sN10093044malComputer Knowledge and Technology電腦知識與技術(shù)vl5N10,Apnl200,p2670-2671Tel:+86-551-56909635690964校園網(wǎng)的改造設(shè)計顧峰(西南石油大學現(xiàn)教中心,四川成都610500)摘要:為打造更加穩(wěn)定、高效、安全的校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,通過設(shè)計并實施合理的校園網(wǎng)改造方案,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提升網(wǎng)絡(luò)性能,給學校辦公自動化,遠程教學,資源共享等各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供一個良好的硬件基礎(chǔ)關(guān)鍵詞:校園網(wǎng);改造;需求;運行中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)10-2670-02The Transformation Design of the Campus NetworkGUO Feng(Southwest Petroleum University Modem Education Technology Center, Chengdu 610500, China)Abstract: In order to make the environment of the campus network more stable, more efficient and safer, we will provide a well hardwarefoundation for the office automation, distance leaming, resource sharing and various network applications by the way of designing and usingreasonable rehabilitation programs of the campus network, optimizing the network structure and upgrading network performanceKey words: campus network transformation; needs; running1引言我校成都校區(qū)的校園網(wǎng)從2001年開始籌劃建設(shè),到2004年下半年投入正式使用,共完成了76棟建筑的光纜連接,約1000多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的鋪設(shè),近300臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安裝調(diào)試實現(xiàn)了中心機房到教學辦公,教師宿舍和學生公寓等區(qū)域間千兆主干,百兆到桌面的網(wǎng)絡(luò)連接,為全校師生員工的科研、教學和學習提供了良好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)然而,校園網(wǎng)的建設(shè)幾乎不可能是一勞永逸的工程。隨著校園網(wǎng)用戶數(shù)成倍地增長和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷地發(fā)展更新,各種數(shù)據(jù)、語音和視頻融合服務(wù)的高帶寬應(yīng)用越來越多。而同時學校提出的“數(shù)字化校園”發(fā)展目標要求,建設(shè)“高速穩(wěn)定、安全”的網(wǎng)絡(luò),對校園網(wǎng)的承載能力也提出了更高的要求。所以,需要設(shè)計一個合理的網(wǎng)絡(luò)改造方案,來保證網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)正常運行。2需求分析從一期主干網(wǎng)絡(luò)拓撲圖(圖1)中可以看到,04年建成的校園網(wǎng)是以中心機房的Csco6509為核心,四臺AⅤAYA交換機為分支的星型結(jié)構(gòu)。在設(shè)計整個網(wǎng)絡(luò)改造方案之前,首先應(yīng)該結(jié)合一期校園網(wǎng)結(jié)構(gòu),主要采用以下幾個標準,來分析和整理出目前網(wǎng)絡(luò)中存在的問題和需求。21網(wǎng)絡(luò)性能評價一個網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)劣,主要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時間、吞吐率和使用率3個方面進行判斷。通過對網(wǎng)內(nèi)各區(qū)域到核心、區(qū)域與區(qū)域之間鏈路速率,擁塞情況的統(tǒng)計,以及各個關(guān)鍵節(jié)點上設(shè)備使用性能的評估后發(fā)現(xiàn):網(wǎng)絡(luò)中的防火墻設(shè)備的出口時有擁塞狀況出現(xiàn),對外上傳或下載數(shù)據(jù)速度不穩(wěn)定;部分區(qū)域鏈路的流量負載過大,區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時間變慢;而由于學校的作息時間安排比較固定,大部分網(wǎng)絡(luò)鏈路的使用率都有明顯的時間規(guī)律。22功能首先,應(yīng)該支持學?！皵?shù)字化校園”建設(shè)的各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求和數(shù)據(jù)流傳輸,包括滿足“數(shù)字化校園"的基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù),信息交換,校園信息門戶等平臺服務(wù)的應(yīng)用需求。其次,應(yīng)該針對網(wǎng)絡(luò)中存在的安全隱患和管理缺陷,如ARP攻擊,非法用戶檢查等問題選擇合適的設(shè)備來解決這些需求和問題。23可用性目前校園網(wǎng)內(nèi)的許多業(yè)務(wù)和應(yīng)用都需要網(wǎng)絡(luò)提供全天候的可用性,一般從以下幾個方面來衡量一個網(wǎng)絡(luò)的可用性。網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備是否具有高容錯性和冗余度,網(wǎng)絡(luò)容量是否夠用。判斷園區(qū)網(wǎng)中設(shè)備是否有高的可用級別,不僅僅要掌握設(shè)備本身的參數(shù)還需要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)中每個區(qū)域及各種業(yè)務(wù)使用鏈路的流量情況路由協(xié)議設(shè)計是否合理。一期的校園網(wǎng)是通過靜態(tài)路由來實現(xiàn)核心與各個分支節(jié)點之間的連接。使用靜態(tài)路由的網(wǎng)絡(luò)通常結(jié)構(gòu)比較簡單,管理相對容易,但它不能自動地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化如果網(wǎng)絡(luò)中的某條主干鏈路出現(xiàn)故障,使用該鏈路的靜態(tài)路由將失效這樣就必須通過手動來重新指定路由策略。當需要新增節(jié)點或更改鏈路加對應(yīng)的策略。這些因素都直接影響到網(wǎng)絡(luò)的可用性。中國煤化工均應(yīng)交換機或路由器上添是否配置有冗余鏈路。從拓撲結(jié)構(gòu)分析,全網(wǎng)目前只有一個中心點CNMHG中央節(jié)點的故障風險率收稿日期:2009-03-2120數(shù)擺學與育信息化本欄目任編輯:王力顧峰:校四網(wǎng)的改造設(shè)計也相應(yīng)地提高這種隱患可能將直接導致整個網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。而在區(qū)域與核心之間采用單線連接,如果鏈路失效,也會引起連接區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的中斷4性價比這也是大多數(shù)園區(qū)網(wǎng)建設(shè)關(guān)心的一個重要問題,它需要在網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和改造過程中不斷地評估替代方案、考慮折中方案,最終做出性價比高的決策。3方案設(shè)計31網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計多層交換式園區(qū)主干網(wǎng)鑒于我校二期建設(shè)的辦學目標,校園網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更廣,擁有更多用戶,所以灘區(qū)干罐本次設(shè)計使用多層交換式園區(qū)主干的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。使用這種結(jié)構(gòu),可以減少路由對等體的數(shù)量,避免生成樹環(huán)路,為園區(qū)主干層提供了主播和廣播控制功能,實現(xiàn)了校園主干網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可擴展性。如圖2所示,主干拓撲中包括了2臺吉比特以太網(wǎng)或千兆 Ether Channel鏈路的多層交換機,由于每條主干鏈路均是路由式鏈路,因而不會存在生成樹環(huán)路。從圖中可以看出,只需通過增加到園區(qū)主干交換機的光纖鏈路,就可以很容易地擴展網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。圖3.2設(shè)備選型現(xiàn)在的工作就需要根據(jù)重新設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),結(jié)合需求分析報告,來評估網(wǎng)絡(luò)中各個位置是否需要添加或更換設(shè)備一期校園網(wǎng)絡(luò)的外部出口,使用Linx平臺下的防火墻軟件來負責內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)流的交換。這種軟件式防火墻,基于x86架構(gòu)加防火墻軟件模塊的PCB0X結(jié)構(gòu),本身便存在不穩(wěn)定性,而且吞吐量不高,容易造成帶寬瓶頸,在高流量環(huán)境下往往會造成網(wǎng)絡(luò)堵騫甚至系統(tǒng)崩潰。所以,改造方案選擇硬件防火墻作為網(wǎng)絡(luò)中的出口設(shè)備。硬件防火墻內(nèi)核針對性很強,它通過硬件實現(xiàn)的防火墻的各種功能內(nèi)置操作系統(tǒng)也跟軟件防火墻的不一樣,所以抗攻擊能力更強,效率更高。通過比較,選擇某廠家的硬件防火墻,它采用了ASIC芯片,具備2G吞吐量和400 Mbps VPN吞吐量,并支持300個并發(fā)連接數(shù),可以擴展到4個光纖口和4個電口,能夠為今后的數(shù)據(jù)中心、實驗室等需要高安全解決方案的部門提供極高的ⅤPN吞吐量和極低的延時,在不降低吞吐能力的情況下為用戶網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)提供了加密和認證保護,完全符合網(wǎng)絡(luò)出口數(shù)據(jù)處理的需求在新的主干拓撲中,中心點需要增加一臺核心交換機。從性價比的角度考慮選擇兩臺和 Catalyst(6509屬于同一級別的RCS860作為核心交換機。該型號的交換機是面向十萬兆平臺的下一代高密度多業(yè)務(wù)IPv6核心路由交換機,支持下一代的以太網(wǎng)100G速率接口,滿足未來學校網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求。同時,它提供了3.2T背板帶寬,1190Mbps的二/三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率,可為校園網(wǎng)用戶提供高密度端口的高速無阻塞數(shù)據(jù)交換。主機支持冗余管理模塊、冗余電源模塊和各種模塊熱拔拓平插等技術(shù),也保障了網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定地運行。在其他的各區(qū)域節(jié)點上,早期的P88和P580系列交換機,硬件沒有升級,穩(wěn)定性較差,在功能和性能上,也不能滿足日后的發(fā)展需求,所以設(shè)計中改用 Catalyst系列多層交換機,然后根據(jù)各區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)容量分析,設(shè)計出二期主干網(wǎng)絡(luò)干拓撲圖(圖3)。4路由協(xié)議選擇在完成了設(shè)備選型后,就可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲中不同區(qū)域節(jié)點的性能、功能和可用性等需求來設(shè)計路由策略。設(shè)計選擇OSPF是一個標準的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議,它的主要特點有:無圖3跳數(shù)限制,利用VLSM實現(xiàn)了I地址的有效分配;利用IP組播包來發(fā)送鏈路狀態(tài)更新信息路由器無需時時偵聽OSPF數(shù)據(jù)包,減輕了處理負荷,更有效地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬;由于OSPF在路由發(fā)生變化后會立即發(fā)送路由更新消息,因而收速度很快;可以實現(xiàn)負載均衡等等。與靜態(tài)路由相比,它能夠動態(tài)地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變動,所以,使用OSPF實現(xiàn)主干區(qū)域之間的數(shù)據(jù)通訊,能大大提高了網(wǎng)絡(luò)的可用性。5結(jié)束語通過本設(shè)計,增強了學校網(wǎng)絡(luò)的健壯性,可以為學校的各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供一個良好的硬件環(huán)境。然而,園區(qū)網(wǎng)的設(shè)計和改造,實際上是一個涉及面及廣的工程因此還需要在實施的過程中,根據(jù)具體情況,不斷地對方案進行完善。參考文獻:] Keith Hutton, Amir Ranjbar.夏俊杰周雪崢譯.CCDP自學指南:設(shè)計 Cisco網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)(ARCH)2006[2] Richard Froom, Balaji Sivasubramanian, Erum Rahim.劉大偉,張芳譯.CCNP學習指南:組建 Cisco多層交換網(wǎng)絡(luò)( BCMSN2007.3]李勤偉.關(guān)于數(shù)字化校園網(wǎng)建設(shè)的設(shè)想門經(jīng)濟技術(shù)協(xié)作信息2008(11)60[4]周若谷惠煌.關(guān)于高校校園網(wǎng)改造升級的思考內(nèi)江科技,20086135[5]馬艷春.校園網(wǎng)絡(luò)改造實戰(zhàn)網(wǎng)管員世界2008(10506王紅衛(wèi).基于網(wǎng)絡(luò)的“數(shù)字化校園”建設(shè)思路教學與管理:理魯顧峰(1981-),男,四川南充人,助理工程論版凵中國煤化工門汪軍一實施J網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)師,學士,研究方向:計算機網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)CNMHG8]袁文亮鐘寶榮.基于校園網(wǎng)的網(wǎng)格系統(tǒng)設(shè)計門池州學院學報2008(5):16-18.本芳數(shù)搪力計算機敦學與敦育信息化:·2671