智能交换式IP骨干网解决方案

智能交换式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：网络设计网络构造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间隔见以下图1。

----网络的需求主要有：企业网的计算形式由客户/效劳器向intra转移，ip将作为唯一的协议而被采用，但必须考虑如何为话音和视频应用提供足够的效劳质量保证。

大幅度进步网络带宽，包括桌面、部门效劳器和主干的带宽，显著改善响应时间。网络能快速有效地传送ip数据包。

容错的网络构造

集中的网络管理，特别是对虚拟网的管理必须保证灵敏和平安。网络应支持动态地组建跨部门的工程小组。

较低的费用。

----由于各建筑物之间已铺好足够数量的光纤，且在间隔较远的楼之间〔如m2和rd2之间〕使用单模光纤，间隔近的楼之间使用多模光纤，所以，网络主干的拓扑构造没有布线构造上的限制，但主干上的网络设备应能同时提供多模和单模光纤接口。

----因此，楼内的网络构造比较规整，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〔collapsedbackbone〕。见右边示意图2。

二、技术解决方案建议

----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：

ip包的转发速度快。千兆以太网和atm均可到达每秒千兆位级的速度，但还需考虑这两种技术在ip传输效率、效劳质量保证、价格和可管理性等方面的因素。

可为不同的应用提供不同级别的效劳，并能与inter协同工作。

能支持ip上的话音应用，并透过ip多点组播〔ipmulticast〕支持视频应用。

适应挪动的用户和工作组。网络可以自动调整配置以保证挪动用户的原有身份。

有才能以线速交换第四层的数据流。

----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.网络构造

----主干的拓扑构造应考虑容错性和多链路上的负载共享，以网状构造为好，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展配置。主干的拓扑构造见以下图3：

----楼内的拓扑构造虽说已有定论，但不同厂家的详细方案仍有不同。右图所示的构造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〔或第三层交换机〕共同组成，当然数量视详细情况定，比方两台交换机加两台第三层交换机组成数据中心，见图4(b)。，加了延时；由于使用了成倍数量的交换机，费用也增加不少。

----更好的构造当然是完全由第三层交换机〔或称为交换式路由器〕组建数据中心，网络中没有通信瓶颈，桌面到效劳器仅需2次跳步，而且一台设备取代二台设备，本钱大大降低。假如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，当采用冗余的网络构造时，数据中心交换机需要提供2至3倍于非冗余构造所需的端口数量。

图5.纯l3式数据中心

----下表1列出目前在市场上可购置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

----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构造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相关的多个方面进展了比照：

千兆以太网〔以帧方式传输〕

atm〔以信元方式传输〕，atm的站点和边缘交换机支持abr未被普遍采用实现上的难易程度交换机需要高速背板的支持需要新的硬件控制器第三层交换不要求对原网络进展彻底更新需要有系统的方法设计和维护atm网需要新的硬件以支持mpoa客户用户需重新培训是否能保证网络的平滑晋级新的帧格式向后兼容第三层交换不要求对原网络进展彻底更新利用mpoa在ip主机之间建立捷径式路经，mpoa要求硬件支持虚拟网用802.1q建立基于端口的vlanintra要求建立基于子网的vlan某些交换机支持基于策略的虚拟网atm的强项vlan与lane和mpoa集成在一起每个端口可属于多个vlanipmulticast第2、3层交换机使用igmpsnooping技术自动设置ipmulticast小组某些第3层交换机还支持dvmrp路由协议可以建立点到多点的虚连接第4层数据流的控制asic硬件可识别tcp的端口号交换机可将qos/cos/tos参数应用于交换的数据流上对ip应用区分优先级无

----从以上比照可以看出，建立交换式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缺乏，如对多媒体应用的支持、灵敏的网络拓扑构造和多链路负载分享、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〔如smartswitchrouter交换式路由器〕在单模光纤上传输间隔可达75公里，同时还支持ipoversdh/so，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效劳质量保证〔例如利用atm的线路仿真技术提供高质量的话音通讯〕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：

----(1)支持向intra转移

----intra与传统企业网的最大不同是信息流形式的转变，即所谓20/80规那么的倒转。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intra中，由于各部门均可设置自己的web效劳器，用户也不关心所访问的效劳器的物理位置，他们访问这些效劳器时，80%的流量是跨子网的，只有20%的流量是在本部门内发生的。intra的这种流量形式要求网络的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，并可施行第4层的控制，如为各种应用保存带宽、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intra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可以保证效劳质量，效劳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个技术来保证效劳质量：高速度和高带宽。采用千兆以太网作为骨干、桌面直接采用交换的10/100mbps，且骨干采用多链路冗余、网络的带宽远超过一般多媒体应用所需的带宽。流量优先化处理。ieee802.1p为以太网帧定义了8个优先级别，不同类别的应用被赋予不同的优先级别，支持802.1p的交换机在每个端口都设置多个输入/输出队列，这些队列的优先级别是不同的，网络管理员根据各种网络应用对效劳质量的要求为这些应用制定基于802.1p的优先级别。交换式路由器与第2层交换机相比，除了能识别数据包中的802.1p位，而且可以识别出各种应用的信息流，并根据网管人员制定的有关效劳质量的策略将这些信息流送入不同级别的队列中。交换式路由器通过复杂的队列管理机制来保证对时间敏感的应用〔其数据流一般也是高优先级别的〕优先被转发出目的端口，好的队列管理机制也可进展流量控制和流量整形〔trafficshaping〕，以保证数据流不会拥塞交换机，以及获得平稳的数据流输出，这对话音和视频会议这样的多媒体应用是非常重要的。

带宽预留。透过rsvp〔资源保存协议〕，交换式路由器可以动态地为特定的应用保存所需的带宽。另外，交换式路由器具有对应用层信息流进展控制的才能，可以分辨出不同的信息流并为它们提供效劳质量保证。

利用ipmulticast技术可以使视频会议、视频点播等应用的信息流只流向需接收这些数据流的站点，而不会漫延到整个网络，并且每个multicast组之间可以互不干扰，从而保证多媒体应用的运行更加畅通无阻。

----以上技术配合使用，虽还不能实现严格意义上的效劳质量保证，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)显著改善响应时间

----交换式千兆以太网骨干、低延时的交换机、能对流量进展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

----网状的骨干拓扑构造，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〔虚拟的冗余路由器协议〕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，而价格只有后者的非常之一。

，可以看出，这是一个容错性极好的网络构造。

图3.m1楼的网络构造

图4.rd1楼的网络构造图5.m1楼的网络构造图6.a1楼的网络构造图7.a2楼的网络构造

图8.楼rd2的网络构造

四、本方案实现的网络功能及方案的优势ip包的转发速度快。有第

3、4层功能的千兆以太网交换机smartswitchrouter是业界性能最好的此类交换机，可以线速进展第2、3、4层数据转发而不丢包，其交换矩阵速度可达32gbps，第3、4层交换才能超过3000万包/秒。?workputing?杂志今年对多厂商的千兆以太网交换机进展了严格测试，结果是smartswitchrouter获得最高分，并荣获该杂志为交换机设置的唯一一个“编辑选择奖〞。

容错的网络构造。主干为网状拓扑构造，并通过ospf协议实现多链路负载分享。主干带宽达8000mbps，并具有足够的扩展性。smartswitchrouter支持vrrp协议，实现双smartswitchrouter之间的动态互为备份。楼层的交换机均由多条线路连接至楼内的数据中心，多链路之间可进展负载分享和互为备份。

可为不同的应用提供不同级别的效劳，并能与inter协同工作。本方案采用的各型交换机均支持ieee802.1p标准，smartswitchrouter更具有对应用层的数据流进展控制的才能，可以保证效劳质量。这种交换机还支持rip、ospf和bgp协议，并提供广域网和ipoversdh/so接口，可以和inter协同工作。

能支持ip上的话音应用，并透过ip多点组播〔ipmulticast〕支持视频应用。本方案所使用的各种交换机均支持igmpsnooping〔igmp是ip多点组播的工业标准〕，其中，smartswitchrouter更支持dvmrp协议，使ip多点组播更加