局域网系统方案

局域网系统方案第一章方案设计一、方案设计目标根据网络应用的需求和项目的情况，网络建设要达到以下目标：提供1700个以上的数据点。主干提供1000M网络带宽，10/100M交换到桌面。网络能方便地扩展，在扩展升级时能保证性能并保护原有投资。网络不仅能支持OA应用，还能很好地支持VOD、可视电话会议、远程教学等多媒体应用，以及大型数据库应用等等。提供功能强大、简单易用的网络管理软件。支持基于端口的VALN划分核心交换机支持三层交换功能二、方案设计原则实用性原则：采用成熟、可靠的技术和产品，充分满足烟台留学人员创业园区的信息网络的需求。开放性原则：在本方案中采用标准化的技术、结构以及系统组件和用户接口，支持开放的网络标准及协议。可靠性原则：采用冗余容错设计方案，保证网络的可靠运行，并确保关键业务的高可用性。安全性原则：在设计中充分保证网络的安全性，、在多个层次上实现安全访问的控制，能杜绝网络病毒和黑客的入侵。先进性原则：采用先进的技术、设备以及管理工具。易管理性原则：设计中采用高效的管理系统，能及时监测隔离以及预见故障，采取了从设备级到应用系统级的管理手段，确保系统的正常运行。高效性原则：所使用的网络设备的性能指标充分体现了高性能的网络特点，并能够充分利用设备的资源。可扩展性原则：可确保用户投资，在规模和性能上可进行充分地扩充。三、网络技术介绍主干网网络技术概述在本网络系统的建设中，主干网网络技术的选择对网络建设的成功与否起着决定性的作用。选择适合网络需求特点的主流网络技术，不但能保证网络的高性能，还能保证网络的先进性和扩展性，能够在未来向更新技术平滑过渡，保护用户的投资。下面我们将对当今几种主要的网络技术作简单的介绍和分析，目前在局域网络上应用最广泛的技术有以太网、快速以太网、FDDI、TokenRing以及最新崛起的ATM（异步传输模式)、千兆以太网等。在这些技术中，千兆以太网以其在局域网领域中支持高带宽、多传输介质、多种服务、保证QoS等特点正逐渐占据主流位置。以太网（Ethernet）以太网是应用最为广泛的网络技术，它基于CSMA/CD（冲突检测媒体访问/载波侦听）机制，采用共享介质的方式实现计算机之间的通讯，带宽为10Mbps。CSMA/CD技术采用总线控制技术及退避算法。当一个站点要发送时，首先需监听总线以决定介质上是否存在其它站的发送信号。如果介质是空闲的，则可以发送，如果介质是繁忙的，则隔一次间隔后重发，即采用某种退避算法。早期的以太网由于它介质共享的特性，当网络中站点增加时，网络的性能会迅速下降，另外缺乏对多种服务和QoS的支持。随着网络技术的发展，现在的以太网技术已经从共享技术发展到交换技术，交换以太网的出现使传统的共享式以太网技术得到极大改进。共享式局域网上的所有节点（如主机、工作站）共同分享同一带宽，当网上两个任意节点交换数据时，其他节点只能等待。交换以太网则利用网络交换机在不同网段之间建立多个独享连接(就象电话交换机可同时为众多的用户建立对话通道一样)，采用按目的地址的定向传输，为每个单独的网段提供专用的频带（即带宽独享），增大了网络的传输吞吐量，提高了传输速率，其主干网上无碰撞问题。虚拟网技术与交换技术相结合，有效地解决了广播问题，使网络设计更加灵活，网络的管理和维护更加方便。交换式以太网克服了共享式以太网的缺点，并借助于IP技术的新发展，如IPMulticast、IPQoS等技术的推出使得交换以太网可以支持多媒体技术等多种业务服务。快速以太网(FastEthernet)快速以太网技术仍然是以太网，也是总线或星型结构的网络，快速以太网仍支持共享模式，在共享模式下仍采用的是广播模式（CSMA/CD竞争方式访问，IEEE802.3），所以在共享模式下的快速以太网继承了传统共享以太网的所有特点，但是带宽增大了10倍。快速以太网的应用主要是基于它的交换模式。在交换模式下，快速以太网完全没有CSMA/CD这种机制的缺陷，除了上面谈到的交换以太网的优点以外，交换模式下的快速以太网可以工作在全双工的状态下，使得网络带宽可以达到200Mbps。因此快速以太网是一种在局域网技术中性能价格比非常好的网络技术，在支持多媒体技术的应用上可以提供很好的网络质量和服务。令牌网(TokenRing)令牌网使用一种标记数据作为令牌，它始终在环上传输，当无帧发送时，令牌为空闲状态，所有的站点都可以俘获令牌，只有当站点获得空闲令牌后，才将令牌设置成忙状态，并发送数据。数据随令牌至目的站点后，目的站点将数据复制，令牌继续环行返回到发送站点，这时发送站点才将俘获的令牌释放，令牌重新成为空闲状态。一般令牌网指令牌环网（TokenRing）和令牌总线网（TokenBus）。基于IEEE802.4标准的TokenBus是一种物理上的总线结构，而其站点组成一个逻辑的环形结构，令牌则在逻辑环上运行，其运行原理与TokenRing基本一样。目前TokenBus非常少用；TokenRing是基于IEEE802.5标准的网络结构，目前说的令牌环网络多是指IBM的令牌传递环形网络的实现，它有4Mb/s和16Mb/s两种传输速率。令牌环网络传输的主要特点是可以保证每个节点设备在可以预定的时间间隔获得对网络的访问，适用于对实时性要求较高的应用。由于这种网络设备的价格较高，不利于普及，另外缺乏对多种服务和QoS的支持。在国内应用的例子较少。光纤分布式数据接口（FDDI）FDDI是高性能的高速宽带LAN技术，其标准为ANSI×3T9.5/ISO9384。FDDI物理结构是二个平行的、相对作反向传输的双环结构网，它采用定时的令牌传送协议。因此，它可以被看作是一个令牌环网协议的高速版本。但与TokenRing技术不同的是当其发送完帧后就立即产生新的令牌帧，故其利用率较高，其运行速度可达100Mbps。其双环结构有非常好的冗余特性。FDDI有两种接入方式：双端口连接站（DAS），单端口连接站（SAS）。DAS方式比较贵，但有冗余功能；SAS需要有源集中器，且无冗余功能。FDDI有几个通过带宽分配来实现的优先机制，一个是同步带宽分配（SBA）机制，它可以让管理员将一定量的带宽分配给一些确定的工作站，让它们有更多的捕获令牌机会。第二个是异步服务（AS），它占用未通过SBA分配的带宽并将这部分带宽等分给环上的工作站。铜线分布式数据接口(CDDI)是FDDI的一种变型，可以在不昂贵的铜线电缆上运行而使用相同的协议。FDDI和CDDI的优点是冗余度、内置的网络管理、有保证的访问和广泛的适用性。但是，FDDI/CDDI是昂贵和复杂的，另外缺乏对多种服务和QoS的支持，始终未成为主流技术，发展速度缓慢，前景不被看好。异步传输模式（ATM）ATM作为一种全新的交换技术，有其明显的优越性。ATM是将分组交换与电路交换优点相结合的网络技术，采用定长的53字节的小的帧格式，其中48个字节为信息的有效负荷，另有5个字节为信元头部。对于有效负荷在中间节点不作检验，信息的校验在通信的末端设备中进行，以保证高的传输速率和低的时延。ATM最初是为了在公共网内使用而设计的，但现在已成了专用网发展的中心，并已经走出实验阶段大量进入市场，这个转变要归功于ATM论坛等组织的努力。ATM论坛的迅速发展真实地表明了人们对ATM兴趣的增长。ATM论坛于1991年由Cisco系统公司和另外三家公司设立，目的是为了促进ATM的互操作性，现在ATM论坛已经吸引了来自公用和专用网以及计算机工业的700余家公司参加，领导着众多先进客户机构、电信服务提供商和独立软件厂商。在广域网、城域网和公用网内，ATM正在被主要采用，因为它既能够将多种服务多路复用到一种基础设施上，满足功能越来越强的台式机对带宽不断增长的需求，又能提供虚拟LAN和多媒体等新的网络服务。但是，ATM技术也有其缺点。首先是标准还没有完全制定完成，很多重要标准还在修正之中，这就影响了ATM技术的推广，尤其是在局域网领域内。其次，ATM技术目前主要应用是在专用网络和核心网络的范围内，而延展到外围和用户端均仍采用传统的网络技术(以太网、快速以太网、令牌环网等)，这就使得在ATM网络和传统网络之间要建立一个中间的衔接层，这是一种在ATM信元与传统网络的帧结构之间相互转换的技术，如ClassicIP和ATMLANE等技术，这种技术的优点是可以把传统网络接入到ATM网络中，但缺点是带来了很大的资源开销，这在很大程度上增加了ATM网络的复杂性并且降低了网络的总体性能。另外，目前的大部分网络应用主要是基于IP网络的应用，直接针对ATM信元的应用很少，这在很大程度上也增加了ATM网络使用和管理的复杂性。千兆位以太网技术（GigabitEthernet）千兆位以太网技术以简单的以太网技术为基础，为网络主干提供1Gbps的带宽。千兆位以太网技术以自然的方法来升级现有的以太网络、工作站、管理工具和管理人员的技能。千兆位以太网与其他速度相当的高速网络技术相比，价格低，同时比较简单，例如保留以太网的帧格式、管理工具和对网络概念上的认识。千兆以太网是相当成功的10Mbps以太网和100Mbps快速以太网连接标准的扩展。现在千兆位以太网成熟的标准为IEEE802.3z，IEEE802.3z的目标是：使用IEEE802.3帧格式；可以使用全双工和半双工；共享模式下仍使用CSMA/CD；对安装介质的向后兼容；传输速度比快速以太网提高十倍，比以太网提高一百倍。千兆以太网通过载波扩展（CarrierExtension）、采用带中继、交换功能的网络设备以及多种激光器和光纤将连接距离扩展到从500米至3000米。如采用1300nm激光器和50um的单膜光钎传输距离可以达到3km。千兆位以太网能够提供更高的带宽，并且成为有强大伸缩性的以太网家族的第三个成员。利用交换机或路由器可以与现有低速的以太网用户和设备连接起来，因为千兆位以太网的帧格式和帧尺寸大小等都与所有以太网技术相同，不需要对网络做任何改变。这种升级方法使得千兆位以太网相对于其他高速网络技术而言，在经济和管理性能方面都是较好的选择。在Intranet应用中，有很多新的应用需求不断出现，包括视频和音频。以前人们认为这些对时延要求高的应用只有在ATM这样的网络上才能实现，然而现在一些新技术（交换技术、视频压缩技术，如MPEG－2)、新协议（RTP、RTCP、RSVP等）和新标准（如802.1Q、802.1p等）的出现使得在局域网中千兆位以太网也可以极好地支持视频和音频等多媒体数据应用。千兆位以太网的设计非常灵活，几乎对网络结构没有限制，可以是交换式、共享式的或基于路由器的。现在正在应用的网络互连技术，例如，特定IP交换技术和第三层的交换技术，都与千兆位以太网完全兼容。千兆位以太网可以通过价格便宜的共享集线器、交换机或路由器来实现。千兆位以太网支持新的交换机之间或交换机－工作站之间全双工的连接模式，同时也支持半双工连接模式以便与基于CSMA/CD存取方式的共享集线器连接。千兆位以太网使用的传输介质有光纤、5类非屏蔽双绞线(UTP)或同轴电缆。目前，千兆以太网支持单模光纤、多模光纤和同轴电缆，支持5类非屏蔽双绞线(UTP)的标准正在制定中。IEEE已批准千兆位以太网工程IEEE802.3zTaskForce提出的标准。同时正在发展基于UTP、STP的千兆以太网。千兆位以太网的管理与以前使用和了解的以太网相同，使用千兆以太网，主干和各网段及桌面已实现了无缝结合，网络管理变得容易了。千兆以太网技术的优点：技术简单，例如保留以太网的帧格式、管理工具和对网络概念上的认识。便于升级，从现有的传统以太网和快速以太网可以平滑地过渡到千兆以太网，并不需要掌握新的配置、管理与排除故障技术；网络投资可以得到保护，无需对用户进行再培训，也无需为额外的网络协议进行投资；千兆以太网有良好的互操作性，并具有向后兼容性；端口价格相对较低；可以提供10倍于快速以太网的传输速度。根据我们对网络系统需求的分析并结合目前高速主干网络技术的特点，我公司建议采用千