智能交換式IP骨干網(wǎng)解決方案

1、 智能交換式IP骨干網(wǎng)解決方案 摘要、很明顯，網(wǎng)絡的設計要求建造一個高速ip交換主干，這個網(wǎng)絡主干所應具有的功能可以引用歐洲網(wǎng)絡試驗室主任robertmandeville對交換式ip主干的看法 關鍵詞、網(wǎng)絡設計網(wǎng)絡結構ip交換主干 一、網(wǎng)絡需求分析-這是一個典型的園區(qū)網(wǎng)，主節(jié)點由六棟樓組成，網(wǎng)絡用戶的分布、各個樓之間的位置和距離見下圖1。 -網(wǎng)絡的需求主要有、企業(yè)網(wǎng)的計算模式由客戶/服務器向intra轉移，ip將作為唯一的協(xié)議而被采用，但必須考慮如何為話音和視頻應用提供足夠的服務質量保證。 大幅度提高網(wǎng)絡帶寬，包括桌面、部門服務器和主干的帶寬，顯著改善響應時間。網(wǎng)絡能快速有效地傳送ip數(shù)據(jù)包。

2、容錯的網(wǎng)絡結構集中的網(wǎng)絡管理，特別是對虛擬網(wǎng)的管理必須保證靈活和安全。網(wǎng)絡應支持動態(tài)地組建跨部門的項目小組。較低的費用。 -由于各建筑物之間已鋪好足夠數(shù)量的光纖，且在距離較遠的樓之間（如m2和rd2之間）使用單模光纖，距離近的樓之間使用多模光纖，所以，網(wǎng)絡主干的拓撲結構沒有布線結構上的限制，但主干上的網(wǎng)絡設備應能同時提供多模和單模光纖接口。 -因此，樓內的網(wǎng)絡結構比較規(guī)整，可以由一個數(shù)據(jù)中心集中連接各配線間，即形成所謂塌陷式主干（collapsedbackbone）。見右邊示意圖2。 二、技術解決方案建議 -很明顯，網(wǎng)絡的設計要求建造一個高速ip交換主干，這個網(wǎng)絡主干所應具有的功能可以引用歐洲

3、網(wǎng)絡試驗室主任robertmandeville對交換式ip主干的看法、 ip包的轉發(fā)速度快。千兆以太網(wǎng)和atm均可達到每秒千兆位級的速度，但還需考慮這兩種技術在ip傳輸效率、服務質量保證、價格和可管理性等方面的因素?？蔀椴煌膽锰峁┎煌墑e的服務，并能與inter協(xié)同工作。能支持ip上的話音應用，并透過ip多點組播（ipmulticast）支持視頻應用。適應移動的用戶和工作組。網(wǎng)絡可以自動調整配置以保證移動用戶的原有身份。有能力以線速交換第四層的數(shù)據(jù)流。 -這些看法與本次招標的網(wǎng)絡需求是一致的，并對某些需求進一步做了細化。根據(jù)上述的需求分析，以及新一代ip交換主干的特點，本文提出以下技術建議

4、、 -1.網(wǎng)絡結構 -主干的拓撲結構應考慮容錯性和多鏈路上的負載共享，以網(wǎng)狀結構為好，但還需根據(jù)各樓內的節(jié)點數(shù)、網(wǎng)絡應用的種類及投資等因素進行配置。主干的拓撲結構見下圖3、 -樓內的拓撲結構雖說已有定論，但不同廠家的具體方案仍有不同。右圖所示的結構在某些廠商的方案中經(jīng)常見到，即數(shù)據(jù)中心由交換機和路由器（或第三層交換機）共同組成，當然數(shù)量視具體情況定，比如兩臺交換機加兩臺第三層交換機組成數(shù)據(jù)中心，見圖4(b)。，加了延時；由于使用了成倍數(shù)量的交換機，費用也增加不少。 -更好的結構當然是完全由第三層交換機（或稱為交換式路由器）組建數(shù)據(jù)中心，網(wǎng)絡中沒有通信瓶頸，桌面到服務器僅需2次跳步，而且一臺設備

5、取代二臺設備，成本大大降低。如果考慮到數(shù)據(jù)中心的容錯，可以用兩臺第三層交換機并構成冗余連接。配線間中布置新一代第2層交換機。值得引起注意的是，當采用冗余的網(wǎng)絡結構時，數(shù)據(jù)中心交換機需要提供2至3倍于非冗余結構所需的端口數(shù)量。 圖5.純l3式數(shù)據(jù)中心 -下表1列出目前在市場上可購買到的第三層交換機的千兆以太網(wǎng)端口密度。 表1.第三層千兆以太網(wǎng)交換機的端口密度 -由于主干交換機是第3、4層交換機，支持ospf協(xié)議，所以園區(qū)網(wǎng)狀的拓撲結構不僅可以實現(xiàn)連接上的冗余，而且運用ospf協(xié)議可以實現(xiàn)多鏈路負載分享。 -2.園區(qū)網(wǎng)絡主干的技術選擇 -毫無疑問，目前可行的選擇技術只有2種，即622mbpsatm

6、和千兆以太網(wǎng)。下面對這2種技術在與ip相關的多個方面進行了對比、 千兆以太網(wǎng)（以幀方式傳輸）atm（以信元方式傳輸），atm的站點和邊緣交換機支持abr未被普遍采用實現(xiàn)上的難易程度交換機需要高速背板的支持需要新的硬件控制器第三層交換不要求對原網(wǎng)絡進行徹底更新需要有系統(tǒng)的方法設計和維護atm網(wǎng)需要新的硬件以支持mpoa客戶用戶需重新培訓是否能保證網(wǎng)絡的平滑升級新的幀格式向后兼容第三層交換不要求對原網(wǎng)絡進行徹底更新利用mpoa在ip主機之間建立捷徑式路經(jīng)，mpoa要求硬件支持虛擬網(wǎng)用802.1q建立基于端口的vlanintra要求建立基于子網(wǎng)的vlan某些交換機支持基于策略的虛擬網(wǎng)atm的強項vl

7、an與lane和mpoa集成在一起每個端口可屬于多個vlanipmulticast第2、3層交換機使用igmpsnooping技術自動設置ipmulticast小組某些第3層交換機還支持dvmrp路由協(xié)議可以建立點到多點的虛連接第4層數(shù)據(jù)流的控制asic硬件可辨認tcp的端口號交換機可將qos/cos/tos參數(shù)應用于交換的數(shù)據(jù)流上對ip應用區(qū)分優(yōu)先級無 -從以上對比可以看出，建設交換式ip園區(qū)骨干網(wǎng)所需的功能用千兆以太網(wǎng)是完全可以實現(xiàn)的。這主要是由于支持千兆以太網(wǎng)的第3/4層交換機的出現(xiàn)大大地增強了千兆以太網(wǎng)在園區(qū)的地位，原來認為的以太網(wǎng)的一些不足，如對多媒體應用的支持、靈活的網(wǎng)絡拓撲結構和

8、多鏈路負載分享、基于標準的虛擬網(wǎng)等，已被新的技術和標準所解決。某些千兆以太網(wǎng)交換機（如smartswitchrouter交換式路由器）在單模光纖上傳輸距離可達75公里，同時還支持ipoversdh/so，使得這種技術能從園區(qū)擴展到城域網(wǎng)。 -atm技術將繼續(xù)在一定時期內在廣域網(wǎng)領域發(fā)揮作用；對于那些要求有嚴格的服務質量保證（例如利用atm的線路仿真技術提供高質量的話音通訊）的用戶來說，atm技術仍是值得考慮的選擇。 -本文針對此建議需求書的要求，采用千兆以太網(wǎng)和第3/4層交換機作為解決方案的核心。下面看看這些需求在技術上是如何被滿足的、 -(1)支持向intra轉移 -intra與傳統(tǒng)企業(yè)網(wǎng)的

9、最大不同是信息流模式的轉變，即所謂20/80規(guī)則的倒轉。在傳統(tǒng)企業(yè)網(wǎng)中，80%的流量發(fā)生在ip子網(wǎng)內部，20%的流量發(fā)生在ip子網(wǎng)之間；而在intra中，由于各部門均可設置自己的web服務器，用戶也不關心所訪問的服務器的物理位置，他們訪問這些服務器時，80%的流量是跨子網(wǎng)的，只有20%的流量是在本部門內發(fā)生的。intra的這種流量模式要求網(wǎng)絡的ip路由速度有大幅度的提升，這是傳統(tǒng)路由器所無法勝任的。交換式路由器采用專用集成電路實現(xiàn)線速ip， 路由性能，并可實施第4層的控制，如為各種應用保留帶寬、設置防火墻、以及為不同的應用區(qū)分不同的優(yōu)先級別等。交換式路由器是建造intra的最理想的骨干設備。

10、-(2)支持話音和視頻應用 -話音和視頻應用要求網(wǎng)絡能夠保證服務質量，服務質量可以由以下因素來判斷、 -延時 -可獲得的帶寬-延時的抖動-丟包率 -本方案主要利用4個技術來保證服務質量、高速度和高帶寬。采用千兆以太網(wǎng)作為骨干、桌面直接采用交換的10/100mbps，且骨干采用多鏈路冗余、網(wǎng)絡的帶寬遠超過一般多媒體應用所需的帶寬。流量優(yōu)先化處理。ieee802.1p為以太網(wǎng)幀定義了8個優(yōu)先級別，不同類別的應用被賦予不同的優(yōu)先級別，支持802.1p的交換機在每個端口都設置多個輸入/輸出隊列，這些隊列的優(yōu)先級別是不同的，網(wǎng)絡管理員根據(jù)各種網(wǎng)絡應用對服務質量的要求為這些應用制定基于802.1p的優(yōu)先級

11、別。交換式路由器與第2層交換機相比，除了能辨認數(shù)據(jù)包中的802.1p位，而且能夠辨認出各種應用的信息流，并根據(jù)網(wǎng)管人員制定的有關服務質量的策略將這些信息流送入不同級別的隊列中。交換式路由器通過復雜的隊列管理機制來保證對時間敏感的應用（其數(shù)據(jù)流一般也是高優(yōu)先級別的）優(yōu)先被轉發(fā)出目的端口，好的隊列管理機制也可進行流量控制和流量整形（trafficshaping），以保證數(shù)據(jù)流不會擁塞交換機，以及獲得平穩(wěn)的數(shù)據(jù)流輸出，這對話音和視頻會議這樣的多媒體應用是非常重要的。 帶寬預留。透過rsvp（資源保留協(xié)議），交換式路由器可以動態(tài)地為特定的應用保留所需的帶寬。另外，交換式路由器具有對應用層信息流進行控制

12、的能力，可以分辨出不同的信息流并為它們提供服務質量保證。利用ipmulticast技術可以使視頻會議、視頻點播等應用的信息流只流向需接收這些數(shù)據(jù)流的站點，而不會漫延到整個網(wǎng)絡，并且每個multicast組之間可以互不干擾，從而保證多媒體應用的運行更加暢通無阻。 -以上技術配合使用，雖還不能實現(xiàn)嚴格意義上的服務質量保證，但實際效果卻足以滿足絕大多數(shù)多媒體應用的質量要求。 -(3)顯著改善響應時間 -交換式千兆以太網(wǎng)骨干、低延時的交換機、能對流量進行應用層控制的交換式路由器，這些技術和產(chǎn)品均可大幅度改善網(wǎng)絡響應時間。 -(4)容錯 -網(wǎng)狀的骨干拓撲結構，雙核心交換機、冗余的配線間連接等，這些都保證

13、了網(wǎng)絡中沒有單點故障。交換式路由器支持vrrp（虛擬的冗余路由器協(xié)議）和ospf協(xié)議，前者用于2個交換式路由器互為備份，后者用于旁路出故障的連接。 -(5)集中的網(wǎng)絡管理和較低的總體費用 -cabletron公司的網(wǎng)管系統(tǒng)軟件spectrum正可擔當集中管理的任務。本方案為降低總體費用，采用了交換式路由器而不是普通路由器作為核心設備。交換式路由器的性能是普通路由器的10100倍，而價格只有后者的十分之一。 ，可以看出，這是一個容錯性極好的網(wǎng)絡結構。 圖3.m1樓的網(wǎng)絡結構 圖4.r&d1樓的網(wǎng)絡結構圖5.m1樓的網(wǎng)絡結構圖6.a1樓的網(wǎng)絡結構圖7.a2樓的網(wǎng)絡結構 圖8.樓r&d2的網(wǎng)絡結構四

14、、本方案實現(xiàn)的網(wǎng)絡功能及方案的優(yōu)勢ip包的轉發(fā)速度快。有第 3、4層功能的千兆以太網(wǎng)交換機smartswitchrouter是業(yè)界性能最好的此類交換機，可以線速進行第2、3、4層數(shù)據(jù)轉發(fā)而不丟包，其交換矩陣速度可達32gbps，第3、4層交換能力超過3000萬包/秒。workcomputing雜志今年對多廠商的千兆以太網(wǎng)交換機進行了嚴格測試，結果是smartswitchrouter獲得最高分，并榮獲該雜志為交換機設置的唯一一個“編輯選擇獎”。 容錯的網(wǎng)絡結構。主干為網(wǎng)狀拓撲結構，并通過ospf協(xié)議實現(xiàn)多鏈路負載分享。主干帶寬達8000mbps，并具有足夠的擴展性。smartswitchrout

15、er支持vrrp協(xié)議，實現(xiàn)雙smartswitchrouter之間的動態(tài)互為備份。樓層的交換機均由多條線路連接至樓內的數(shù)據(jù)中心，多鏈路之間可進行負載分享和互為備份。可為不同的應用提供不同級別的服務，并能與inter協(xié)同工作。本方案采用的各型交換機均支持ieee802.1p標準，smartswitchrouter更具有對應用層的數(shù)據(jù)流進行控制的能力，可以保證服務質量。這種交換機還支持rip、ospf和bgp協(xié)議，并提供廣域網(wǎng)和ipoversdh/so接口，可以和inter協(xié)同工作。能支持ip上的話音應用，并透過ip多點組播（ipmulticast）支持視頻應用。本方案所使用的各種交換機均支持igmpsnooping（igmp是ip多點組播的工業(yè)標準），其中，smartswitchrouter更支持dvmrp協(xié)議，使ip多點組播更加有效。適應移動的用戶和