胜利石油综合信息网二期方案30页.docx

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胜利石油综合信息网二期方案30页

胜利石油综合信息网

二期工程方案逻辑设计

第一章网络技术选择和拓扑结构设计

1．1、胜利石油综合信息网二期工程的技术选择

ATM、千兆位/快速以太网、FDDI是当前最主要的几种骨干网络技术。

由于千兆位以太网是传统以太网技术的扩展和延伸，它成为当前局域网和城域网建设中的骨干网络的首选技术。

胜利油田地域覆盖范围约200多公里，光纤基本上铺设到了主要的生产单位和生产区域，从可采用的网络技术和覆盖的地理范围看，胜利石油综合信息网可以定位为城域网。

千兆位以太网的国际标准为802.3z，它保留和兼容了802.3和以太网标准帧格式以及802.3管理的对象规格。

因此，企业能够在保留现有应用程序、操作系统、IP、IPX及AppleTalk等协议以及网络管理平台与工具的同时，方便地升级至千兆位以太网。

在802.3z的千兆位以太网国际标准中定义了支持的三种传输介质：

多模光纤、单模光纤（标准方式）和同轴电缆。

最近IEEE802.3ab标准又定义了支持非屏蔽双绞线传输介质的国际标准，传输距离为100m。

胜利石油综合信息网作为以数据应用业务为主的传输网络，并且目前的各单位的局域网内部作为网络互联的主干和到桌面的连接也是采用以太网/快速以太网，所以选择千兆位以太网/快速以太网作为油田二期网络工程的主干连接技术是最佳的选择。

它既可以实现与目前各单位局域网之间的平滑无缝的连接，也减少了不同网络技术之间互联时必须的数据格式和协议转换，提高网络运行的性能。

千兆以太网主要作为局核心网络交换机与科研、勘探、开发等重要生产及研究单位之间的网络连接主干，同时也提供对一些全局性的重要服务器的网络连接。

快速以太网主要作为局核心网络交换机、分布层交换机与生产保障、后勤服务、文教卫生等信息需求较少单位网络主干连接。

同时主要用于各单位局域网的楼间互联的网络技术。

目前千兆以太网最常用的传输介质为光纤。

1000BASESX是一种在收发器上使用短波激光作为信号源的媒体传输技术，这种收发器上配置了激光波长为770—860nm（一般为800nm）的光纤激光传输器，只能在多模光纤上使用。

对于使用62.5um的多模光纤，全双工模式下最长传输距离为275m；对于使用50um的多模光纤，全双工模式下最长传输距离为550m。

1000BASELX是一种在收发器上使用长波激光作为信号源的媒体传输技术，这种收发器上配置了激光波长为1270—1355nm（一般为1300nm）的光纤激光传输器，可以在多模光纤和单模光纤上使用。

对于多模光纤，不论是62.5nm的光芯还是50nm的光芯，全双工模式下最长传输距离均为550m；对于使用9um的单模光纤，全双工模式下最长传输距离为5km。

为了满足更远传输距离的需要，各厂商又推出了传输更远距离的1000Base-LH传输接口模块，在单模光纤上全双工模式下传输距离可以达到70km。

快速以太网的国际标准为IEEE802.3u，它定义的传输速率为100M，使用的传输介质为光纤和双绞线。

双绞线的传输距离为100m，在三类双绞线情况下使用4对线，在五类双绞线情况下使用2对线。

在多模光纤时传输距离为2km，在单模光纤全双工情况下，依据所使用的收发器的驱动能力可以达到几十公里甚至一百公里。

1．2、胜利石油综合信息网二期工程的网络拓扑结构设计

根据网络设计原则，我们选择星形结构作为胜利石油综合信息网络的主拓扑结构。

其主要依据是：

1、该结构符合胜利油田组织结构和信息流向的特点，结构灵活，使用和扩展都十分容易。

2、易于管理，无论从物理上还是逻辑上划分子网都非常方便，这种结构能很好地适应我局的组织机构划分，同时子网带宽可以根据需要分成共享式、独享式10MB/S或100MB/S的方式，基本可以满足不同场合对网络带宽的要求。

3、这种结构的物理传输介质既可选择光纤，也可选择双绞线或同轴电缆，这样已建成的局部网络可以稍作改动便可连入星形结构网络。

4、目前出现的各种网络技术包括以太网技术，FDDI技术，令牌环技术及ATM技术等，都可在星形结构下实现，它对各种网络技术的适应性非常好，这就为将来网络较平滑地向上升级提供便利条件。

根据需求和流量分析以及设计原则和设计基础要求，采用四级交换体系，将整个网络结构划分为四个层次。

第一个层次为网络核心。

核心层配置设备承担的任务主要是全油田各单位间信息的交流和分发与管理，因此核心层设备应具有强大的交换能力，保证不会发生信息拥塞；强大的安全防护能力，保证不会因单点故障而影响整个系统的正常运行，有效的故障恢复能力,保证的任何一种单点故障都能在短时间内迅速予以恢复。

第二层次为网络骨干层，主要是勘探、开发核心单位，包括地质院、计算中心、胜采、孤东、现河等油田核心单位。

骨干层设备承担的任务一是构造本地网络核心，二是通过核心设备实现与其它单位间大量信息交换，骨干层设备具备三十千兆以上的交换能力和千兆级的上连带宽，同时还具备强有力的用户访问控制能力（即三、四层交换能力）。

骨干层设备还配置了一定数量的千兆端口，用于接入数据中心服务器。

第三个层次为边缘层，主要是油田重要生产服务单位，包括供电、石化总厂、社区中心、井下等，边缘层设备具备用户访问控制能力和足够的上连能力（百兆级）。

同时还考虑为其保留适当的带宽扩展能力，为将来高性能的网络应用留有余地。

第四个层次为接入层，主要实现三、四级单位终端节点设备的接入。

接入层传输的数据类型较为单一，数据传输的连续性不强。

对这类单位主要考虑通过适当的带宽接入骨干层或边缘层。

第二章网络设备协议支持和技术性能要求

网络设备协议支持和技术性能设计是保证实际网络应用系统有效管理和高效运行的关键。

胜利石油综合信息网二期工程所选用的网络设备要求支持多种类型网络管理、应用协议，在传输距离和吞吐能力等硬特性上也要求达到相应技术指标，以满足实际生产应用和管理的实际需求。

（一）网络设备协议支持

1．网络应用协议技术支持

随着主干网络带宽的不断提升，视频广播、视频会议等大信息量网上传播应用变为现实。

这类网络应用不仅需要服务质量保证，还要求实现信息定向发送，但如果这类信息在网上不能定向传播，则有可能造成整个网络系统运行效率下降甚至瘫痪。

1．1组播协议

IP网络实现信息包的发送包括三种方式：

单播、广播和组播。

单播实现点对点的信息发送，广播可以实现信息包对整个子网的发送，而组播则可实现信息包对分布在网络多个子网内的一组主机的信息发送。

通过组播方式避免大量信息在网上的无效传播是提高网络运行效率的重要手段。

实现网络组播的三要素包括：

1）地址

组播技术使用D类地址实现组播组和组播成员的识别。

D类地址的范围为224.0.0.0-239.255.255.255。

在该范围的每一个地址都表示为一个组播组。

某些地址已被定义成为永久地址，永久地址不宜定义和使用。

例如，224.0.0.9为RIP2使用，224.0.1.1为网络时间协议（NETWORKTIMEPROTOCOL）占用。

某些地址具有特殊含义，如224.0.0.1表示“子网上的所有系统”，224．0．0．2表示“子网上的所有路由”。

在具体使用组播组地址时应避免使用这类地址以免出错。

2）动态登记

使用动态登记协议，成员可以登记加入组播组。

动态登记标准协议为IGMP。

3）组播路由

组播路由协议包括：

DVMRP，MOSPF，PIM-DM，PIM-SM。

实现线速组播支持协议包括：

IGMP，DVMRP、PIM-DM、PIM-SM、MOSPF、SRMP等。

网络主机可以根据自己的需要通过组成员协议申请加入或离开特定广播组，网络交换机通过相应的协议识别主机请求，建立或断开组播链路。

实现网络组播功能所要求的实现的协议包括ICMP、DVMRP、PIM等。

1．1．1IGMP

通过IGMP，组播路由器与组播组主机建立动态联系，同时保持建立的组播通道。

活动组播组主机使用ICMP协议明确登记自己的活动状态，路由器通过ICMP协议定期监视组播组的活动状态，并向活动组播组发送组播信息，路由器之间通过协调为组播组建立相应的路由链路。

IGMP是实现组播的基本协议。

1．1．2DVMRP

距离向量组播路由协议，用于网络主干建立跨路由组播链路通道。

使用DVMRP机制，当路由器接收到源组播包时，路由器将此包发向除了接收到包的端口外的所有接口，如果路由器从某个接口接收到不需要接收的信息，则路由器在向这类接口发送一剪除包以停止发送。

由此看出，DVMRP的传输效率是很低的。

1．1．3PIM

协议独立组播技术。

它不依赖于任何协议。

PIM实现网络组播的基本过程是：

与组播发送者相邻的第一跳路由器将组播数据流发送给集合点，当接收者需要接收组播流时，接受者向与其相邻的路由器进行登记（最后一跳路由器），最后一跳路由器建立集合点与接受者之间的发送链路，接受者便可接收组播信息。

PIM可以以两种模式进行操作：

密模式（DM）和疏模式（SM）。

.PIM-DM

协议独立组播协议（密集模式），用于组播组主机密集聚集且网络带宽较宽环境实现网络组播。

其工作机制类似于DVMRP。

它假设组播点密集地分布，路由下层网络可能要以数据报方式接受组播信息，组播信息向所有的接口进行发送，直到信息被处理。

PIM-DM比较适合于下述场合使用：

发送者和接收者距离较近、发送者较少接收者较多、广播流连续、广播流量较大。

由于在特定的场合使用，PIM-DM避免了DVMRP效率较低的问题。

.PIM-SM

协议独立组播协议（疏松模式），用于组播主机分散分布且网络带宽较为紧张环境实现网络组播。

PIM-SM可以减少不必要的路由接收组播信息，也不一定要使用数据报的方式进行发送。

PIM-SM适合于下述场合使用：

在一个组中有较少的接收者，发送者和接收者通过WAN连接，网络组播断续传送。

PIM-SM的工作机理是，如果主机不提出申请，PIM-SM假设其不需要组播服务。

PIM-SM工作时首先定义一个汇聚点，发送者利用汇聚点通知组播组自己的存在，接收者利用汇聚点了解发送者的信息。

发送者将数据流发送给汇聚点，接收者要接收信息必须首先到汇聚点登记。

当数据流通过汇聚点从发送者流向接受者时，路由器自动进行路径优化。

优化后的路径有可能绕开汇聚点。

1.1.4MOSPF

组播OSPF协议，用于组播链路寻址。

MOSPF依赖于OSPF，MOSPF使用OSPF链路和类似于OSPF协议链路状态建立过程通过发送广播信息确定组播组的位置和链路，MOSPF为每一对组播源-组播组构造一分布数和计算传输路径。

由于运行MOSPF协议对于路由器CPU消耗较大，因此，MOSPF协议不适合运行于多组播源-组播组环境。

通过组播协议实现功能分析我们可以看出，在油田网络环境下实现网络组播，需要路由器实现的协议包括：

IGMP，DVMRP，PIM-DM等，其它协议可仅作为参考。

网络组播较广播虽能提高传输效率，但它的应用也会对网络造成较大冲击。

因此，在设计组播应用时应考虑采用虚网等技术，将组播限制在一个特定的广播域内。

1.2QOS保证协议

视频会议、实时音频和视频的多点组播、网络电话、交互式事处理等应用程序等多媒体类应用对企业网络提出服务质量（QoS）策略要求。

QoS是一种机制，这个机制可能确保网络的带宽，最大延时限制及可控的数据包之间的时间间隔等参数在某一水平之上。

实现QOS要求交换机具备多方面的硬件和传输控制特性。

实现端-端QoS要求网络QoS管理控制系统具有如下结构：

（1）网络节点QoS（要求网络节点具备QOS能力）；

（2）QOS信令。

（3）QOS策略。

1．2．1