生活區(qū)，其網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和需求有著自己明顯的特點(diǎn)。 紫荊學(xué)生公寓位于清華大學(xué)清華園校區(qū)現(xiàn)有北圍墻外的北側(cè)。需求分析作為軟件第一個(gè)階段，其重要性越來(lái)越突出，到 80 年代中期，逐步形成了軟件工程的子領(lǐng)域 —— 需求工程。正確、有效的分析工作是一個(gè)工程能夠順利完成并取得預(yù)期結(jié)果的基本保證之一 。促使目標(biāo)系統(tǒng)最大地滿足用戶需求。任何一個(gè)工程，實(shí)際都要經(jīng)歷需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建造實(shí)施、質(zhì)量完善四個(gè)階段。區(qū)內(nèi)樓外的管線現(xiàn)已完成管塊埋設(shè)，未穿線。其中的 A01～ A03 樓現(xiàn)已經(jīng)全部入住且網(wǎng)第一章 總體設(shè)計(jì)概述 7 絡(luò)已經(jīng)開通處于試運(yùn)行階段。能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)、追查并解決影響網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的事件及網(wǎng)絡(luò)違規(guī)事件。 (7) 可擴(kuò)展性 可以通過(guò)增加新的模塊和部分關(guān)鍵設(shè)備的方式解決局部的需求增長(zhǎng)、擴(kuò)展系統(tǒng)規(guī)模，甚至可以提升整個(gè)系統(tǒng)性能、增加整個(gè)系統(tǒng)的承載能力，以滿足新的應(yīng)用需求。 (5) 控制投資 規(guī)模 盡可能降低成本節(jié)約投資，用有限的投資實(shí)現(xiàn)盡可能多功能。能夠耐受一定程度的大數(shù)據(jù)量沖