华为3Com网络实验室建设方案原版.docx
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华为3Com网络实验室建设方案原版
网络实验室建设方案书
华为3Com技术有限公司
2005年12月
1
前言
华工网络实验室是华工本年度网络建设的重点项目之一，它的建设对本科生计算机网络的教学有重要意义。
华工网络实验室的建设目标分为以下几个层次：
1．首先建立一个适应计算机网络技术发展的、覆盖本科教学和实验要求的公共实验中心，在高速网络组建、网络管理、网络设计和开发、网络安全、网络应用等层次提供全面的实验环境，通过一系列的验证型、测试型和自创型实验使学生掌握计算机网络技术的实验技能，强化对所学知识的理解。
2．同时还应跟踪当前计算机网络和通信技术的最新发展，能够开设一些高水平的网络和通信实验，在实验室中完成从边缘的接入层、汇聚层、核心交换层整个网络体系的实验。
并且通过最先进的技术把数据、语音和视频业务整合在一起。
3．学校是培养人才的重要基地，通信及电子信息产业的迅猛发展对高技术网络人才的需求不断增加，网络人才的培养成为各院校的重要任务，迫切需要一门实用、高效的网络教育课程。
华为3Com公司针对目前通信及电子信息产业的发展情况，为推进学校开展实用、高效的网络教育课程，在全球范围内推出了网络教育计划。
加入该计划的机构将作为华为3Com公司的培训合作伙伴，享有使用华为3Com网络学院教程、接受技术培训和支持、使用华为3Com网络学院标志、参加华为3Com公司组织的渠道活动等权利。
最终建成一个高水平对综合信息实验室，在其平台上运行多种实验应用系统。
使实验中心成为满足不同层次教学需要的面向全校学生开放的计算机网络技术实验基地和人才培养基地。
2
华工网络实验室建设的意义
2.1网络实验室对学校的意义
2.1.1建设国内一流的网络实验室
1．网络实验室的设备包括接入层、汇聚层、核心交换层的各种设备，能够模拟宽带数据城域网和大型园区网等的组网方式和通信业务。
2．网络实验室所能开设的网络实验和网络培训的范围：
（a）本科生教学大纲上规定的所有网络实验；
（b）网络技术前沿领域的先进实验；
（c）网络设备主流厂商的先进技术实验；
（d）华为网络培训的高、中、低三个层次的培训、认证体系。
3．网络实验室的可扩展性
通过与华为3Com公司的联合，能够以最快的速度获得设备和技术的更新和升级。
总之，网络实验室的建设能够使华工在计算机网络实验教学、培训、研究等方面居国内领先水平。
2.1.2对网络教学的意义和作用
1．填补了计算机网络实验教学方面的空白，实现从计算机教学到网络教学的跨越；
2．极大改善了计算机网络实验教学的条件，从硬件设备到实验课程的设计远远超出了教改立项时预计的规模；
3．具备了跟踪先进网络和通信技术，开阔学生的思路和眼界，提高教学水平和教学质量；
4．在计算机网络技术方向，为大学创新人才、培养基地提供良好的教学与科研条件。
2.1.3对网络中心的意义和作用
1．充分利用教学实验中心的现有资源，并促进其进一步发展。
教学实验中心除了完成学校的实验教学任务，还应利用自身的资源优势，面向社会和学校搞培训再教育，这是大势所趋。
2．合理安排教学与培训之间的关系，使之相互促进，共同发展；
3．提高网络中心人员的技术水平
（a）通过实验教学和业务培训，使得实验中心的教师的业务水平大幅度的提高；
（b）先进的网络实验室有利于高素质人才的引进。
2.1.4良好的经济和社会效益
（a）目前社会对高素质的网络工程技术人员需求量很大，网络培训不但能够为社会服务，而且也能够为华工的毕业生走向工作岗位创造良好的条件，进一步加强华工毕业生基础理论知识扎实、动手能力强的优势。
（b）华工投资能够得到较好的回报，实验中心的运作能够步入良性循环；
（c）培训的收益能够为实验室的进一步建设、实验教学设备的维护和更新提供经费上的支持；
（d）培训的收益能够为整个大学、教学实验中心作出应有的贡献。
2.1.5高校和企业优势互补
华工在计算机网络和通信理论和应用方面具有很强的实力，而华为3Com公司在研制开发和工程应用方面有较大的优势，双方进行进一步深入的科研合作有着广泛的基础。
为华工的科研工作开拓更为广阔的空间。
双方合作如果能够做到强强联合、优势互补，则一定是一个双赢的结果。
2.2网络实验室对华为3Com公司的意义
华工每年向国家输送大量高素质的毕业生，这些学生在华工网络实验室进行网络实验，他们将对华为的设备和技术有深刻的认识和了解，对华为在高校和各行各业扩大影响和提高知名度很有益处。
2.3总结
通过上面分析，我们可以得出如下结论：
华工与华为合作建设网络实验室具有坚实可靠的现实基础和美好的前景，相信通过知名高校和知名网络解决方案提供商之间的校企合作，在满足日常学校教学需求的基础上，有能力也应该为满足国家信息化过程中对网络技术培训巨大需求做出我们的贡献。
3网络实验室共建伙伴的选择
3.1合作伙伴选择因素
目前网络实验室通常采取大学院校的网络中心或计算机中心与网络设备厂家共建的模式，网络设备厂家以优惠的价格提供试验设备，提供试验课程、培训课程，进一步可以根据学校学科的特点和需求，进行联合试验、联合开发。
所以在网络实验室建设中，网络设备厂家扮演重要角色，与学校是一种长期的合作关系，需要提供长期的持续的支持。
学校在选择合作伙伴时，需要考虑以下因素：
1、在数据通信领域长期的技术积累，自助知识产权；
2、重视科教兴国，专注教育行业；
3、数据通信领域长期的发展战略，持续的研发投入；
4、具备专业的培训机构，提供完善课程体系；
华为坚持自主研发，掌握核心通信技术，公司目前员工总数为25,000人，其中研发人数超过10,000人，每年把销售收入的10%投入研究开发，2004年的研发投入达45亿元。
华为1994年开始从事数据通信产品技术研究与产品开发，经过11年的发展，在数据通信领域累计投入已经超过35亿人民币，华为已成为业界领先的端到端设备及业务解决方案供应商。
华为《基本法》强调公司和员工的社会责任，‘华为以产业报国和科教兴国为己任，以公司的发展为所在社区作出贡献。
为伟大祖国的繁荣昌盛，为中华民族的振兴，为自己和家人的幸福而不懈努力’。
华为强调产业报国，伴随着中国通信事业发展，华为窄带通信、移动通信、光通信、宽带通信等领域取得巨大的成就，产生良好的社会经济效益，连年上缴巨额税收，其中2005年上缴国地税及各项海关关税、增值税共35亿。
华为强调科教兴国，早在1998年，华为公司出资2500万元与国家教育部共同成立‘华为寒门学子基金’，资助贫困大学生完成学业。
近几年，华为的高速发展吸纳了大量的大学毕业生，依托公司完善的培训机制，使得应届毕业生得以在短期内成为通信业的合格人才，而IT行业激活的机制和高流动性，使得华为公司无意间又成为了中国培训优秀通信人才的一个重要基地。
华为公司于2000年建立网络技术认证体系，是中国第一家符合国际规范的完整的认证体系，基于自主知识产权，华为认证体系在产品和教材上都具有很高的技术含量，并专注于客户技术和技能的提升，得到了电信运营商、国防系统、行业客户和高校学生的广泛认可，成为业界有影响的认证品牌之一。
为助推高校网络技术教育和人才培养，华为依托处于网络技术前沿的网络技术和产品，于2002年底全面启动了华为网络学院教育计划。
该教育计划以“专业务实，学以致用”为理念，以“培养专业务实网络人才，推进中国网络技术教育”为目标。
华为3Com认证培训体现完全继承了华为认证体系和资源平台，并将充分考虑客户不同层次的需求，增加专项网络技术认证，致力于为全球客户提供全面、专业、权威的网络技术认证。
为了适应下一代互联网的发展，迎接新技术变革的浪潮，华为3Com公司于2004年4月适时推出IPv6网络学院计划，提供试验设备和课程体系，满足高校IPv6试验和学习的需求。
目前华为3Com公司在中国各大中心城市拥有20余家授权培训中心和70所网络学院，并在巴西、泰国、新加坡、埃及、迪拜、土耳其、莫斯科等国家和地区建立了多个授权培训中心和网络学院，负责全球市场的认证培训实施和推广。
截止2004年12月底，已有十多个国家和地区的2万5千余人接受过认证培训，1万余人次获得认证证书。
3.2华为/华为3Com数据通信领域
华为技术有限公司专门从事通信网络技术与产品的研究、开发、生产与销售，致力于为电信运营商、各行业提供固定网、移动网、数据通信网和增值业务领域的网络解决方案，是中国通信市场的主要供应商之一，并已成功进入全球电信市场。
目前正专注于3G（WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA）、数据通信、NGN、光网络、xDSL、等几个领域，希望通过持续投入和努力成为这几个领域的全球领先者。
华为每年将不少于销售额的10%投入研发，长期注重知识产权的积累和保护，据国家专利总局统计：
华为是中国申请专利最多的单位，其中的85％属于发明专利，专利申请连年高于100％增长，年度专利申请量突破1000件，三年内获四项国家科技进步奖，TELLIN智能网荣获一等奖，光网络与GSM系统分获3项二等奖。
华为1994年开始从事数据通信产品技术研究与产品开发，经过11年的发展，华为已成为业界领先的端到端设备及业务解决方案供应商，华为不仅提供完备的骨干层、汇聚层及接入层设备与解决方案，满足各种组网技术的需要，还在业务层及管理层提供丰富的业务及丰富的业务管理特性，全面提供满足运营商、教育、政府、行业及企业客户需求的客户化解决方案。
华为数据通信产品统一的VRP操作系统，已经有11年的研发及应用积累，在实用性、性能及业务特性等方面均处于业界领先水平。
3.3VRP平台和系列产品
具体来说，网络设备厂家对实验室支持体现在以下两个方面：
1）支持全协议的网络操作系统，支持丰富的试验；
2）丰富的产品系列，支持全面复杂的组网系统；
3.3.1VRP-通用路由平台
网络实验离不开协议的支持，协议的内容决定了网络实验的项目。
华为的VRP已经有11年的发展历史，形成了一个支持多协议、多业务、多操作系统，实现路由交换融合的统一的网络操作系统平台：
TCP/IPStack
IPv6Stack
Wide-AreaNetworking
Local-AreaNetworkingandSwitching
NetworkSecurity
Voice
MobileWireless
NovellIPX、OSI、IBMSNA
TerminalService
VRP是华为公司数据通信产品的通用操作系统平台，它以IP业务为核心，实现组件化的体系结构，在提供丰富功能特性的同时，提供基于应用的可裁剪能力和可扩展能力。
VRP以TCP/IP协议栈为核心，在操作系统中集成了路由技术、QoS技术、VPN技术、安全技术和IP语音技术等数据通信技术，实现IPv4/IPv6双协议栈，以IPTurboEngine技术为路由设备提供了出色的数据转发能力，并提供IPv4向IPv6迁移的完整解决方案。
VRP是华为公司具有完全自主知识产权的网络操作系统。
它为多种硬件平台提供了一致的网络界面、用户界面和管理界面，为用户提供了灵活丰富的应用解决方案，特性多达几百余项，同时VRP是一个可持续发展的平台，可以最大程度保护用户投资。
VRP的体系结构以TCP/IP模型为参考，实现了数据链路层、网络层和应用层的多种协议，其体系结构如下图所示：
VRP由系统服务平面、通用控制平面、数据转发平面、业务控制平面和系统管理平面组成。
系统服务平面：
在操作系统的基础上，提供系统的任务管理，内存管理，定时器，软件加载和补丁功能，增强了组件技术，便于系统升级和裁减。
通用控制平面：
是VRP数据通信平台的核心。
提供数据通信的各种链路管理，IP（IPv4和IPv6）协议栈，各种路由协议处理，MPLS以及基于MPLS的VPN和流量工程功能，是安全和QoS功能的基础。
通用控制平面的核心功能是控制数据转发平面，完成设备的各项功能。
数据转发平面：
在通用控制平面的控制下，完成数据的转发，实现数据通信的功能。
VRP支持软件转发和硬件转发。
数据转发平面是NE80/NE40路由器的任务执行者。
业务控制平面：
提供基于用户的控制和管理功能，主要包括认证，计帐和权限管理。
系统管理平面：
提供用户界面和输入输出管理功能，是网管，维护的基础。
华为公司的软件安装和升级可以使用多种方法进行，可以通过BOOTROM启动
FTP/TFTP把系统软件映像文件DOWN入硬盘或者FLASH中，也可以在线FTP/TFTP下载应用软件，然后通过命令指定下次启动的映像文件。
华为公司的所有软件支持在线升级方式，也能支持远程TFTP方式启动系统。
华为公司的产品各个模块都可以独立升级，包括主控板软件、接口板软件、转发引擎软件、各模块的bootrom、硬件逻辑等，各个模块都可以实现独立升级而不影响其它模块的正常运行。
3.3.2华为/华为3Com产品系列
网络协议由具体的产品形态来体现，一个产品可以实现全部或者一部分的网络协议。
华为3Com公司向全球企业客户提供数据网络解决方案，产品和解决方案以创新和功能丰富为特色，能够在安全、高性能和高可扩展的网络环境中承载融合的话音、数据和视频通信，用户可以选择以有线或无线的方式联入网络。
产品涵盖路由器、交换机、防火墙、VPN网关、语音网关、WLAN产品、认证计费系统、网管系统等领域。
路由器产品系列
自1996年推出第一款路由器、2001年推出千兆核心路由器到2003年在业界发布第五代路由器技术，目前已经形成了从核心骨干、汇聚到边缘接入的全系列产品，NetEngine系列路由器网上应用近万台，Quidway系列路由器已经累积应用超过22万台（截止2004年12月），并广泛进入全球76多个国家和地区，成为全球主流的路由器供应商之一。
以太网交换机产品系列
可管理、全线速、全业务智能以太网交换机保证网络具备高效、安全、易于扩展的特性。
系列产品涵盖核心层、汇聚层、边缘层和接入层，为各种规模的城域网、园区网和企业网打造量身定制的方案。
VoIP和视频产品系列
拥有全线语音和视频产品，全系列产品覆盖业务支撑层、网络控制层、媒体交换层、用户接入层等多个层面可以为用户构建端到端的语音视频融合解决方案。
VPN和安全产品系列
2002年推出i3SAFE三维度集成安全架构，为网络提供全方位的安全防护。
系列产品满足中国、北美、欧洲、澳洲、日本等国家和地区的UL、CE、FCC、安规等认证及入网需求，并获得公安部、国家信息安全测评认证中心等权威机构的资质认证。
WLAN无线局域网
全系列产品可以根据不同规模的企业构建可管理、可平滑升级的WLAN解决方案，确保用户随时随地接入网络，目前所有WLAN产品均支持国家规定的WAPI无线局域网标准。
业务系统产品系列
系列网络及业务管理产品采用标准协议和开放技术，全面兼容主流网管平台，支持不同网络的认证、授权、记帐和用户管理需求。
4网络实验室系统设计
目前，由于网络技术的迅速发展，涉及的技术比较繁多，作为网络实验室，应该做到模拟尽可能多的实际环境，同时体现尽可能多的相关重要技术，以满足学生实践学习的需要。
同时由于实验室的实验性质，尽可能将设备的投资降低。
做到低投入、高产出。
基于以上考虑，网络实验室的设计应遵循如下相关的设计原则。
4.1网络设计原则
为达到网络实验室建设的目标要求，在实验室设计构建中，应始终坚持以下原则：
高可靠性--网络系统的稳定可靠是应用系统正常运行的关键保证，在网络设计中选用高可靠性网络产品，合理设计网络架构，制订可靠的网络备份策略，保证网络具有故障自愈的能力，最大限度地支持系统的正常运行。
标准开放性--支持国际上通用标准的网络协议（如TCP/IP）、国际标准的大型的动态路由协议（如BGP,OSPF）等开放协议，有利于以保证与其它网络之间的平滑连接互通，以及将来网络的扩展。
先进性。
大学作为最前沿学科和技术研究场所，要求网络实验室要配备最先进的网络设备，能够开展最新技术的科研、教学和实践活动，对网络实验室的设备、网络方案的技术先进性要求非常高。
灵活性及可扩展性--根据未来业务的增长和变化，网络可以平滑地扩充和升级，最大程度地减少对网络架构和现有设备的调整。
可管理性--对网络实行集中监测、分权管理，并统一分配带宽资源。
选用先进的网络管理平台，具有对设备、端口等的管理、流量统计分析，及可提供故障自动报警。
安全性--制订统一的骨干网安全策略，整体考虑网络平台的安全性。
可以通过各业务子网隔离，全网统一规划IP地址，根据不同的业务划分不同的子网（subnet），相同物理LAN通过VLAN的方式隔离，不同子网间的互通性由路由策略决定。
保护现有投资。
网络实验室的建设从方案设计到设备配备都要考虑性价比，考虑用户今后扩容的需要，考虑现有设备可以在扩容过程中得到充分利用，从而保护用户现有投资。
统一标准、统一平台。
网络的互联及互通关键是对相同标准的遵循，在网络中，由于有多个网络并存，要使这些网络能融合到一起，实现业务整合及数据集中等业务，就必须统一标准。
在网络实验室的演示中，应该采用开放的技术及国际标准，如路由协议、安全标准、接入标准和网络管理平台等，才能保证实现网络的统一，并确保网络的可扩展性。
4.2网络实验室建设总体目标
网络实验室的建设是为教学服务，综合考虑近几年IP技术的发展和数据承载网络的发展，我们建议按以下原则设计网络方案：
综合性：
为基础网络实验与多种业务应用信息网络提供统一的综合业务传送平台。
支持QOS：
能根据业务的要求提供不同等级的服务并保证服务质量，提供资源预留，拥塞控制，报文分类，流量整形等强大的IPQOS功能。
高可靠性：
具有很高的容错能力，具有抵御外界环境和人为操作失误的能力，保证任何单点故障都不影响整个网络的正常运作。
高性能：
在高负荷情况下仍然具有较高的吞吐能力和效率，延迟低。
安全性：
具有保证系统安全，防止系统被人为破坏的能力。
支持AAA功能、ACL、IPSEC、NAT、路由验证、CHAP、PAP、CA、MD5、DES、3DES、日志等安全功能。
扩展性：
易于增加新设备、新用户，易于和各种公用网络连接，随系统应用的逐步成熟不断延伸和扩充，充分保护现有投资利益。
开放性：
符合开放性规范，方便接入不同厂商的设备和网络产品。
标准化：
通讯协议和接口符合国际标准。
实用性：
具有良好的性能价格比，经济实用，拓扑结构和技术符合教学网络的特点。
易管理：
为达到集中管理的目的，网络平台支持虚拟网络，并可与路由器、骨干和局域网交换机配合，整个网络可以进行远程控制。
网络实验室技术需求
由于网络线路的复杂性及协议的多样性，要求网络实验室尽可能多的模拟这些环境。
同时基于实际网络结构及应用的复杂性、多样性，网络实验室应具备能包含尽可能多实际应用环境的模拟。
同时兼顾考虑本科生、研究生教学和提供各个层次水平的培训，应从如下几个方面考虑实验室建设的情况。
IP+MPLS技术教学应用；
路由协议教学应用，包括OSPF、IS-IS、IGP、EGP、多播等；
二层协议技术教学应用，如PPP、HDLC、LAN\VLAN、ATMPVC、FRPVC、L2TP
VPN技术教学应用，包括MPLSVPN、L2TPVPN、GREVPN等；
冗余备份技术教学应用，如：
VRRP
隧道技术教学应用，如：
MPLS、IPSec、GRE等隧道技术；
QoS技术教学应用，IPQoS和MPLSCoS技术，
宽带技术教学应用，如DSLAM、ADSLMODEM技术
SDH技术教学应用，如2M、FE、155MSDH技术
安全技术教学应用，如：
Access-list、NAT、IPSec、防火墙、入侵检测等安全技术；
网管教学应用，如Quidview网管平台；
IPv6路由协议教学应用，如：
OSPFv3
IPv6安全技术教学应用，如:
IPSec技术
IPv6过渡技术教学应用，如：
隧道技术，NAT－PT技术
4.2.1面向本科生的网络实验内容
这部分实验内容主要面向本科生的基础性计算机网络实验教学，以及基础的网络技术培训。
1.局域网实验
目前，全世界的局域网中，80%以上都是以太网。
以太网采用的基本技术是载波侦听/冲突检测（CSMA/CD），同时以太网是一种发展很早的成熟的标准的网络规范，是目前世界上最流行的局域网。
随着网络技术的发展，以太网的带宽也逐步增高，目前比较流行的是骨干为千兆传输速率，10/100M交换到桌面的以太网结构。
同时二层交换技术也在向三层交换发展。
考虑要将不同局域网互连的实际应用，网络实验室应建设2-3个局域网。
2.广域网实验
广域网是根据地域范围划分网络的一种分类方式。
在现实环境中应用十分广泛，通常都是租用电信公司或运营商提供的线路，来完成跨区域网络的连接。
电信公司及运营商通常会提供DDN、X25、FR等线路，我们可以通过路由器及背对背线缆来模拟广域网环境。
3.各种网络接口的应用
可以通过对网络设备接口的不同配置，让学生了解各种接口的应用及物理结构，增强学生实践知识。
4.网络管理实验
通过安装网络管理软件，对整个网络进行管理，增强学生管理网络的能力。
5．网络应用实验
网络应用实验包括：
域名服务器（DNS）配置，WWW服务器的配置及网站建设，电子邮件服务器配置等。
4.2.2面向培训的网络实验内容
网络培训实验主要以华为3Com的网络认证培训体系为基础，主要分为：
华为3Com网络学院实验课程；
华为3Com认证网络工程师（HCNE）的认证培训；
华为3Com认证网络高级工程师（HCSE）的认证培训；
华为3Com认证网络排错专家（HCTE）的认证培训；
华为3Com代理商技术培训；
大型网络项目及营运商项目客户培训；
海外客户培训。
5网络实验室实验体系设计
网络教学实验主要是面向本科生的网络实验。
网络培训实验主要以华为3Com的网络认证培训体系为基础，主要分为：
华为3Com认证网络工程师（HCNE）、华为3Com认证网络高级工程师（HCSE）、华为认证网络排错专家（HCTE）的认证培训。
因此，网络实验室的总体设计应当满足网络教学实验和网络培训实验的需求；同时，网络实验室的网络系统平台的总体结构应该满足完备性，层次分明，便于网络管理、升级、扩展等要求。
在本次网络实验室的构建中，主要模拟了宽带数据城域网及大型园区网的组网方式和业务思路。
并可以根据业务需要构建多种类型的局域网和广域网。
5.1网络教学实验总体设计
5.1.1网络教学实验内容
序号
实验名称
面向对象
实验类型
学时数
1
局域网组网实验一
本科生
验证型
4
2
局域网组网实验二
本科生
验证型
4
3
广域网组网实验
本科生
验证型
4
4
网络管理软件的应用
本科生
验证型
4
5
网络故障管理和配置管理
本科生
验证型
6
6
基于网络监测的协议分析实验
本科生
验证型
6
7
基于网络仿真平台的协议分析实验
本科生
验证型
6
8
网络交换和路由设计实验
本科生
自创型
16
9
路由协议分析实验
本科生
验证型
8
10
防火墙设计与配置
本科生
验证型
4
11
DES加密系统的设计与实现
本科生
验证型
8
12
安全认证实验
本科生
验证型
8
13
访问控制实验
本科生
验证型
4
14
域名服务器（DNS）配置
本科生
验证型
4
15
WWW服务
升级会员 