智能的交换式IP骨干网解决方案.docx

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智能的交换式IP骨干网解决方案

智能的交换式IP骨干网解决方案

　　摘要很明显，网络的设计要求建造一个高速IP交换主干，这个网络主干所应具有的功能可以引用欧洲网络试验室主任RobertMandeville对交换式IP主干的看法

关键词网络设计网络结构IP交换主干

一、网络需求分析

----这是一个典型的园区网，主节点由六栋楼组成，网络用户的分布、各个楼之间的位置和距离见下图1。

----网络的需求主要有：

----由于各建筑物之间已铺好足够数量的光纤，且在距离较远的楼之间使用单模光纤，距离近的楼之间使用多模光纤，所以，网络主干的拓扑结构没有布线结构上的限制，但主干上的网络设备应能同时提供多模和单模光纤接口。

----除A2楼内布有同轴电缆，其它建筑物内均采用结构化布线，每层楼均有配线间。

其中，M1楼的垂直布线采用多模光纤，其余各楼的垂直布线采用5类非屏蔽双绞线。

水平布线为3类或5类非屏蔽双绞线。

设计要求对A2楼进行结构化布线改造，将全部采用5类非屏蔽双绞线。

----因此，楼内的网络结构比较规整，可以由一个数据中心集中连接各配线间，即形成所谓塌陷式主干。

见右边示意图2。

----很明显，网络的设计要求建造一个高速IP交换主干，这个网络主干所应具有的功能可以引用欧洲网络试验室主任RobertMandeville对交换式IP主干的看法：

----这些看法与本次招标的网络需求是一致的，并对某些需求进一步做了细化。

根据上述的需求分析，以及新一代IP交换主干的特点，本文提出以下技术建议：

----1.网络结构

----主干的拓扑结构应考虑容错性和多链路上的负载共享，以网状结构为好，但还需根据各楼内的节点数、网络应用的种类及投资等因素进行配置。

主干的拓扑结构见下图3：

----楼内的拓扑结构虽说已有定论，但不同厂家的具体方案仍有不同。

右图所示的结构在某些厂商的方案中经常见到，即数据中心由交换机和路由器共同组成，当然数量视具体情况定，比如两台交换机加两台第三层交换机组成数据中心，见图4（b）。

----为什么要用第二层交换机加第三层交换机的方式而不直接用第三层交换机作为数据中心呢？

最重要的原因是这些厂商的第三层交换机提供不了足够的千兆级端口密度，只能先用有较高端口密度的第二层交换机放在数据中心的前端，用于聚集配线间下来的连接，然后再用1至2个端口连接第三层交换机。

这种方法虽解决了第三层交换机端口密度不足的问题，但会导致数据流在核心的第二层交换机与第三层交换机之间产生瓶颈，而且桌面交换机到服务器要经过3跳，增加了延时；由于使用了成倍数量的交换机，费用也增加不少。

----更好的结构当然是完全由第三层交换机组建数据中心，网络中没有通信瓶颈，桌面到服务器仅需2次跳步，而且一台设备取代二台设备，成本大大降低。

如果考虑到数据中心的容错，可以用两台第三层交换机并构成冗余连接。

配线间中布置新一代第2层交换机。

值得引起注意的是，当采用冗余的网络结构时，数据中心交换机需要提供2至3倍于非冗余结构所需的端口数量。

图5.纯L3式数据中心

----下表1列出目前在市场上可购买到的第三层交换机的千兆以太网端口密度。

表1.第三层千兆以太网交换机的端口密度

厂商3ComBayCabletronCisco产品名称CoreBuilder3500Accelar1200SmartSwitchRouter8600Catalyst8540端口数4123016

----由于主干交换机是第3、4层交换机，支持OSPF协议，所以园区网状的拓扑结构不仅可以实现连接上的冗余，而且运用OSPF协议可以实现多链路负载分享。

----2.园区网络主干的技术选择

----毫无疑问，目前可行的选择技术只有2种，即622MbpsATM和千兆以太网。

下面对这2种技术在与IP相关的多个方面进行了对比：

千兆以太网ATMIP包的传输效率服务级别和服务质量流量控制实现上的难易程度是否能保证网络的平滑升级虚拟网IPMulticast第4层数据流的控制

　　----从以上对比可以看出，建设交换式IP园区骨干网所需的功能用千兆以太网是完全可以实现的。

这主要是由于支持千兆以太网的第3/4层交换机的出现大大地增强了千兆以太网在园区的地位，原来认为的以太网的一些不足，如对多媒体应用的支持、灵活的网络拓扑结构和多链路负载分享、基于标准的虚拟网等，已被新的技术和标准所解决。

某些千兆以太网交换机在单模光纤上传输距离可达75公里，同时还支持IPoverSDH/SONET，使得这种技术能从园区扩展到城域网。

----ATM技术将继续在一定时期内在广域网领域发挥作用；对于那些要求有严格的服务质量保证的用户来说，ATM技术仍是值得考虑的选择。

----本文针对此建议需求书的要求，采用千兆以太网和第3/4层交换机作为解决方案的核心。

下面看看这些需求在技术上是如何被满足的：

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（1）支持向Intranet转移

----Intranet与传统企业网的最大不同是信息流模式的转变，即所谓20/80规则的倒转。

在传统企业网中，80%的流量发生在IP子网内部，20%的流量发生在IP子网之间；而在Intranet中，由于各部门均可设置自己的Web服务器，用户也不关心所访问的服务器的物理位置，他们访问这些服务器时，80%的流量是跨子网的，只有20%的流量是在本部门内发生的。

Intranet的这种流量模式要求网络的IP路由速度有大幅度的提升，这是传统路由器所无法胜任的。

交换式路由器采用专用集成电路实现线速IP路由性能，并可实施第4层的控制，如为各种应用保留带宽、设置防火墙、以及为不同的应用区分不同的优先级别等。

交换式路由器是建造Intranet的最理想的骨干设备。

----

（2）支持话音和视频应用

----话音和视频应用要求网络能够保证服务质量，服务质量可以由以下因素来判断：

----－延时

----－可获得的带宽

----－延时的抖动

----－丢包率

----本方案主要利用4个技术来保证服务质量：

----以上技术配合使用，虽还不能实现严格意义上的服务质量保证，但实际效果却足以满足绝大多数多媒体应用的质量要求。

----（3）显着改善响应时间

----交换式千兆以太网骨干、低延时的交换机、能对流量进行应用层控制的交换式路由器，这些技术和产品均可大幅度改善网络响应时间。

----（4）容错

----网状的骨干拓扑结构，双核心交换机、冗余的配线间连接等，这些都保证了网络中没有单点故障。

交换式路由器支持VRRP和OSPF协议，前者用于2个交换式路由器互为备份，后者用于旁路出故障的连接。

----（5）集中的网络管理和较低的总体费用

----Cabletron公司的网管系统软件Spectrum正可担当集中管理的任务。

本方案为降低总体费用，采用了交换式路由器而不是普通路由器作为核心设备。

交换式路由器的性能是普通路由器的10～100倍，而价格只有后者的十分之一。

----本方案采用千兆以太网为主干，以SmartSwitchRouter第3/4层交换机为主干交换机，其中，在M1楼中使用2台16槽的SmartSwitchRouter8600，在M2楼采用2台8槽的SmartSwitchRouter8000，在A1和R&D2楼内各采用1台SmartSwitchRouter8000。

配线间内的设备根据楼层的用户端口数量，分别选择高端口密度的模块式SmartSwitch6000交换机、SmartSwitch2200交换机和24端口堆叠式10/100Mbps自适应交换机SmartSTACKELS100。

从图中可以看出，这是一个容错性极好的网络结构。

图　楼的网络结构

图&D1楼的网络结构

图5.M1楼的网络结构

图6.A1楼的网络结构

图7.A2楼的网络结构

图8.楼R&D2的网络

　　结构