華中理工大學校園網建設方案

2019-11-04 21:27:19

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供稿：網友

　　看到這么多人都是CCNA、CCNP，自己真是不好意思，我要努力學習了，希望大家能幫助我。下面是一篇關于我校的網絡設計方案（老師上網絡工程課時用的案例分析，希望對大家有用！）
　　
　　華中理工大學校園網建設方案
　　
　　(這是上網絡工程時李博導的授課筆記，希望對大家有用。
　　
　　一、需求分析:
　　華中理工大學現有網絡采用ATM主干，其傳輸速率為155Mbps。隨著校園網用戶數目與新的應用需求不斷增加，非凡是網上多媒體及遠程教育應用的展開，對校園網主干帶寬提出了新的更高的要求，因此希望：
　　1、新的校園主干采用具有第三層交換功能的千兆位以太網（Gigabit Ethernet）以滿足廣大用戶的各種要求。
　　2、新的主干建設應能保護校園網的已有投資，要求與原有ATM校園網實施最佳連接，并提供新校園網的治理方案與治理策略。
　　3、新的主干設備應能滿足10，000用戶接入訪問的要求。
　　4、支持ip多目廣播（Multicast）與服務質量（Qos）或服務類型(CoS)，滿足遠程教育的需要
　　5、支持虛擬網絡（VLAN）。
　　6、網管軟件應具備對接入層交換設備進行遠程可操作的能力（如在網絡中心對接入交換機進行針對端口IP過濾條件的遠程設置）。
　　二、網絡系統設計原則
　　1）華中理工大學校園網是一個滿足數字、語音、圖形圖象等多媒體信息，以及綜合科研信息傳輸和處理需要的綜合數字網，并能符合多種網絡協議，體系結構符合國際標準或事實上的國際工業標準（如T CP/IP），同時能兼容已有的網絡環境。
　　2）先進性-技術上的先進性將保證處理數據的高效率、系統工作的靈活性、網絡的可靠性，技術上的先進性也使系統的擴充和維護變得十分簡單。
　　3）可靠性-網絡骨干線路的冗余備份、網絡核心設備的冗余備份和電源冗余備份等方面保證華中理工大學校園網的可靠性。
　　4）開放性和可擴充性-主干網絡設備的選型及其模塊、插槽個數、治理軟件和網絡整體結構，以及技術的開放性和對相關協議的支持等方面，來保證網絡系統的開放性和擴充性。
　　5）可治理性-網絡治理基于SNMP，并支持RMON和RMON2，以及標準的 MIB。利用圖形化的治理界面和簡潔的操作方式，合理的網絡規劃策略，提供強大的網絡治理功能。一體化的網絡治理使網絡日常的維護和操作變得直觀，便捷和高效。
　　6）安全性- 內部網絡之間、內部網絡與外部公共網之間的互聯，利用VLAN/ ELAN 、防火墻等對訪問進行控制，確保網絡的安全。
　　7）實用性-網絡系統的設計在性能價格比方面充分體現系統的實用性，既要采用先進的技術，又能在經費答應的條件下實現建網目標。
　　三、華中理工大學校園網骨干的技術選型 - 千兆以太網（其特點和選擇的理由）
　　---- Gigabit Ethernet核心
　　---- 千兆以太網技術-以太網從100Mbps升級到1Gbps，融合了兩種技術，即 IFFF802.3以太網和ANSIX3T11光纖通道。
　　---- 協議架構-千兆以太網是在利用了光纖通道的高速物理接口同時，又保留了IEEE 802.3以太網幀格式，具備對已安裝介質的向后兼容性，并利用了全 /半雙工載波偵聽（CSMA/CD）傳輸機制。
　　----傳輸介質與物理接口
　　-- 目前千兆以太網的傳輸介質包括兩種標準：IEEE 802.3Z和IEEE 802.3AB。 IEEE 802.3Z：1000BASELX(單模或多模)、1000BASTSX（多模）、 1000BASE CX （屏蔽銅纜）；IEEE 802.3AB 1000BASET（非屏蔽兩絞線）。
　　-- 千兆以太網接口載體是由千兆接口轉換器（GBIC）實現的。其中包括短波（SX），長波（LX），LH和銅纜(CX)物理接口。
　　-- 服務類型（CoS）和服務質量(QoS)
　　--Gigabit Ethernet 除了提供高帶寬以外，千兆以太網也支持以太網的服務類型和服務質量保證相關協議，
　　如IEEE 802.1P，IEEE 802.1Q，IEEE 802.3X，IEEE 802.3AB和資源預留協議（RSVP）等要害協議。
　　-- IEEE 802.1P使得以太網能夠及時響應獨立端站主機對網絡發出的某個 QoS （服務質量）請求，該標準界定了組播（Multicast）分組治理。IEEE 802.1P還包括了最新定義的通用分配注冊協議（GARP），它專用于GARP的特定應用，如GARP組播注冊協議（GMRP），GARP WAN注冊協議（GVRP），GMRP為組播MAC地址分組提供了注冊服務。從而保證以太網上的多媒體應用需求。
　　---- IEEE 802.1Q已建立起了基于標準的VLANs，該標準以幀標簽機制為基礎，適合于以太網，快速以太網，令牌環和FDDI，也為交換機和路由器提供一種使V LAM標簽化的方法。保證了多廠商的VLAN兼容性，GVRP已由IEEE 802.1 Q支持，它提供了VLAN成員的注冊服務。
　　--- IEEE 802.3X 是以太網的一種流控機制。當客戶終端向服務器發出請求后，自身系統或網絡產生擁塞環境中，它會向服務器發出一種暫停幀，以延緩服務器的數據傳輸。千兆比設備對該機制的支持，補充了千兆比以太網的控制功能。
　　---- IEEE802.3AB的標準支持在5類非屏蔽雙絞線上,傳輸千兆比以太網。
　　---- RSVP-資源預留協議, 以太網通過在幀位中標記數據流類型，使網絡在傳輸中識別其優先級別，以保證高優先級的數據流優先占用帶寬資源，彌補以太網對延時敏感的應用支持的不足。
　　四、網絡設備選型-3Com
　　---- 千兆比以太網相關協議，因此，華中科技大學千兆以太網設備采用了 3Com網絡產品。

　　主要設備如下：
　　1、千兆骨干網交換機采用2臺3Com的核心交換機（16-Slot Gigabit Base System）
　　2、接入局域網交換機采用3Com的SuperStack II 3900、SuperStack II 3300 FX、SuperStack II 3300
　　3、樓層局域網交換機/集線器采用3Com 的SuperStack II Switch630、 SuperStack II 1100
　　4、網絡治理軟件采用3Com的Transcend? EnterPRise Manager
　　5、Modem池（訪問服務器）采用3Com的 SuperStack II Remote access System 1500
　　六、華中理工大學設計方案
　　1）方案拓撲圖（對不起，沒有記下來）
　　2）采用層次化網絡設計，其優點是便于網絡治理，優化網絡性能，增強網絡的擴展性。
　　華中理工大學網絡系統組成:
　　1、辦公樓/計算機中心（核心交換機）- 3Com 核心交換機
　　1）網絡中心（辦公樓/計算中心）采用兩臺交換容量為48G的3Com核心交換機作中心交換機。
　　核心交換機之間通過兩條1000M以太網線路連接起來，采用Port Trunking技術，可將兩條線路整合起來從而增加交換機之間的連接帶寬，且兩條線路彼此互為備份并負載均衡。倘若任何一條千兆線路連接出現故障，則自動切換到另一條線路上去。
　　2）考慮到二層的中心主干作為整個網絡的樞紐，它承擔了全網樓層之間網絡的全部通信業務量，負責整個網絡的日常維護、配置和治理，它是否安全可靠關系到整個網絡的可靠性和可用性。3 Com 核心交換機配置了容錯而又負載均衡的雙電源，備份三層交換模塊和時鐘控制模塊。
　　3）兩臺3Com核心交換機共提供單模1000Base-LX端口10個，多模1000Base-SX端口12個，三層交換模塊帶12口10/100BaseTX 2個。
　　2、南一樓（分布層交換機/接入層交換機）- SuperStack II 3900/630
　　3、東八樓、西九樓、圖書館（主要接入點交換機）- SuperStack II 3900/3300FX
　　4、西16舍、東8舍、南2舍（主要接入點交換機）- SuperStack II 3300FX
　　七、華中理工大學方案特點分析
　　--無論是3Com核心交換機，還是SuperStack II系列，均支持標準的802.1 Q/pVLAN劃分方法。
　　虛網之間的通信通過3Com核心交換機的第三層功能來進行，其第三層功能采用3Com領先的FIRE體系結構，提供強大的路由能力，從而大大提高網絡的控制能力與性能。3 Com核心交換機提供了豐富防火墻與包過濾功能，規定網管信息的流向。從而提供網絡中的安全控制。
　　--除了保證網絡設備的高可靠性和高可用性之外，還必須保證了網絡系統所需的高可靠性和可用性，要害的設備和連接線路完全采用備份配置。中心主干采用兩臺3 Com核心交換機，彼此之間互為備份。各樓中心交換機通過兩條1000M(或100M)以太網線路分別與中心的兩臺核心交換機相連，且彼此互為備份，一旦主用連接出現故障，通過S panning Tree算法就會自動切換到備份連接上去。也就是說，在一臺核心交換機或/和樓棟交換機到核心交換機的一條連接停止工作時，整個網絡的正常運作不受影響，完全有能力2 4小時不間斷地對外和對內提供服務。
　　--網絡配置了Transcend Enterprise Manager對網絡設備進行治理。采用3Com設備組網，
　　解決方案具有下列特點和優勢：
　　1、新一代的第三代第三層高功能交換機-3Com核心交換機可充分滿足用戶建設本地局域網或城域網絡的需求，提供了無與倫比的性能、速度、控制和升級能力。3 Com核心交換機作為3Com推出的新一代企業級核心交換機，其無阻塞交換容量可從15/24G擴展到70G/126G，第二層交換能力達一億個包每秒，第三層交換能力達到五千六百萬個包每秒，并提供強大而又豐富的Q oS/CoS策略，保證不同業務的有效傳輸。既支持傳統的以太網、快速以太網交換，又支持ATM交換和千兆以太網交換，用戶可無縫地升級。
　　2、SuperStack II Switch 3900可實現無阻塞的10/100/1000M以太網交換，提供高性能和極大的靈活性。
　　3、2臺3Com核心交換機上三層模塊分布式的路由設計，合理劃分VLAN與IP地址，大大提高網絡通信效率，消除了路由單點故障。
　　4、3Com Transcend實現從網卡、集線器、交換機、路由器及訪問設備等全部網絡產品進行統一治理,并提供分布式的網管模式。Transcend不僅可實現網絡配置、網絡流量數據監測以及V LAN治理等操作治理（Operation Management ）功能，還支持更高層次的決策－業務治理Business Management），實現對網絡中應用的治理。
　　5、采用路由方式實現千兆比以太網與原有ATM互連，在訪問控制方面得到了保證。
　　6、網絡的邏輯擴展與對多媒體支持
　　（1）3Com核心交換機所支持的VLAN數目
　　3Com核心交換機的VLAN數目必須按每模塊來計算，方法為：每個第二層交換模塊最多支持127個基于端口的VLAN；每個第三層交換模塊最多支持6 4個VLAN(其中包括Default VLAN)；因此，由于VLAN間路由一定要經過第三層交換模塊，每臺3Com核心交換機最多能支持的VLAN數目由第三層交換模塊的數目決定。
　　（2）新建網絡對網絡多媒體應用的支持
　　新建網絡對多媒體應用(如遠程教學、視頻點播等)的支持體現在兩大方面：
　　1）對QoS/CoS的支持
　　此次的網絡結構是完全的以太網端到端方案，在以太網這一層面，所有交換機設備均支持IEEE802.1p標準，可以根據數據流的優先級別，使用優先級隊列方式實現服務質量保證。
使用3 Com的網卡和相應的Dynamic Access軟件，還可以從終端工作站或服務器上規定每種應用數據流的優先級，從而完全實現端到端的802.1p QoS/CoS保證。
　　在實際網絡運行中，路由的使用是不可避免的。因此，路由設備中也必須支持QoS/CoS。目前，3Com核心交換機中的第三層交換模塊支持非常豐富的Q oS/CoS控制功能，可以使用第三層交換模塊進行：
　　--控制各種類型的以太網網絡流量
　　--根據數據包的屬性如協議種類、服務類別(802.1p)、IP地址、或TCP/UDP端口號來區分流量類別
　　--為流量設定優先級
　　--通過流量過濾來實施安全策略
　　--通過使用面向連接的RSVP協議來為數據流預留帶寬
　　--為多媒體應用例如視頻會議、IP語音應用提供穩定的時延和抖動控制
　　--改善特定類型網絡流量的性能，并且在網絡流量增高時任然保持良好的性能
　　2）減少不斷擴充網絡性能的必要性
　　控制網絡擁塞
　　支持MPLS實現IPDiffServ與Traffic Engineering。
　　-- 對IPMultiCast的支持
　　-- 遠程教學等應用中大量使用IP MultiCast技術。3Com核心交換機的三層交換模塊支持 IP MultiCast路由技術DVMRP，另外3Com核心交換機的第二層交換模塊和所有此次提供的第二層交換機均支持IGMP Snooping技術，能將IP Multicast 流量控制在最小范圍，從而實現端到端的高效IP Multicast支持。
　　
　　七、華中理工大學網絡設計方案結論（所謂的專家評審，其實就是我們系的幾個博導）
　　一、穩定可靠 - 網絡運行正常，無宕機事故；
　　二、治理簡潔 - 網絡調試、治理與維護簡單、方便，界面友好；
　　三、多媒體 - 交換機軟件及硬件系統支持802.1p，802.1q，802.3x，RSVP 等協議，保障多媒體傳輸需求；
　　四、擴展升級- 多槽位核心交換機，多品種布線間設備，及便捷的系統軟件升級；
　　五、完善服務 - 及時的在線排錯與備件提供。

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