校园网与城域网建设

校园网与城域网建设

目前，国际上比较通行的是采用三层结构设计法的主流技术。

三层结构设计是指把网络空间分布划分为：核心层汇聚层接入层园区网（校园网）网络结构核心层：处理高速数据流，主要是数据包的交换；汇聚层：负责聚合路由路径，收敛数据流量；接入层：将流量导入网络，执行网络访问控制等网络边缘服务。各层功能分层设计模型千兆或万兆路由交换机服务器

互联网百兆或千兆三层交换机路由器核心层汇聚层接入层园区网（校园网）网络拓扑结构图10/100/1000M交换机…访问服务器远程用户…主干交换机楼宇交换机S楼宇交换机接入交换机S接入交换机网管工作站边界路由器CERNET光纤双绞线……S…园区网络层校园网案例分析…………3CNJ1003CNJ100S3026PWRS3026PWRS6503S6503S6503学生宿舍区教学区附属中学……3CNJ1003CNJ100S3026PWRS3026PWRE026/E050…S8505CAMSGEGEGEInternetCERNET中央美术学院组网图802.1X802.1XWA1006E中央美术学院采用S8505作为核心交换机，同时NJ100墙插式交换机满足了中央美院对于美观感的要求，CAMS负责全校的用户认证、用户计费，构建高安全、高带宽的高品质校园网。S3026PWR东北片区CERNET网络中心服务器群………………片区1S8505S8505片区2接入层汇聚层核心层10GE10GE10GES8512NE40－8服务器群东北大学校园网核心组网图CNCCERNET千兆以太网内蒙古财经大学网络S8505S8016S8016NE05Eudemon200QuidviewS6503S6503S3528GS3528GS3528GS3528GS3528GS3528GS3526S3526S3526S3526S3526S3050S3050S3050S2403HS2026S2403H服务器群计费网关iTELLINOpenDSE

上海IP城域网

教育网S8016S8016S8016GEGES3026MA5200

S3526MA5200S3026S3026

S3526S2403S3026

S3526S3026S8016S8016GEGEGEGEISN8850

S3526S2403S3026S3026S3526ISN8850S2403S3026

S3026MA5200NATNAT校本部沪西校区IManagerN2000

NE165台QuidwayS8016以其电信级的稳定，强大的转发性能，丰富的业务扩展性服务于上海同济大学，标志华为全面服务于教育系统。上海同济大学校园网沈阳师范大学校园网核心组网图INTERNETCERNETQuidviewS8016S8016R3640代表千兆城域网技术

什么是城域网城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络。城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求，以实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能。教育局中心青山教育局东河教育局昆区教育局九原教育局石拐教育局固阳教育局土右教育局白云教育局达茂教育局门户网站服务器内网站服务器SecpathT200入侵防御系统SR6600路由器S7500E交换机Secpath1000E防火墙S5500全千兆交换机SecpathT1000S入侵防御系统S7500E交换机S7500E交换机S7500E交换机S7500E交换机S7500E交换机S7500E交换机S7500E交换机S7500E交换机S9500交换机S9500交换机S5500全千兆交换机IP-SAN万兆存储系统IX3000S7500E交换机S7500E交换机IP-SAN万兆存储系统IX3000中小学校中小学校中小学校中小学校中小学校中小学校中小学校中小学校RPRRPR包头市教育城域网教育局重点中小学核心环网重点中小学重点中小学中小学就近接入中小学就近接入中小学就近接入简化之后的图是这样的城域网结构骨干网接入网终端网络（非骨干网学校）教育城域网案例分析教育城域网发展的四个阶段ⅣⅢⅡⅠ松散模式（2000～2005年）主要分布在中西部中小城市混合模式（2005～2008年）主要分布在较发达的中型城市统一模式（2008～现在）主要分布在发达城市及大中型城市融合模式（2010～未来）主要分布在经济发达城市及对网络、业务进行整合的的区域第一代教育城域网的特点：松散模式ADSL线路区县电教馆\信息中心普通中小学ISP专线普通中小学重点中小学ADSL线路DDN线路INTERNET学校A学校B学校C第二代教育城域网的特点：混合模式区县电教馆/信息中心ISPMPLSVPN普通中小学普通中小学（偏远）ADSL线路INTERNETCERNETISPVPNVPN。。。第三代教育城域网的特点：统一模式区县电教馆\信息中心重点中小学重点中小学INTERNETCERNET。。。重点中小学环网普通中小学。。。光纤光纤普通中小学普通中小学第四代教育城域网的特点：融合模式区县电教馆\信息中心重点中小学重点中小学INTERNETCERNET。。。重点中小学环网普通中小学。。。光纤光纤普通中小学普通中小学身份认证应用整合实名日志小结应用整合优化业务支撑优化网络完善阶段基础设施普及第二代混合模式智能无线网络建设数据中心建设网络出口优化有线网络完善第三代统一模式网络实名制业务运维管理第四代融合模式网络与应用单点登录第一代松散模式各个学校建立校园网Internet防火墙应用服务器群LinkProofBIG6802市教育信息中心学校1学校2学校NRG-S8610BIG6802BIG6802崇明县教育信息中心电信A电信B电信C电信D案例一：崇明县教育城域网改造拓扑图案例二：厦门湖里区教育城域网千兆双绞线千兆单模光纤内网服务器群电信市教育城域网核心层禾山中学厦门三中湖里中学钟宅小学县后小学安兜小学乌石浦小学高崎小学康乐小学康乐幼儿园康乐第二小学金尚小学乐安小学高林中心小学金山小学东渡小学东渡幼儿园东渡第二小学中心小学湖里幼儿园华昌小学天安小学五通幼儿园翔鹭小学塞上小学高殿中心小学江头第三小学江头中心小学吕岭小学吕岭幼儿园后埔小学出口防火墙流控设备服务器安全设备服务器群交换机湖里进修学校金尚中学蔡塘学校枋湖中心小学ISP出口互联机关办公网区域……市城域网核心RG-S8606校园网络办公网络RG-S5750SNPE50-20RG-WALL1600TRG-S8606RG-S2924GIRG-S916数据中心区域RG-WALL2000RG-S2924GRG-IDS500管理终端校园网络校园网络校园网络DRG-SLM网通汇聚……共10个县县教育局网络核心县教育局网络核心RG-S6506RG-S6506RG-S5750RG-S5750RG-S7606ADSLADSLNPE50-20RG-WALL1600NPE50-20RG-WALL1600RG-S7606管理中心网通出口县城学校农村高中农村初中农村小学网通出口案例三：山西晋中教育城域网无线教育城域网解决方案架构Internet防火墙应用服务器群市教育信息中心学校1学校2学校NRG-S8610电信A电信B电信C电信D无线控制器无线控制器无线AP无线AP无线AP无线AP无线AP无线控制器出口网关上海长宁区教育城域网及无线覆盖采用电信光纤互联网市教委区信息委信息中心接入区域信息中心服务器区S7510E

+FW+IPSS7510E

+FW+IPS其他学校……光纤网核心交换机A

+FW+AC汇聚POE交换机接入交换机中学中学小学10G光纤1000M光纤其他未改造学校及接入单位安全设备安全设备MSR3040MSR3040MSR3040iMC专业版AP有线网管+

无线网管上海长宁区教育局城域网改造，共37所学校。大学校S58+AC插卡、中小学校采用WX3024E方案；以太网硬件构成课程内容以太网传输介质常见以太网设备接口以太网硬件规范以太网硬件故障排查31以太网传输介质有线传输介质双绞线光纤同轴电缆（较少使用）无线传输介质电磁波32双绞线概念概念双绞线由两根绝缘铜导线相互缠绕而成。两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波也会被另一根线上发出的电波抵消。把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆，在局域网中常用双绞线4对双绞线组成的。33双绞线分类非屏蔽双绞线绝缘套管中无屏蔽层价格低廉，用途广泛屏蔽双绞线绝缘套管中外层由铝铂包裹，以减小辐射价格相对较高，高要求场合应用34双绞线标准CAT-1/2/3/41/2/3/4类双绞线，目前已淘汰CAT-55类双绞线，可用于100M以太网传输CAT-5e/6超5类/6类双绞线，可用于1,000M以太网传输CAT-6A超6类双绞线，可用于10,000M以太网传输CAT-77类双绞线，可用于更高标准（大于等于10,000M）以太网传输必须为屏蔽线35双绞线接口类型与线序标准接口类型RJ-45水晶头线序标准568B橙白--1，橙--2，绿白--3，蓝--4，蓝白--5，绿--6，棕白--7，棕—8568A绿白--1，绿--2，橙白--3，蓝--4，蓝白--5，橙--6，棕白--7，棕--836直通双绞线与交叉双绞线直通双绞线（正线）双绞线两端都采用同一线序标准（568A或568B）制作通常用于异构设备互连PC连接交换机PC连接路由器交换机连接路由器交叉双绞线（反线）双绞线一端采用568A线序标准，另一端采用568B线序标准通常用于同构设备互连PC连接PC交换机连接交换机路由器连接路由器翻转双绞线双绞线一端采用任意线序，另一端线序完全相反用于网络设备console管理（不能用于数据传输）37AutoMDI/MDIX概述双绞线线序自适应自动检测连接到自己接口上的双绞线类型（直通线或交叉线），并自动进行调节免去同构设备必须使用交叉线，异构设备必须使用直通线的烦恼38直通双绞线与交叉双绞线图例图例10/100M网络使用1、3、2、6传输数据1000M网络使用全部8根线缆传输数据3981水晶头铜片面向自己且向上双绞线制作实验实验物品双绞线2根RJ-45水晶头6个压线钳1把双绞线测试仪1个制作步骤制作直通双绞线1根制作交叉双绞线1根使用测试仪测试双绞线的联通性40光纤概述光纤概述一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递光缆概述光缆一般由多根光纤和塑料保护套管及塑料外皮构成41光纤分类单模光纤当光纤的几何尺寸可以于光波长相比拟时，即纤芯的几何尺寸与光信号波长相差不大时，一般为5~10um，光纤只允许一种模式在其中传播，单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量、长距离的光纤通信多模光纤多模光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长，一般为50um、62.5um；光信号是以多个模式方式进行传播的；多模光纤仅用于较小容量、短距离的光纤传输通信42光纤跳线带有连接器与保护层的光纤一般被称为光纤跳线光纤跳线颜色分类黄色：单模光纤橙色：多模光纤光纤跳线连接器分类SC-FCLC-STLC-LC……43光纤接口类型SCLCSTFCMT-RJ（淘汰）44光电转换器概述将光纤介质转换成铜线接入将铜线转换成光纤介质接入俗称：光猫、光电收发器45光纤终端盒概述光纤与光纤的熔接、光纤与尾纤的熔接以及光连接器的交接光纤及其元件提供机械保护和环境保护提供光缆终端的安放和余端光纤存储的空间46光纤连接互连示意图设备一侧接口类型多为SC或LC终端盒一侧多为ST或FC4716芯多模光缆接口类型SC或LC接口类型多为ST或FC500米光纤终端盒光纤跳线双绞线课程内容以太网传输介质常见以太网设备接口以太网硬件规范以太网硬件故障排查48常见以太网设备接口-固化接口/扩展插槽固化接口10/100M自适应电口10/100/1000M自适应电口扩展插槽10/100M自适应电口10/100/1000M自适应电口100M光纤接口1000M光纤接口堆叠接口4910/100M10/100/1000M扩展插槽扩展模块常见以太网设备接口-GBICGBIC接口（

GigaBitrateInterfaceConverter）传输标准：1,000M连接GBIC模块（逐渐被淘汰）常用GBIC模块50GBIC接口模块型号介质类型传输距离接口类型GBIC-GT双绞线100MRJ-45GBIC-SX多模光纤550MSCGBIC-LX多模光纤550MSC单模光纤10KMSC注：1.上表中GBIC-GT不支持自适应

2.根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同。常见以太网设备接口-SFPSFP接口（

SmallFormfactorPluggable）传输标准：1,000M连接Mini-GBIC模块常用Mini-GBIC模块51SFP接口模块型号介质类型传输距离接口类型Mini-GBIC-GT双绞线100MRJ-45Mini-GBIC-SX多模光纤550MLCMini-GBIC-LX多模光纤550MLC单模光纤10KMLCMini-GBIC-ZX-50单模光纤50KMLCMini-GBIC-ZX-80单模光纤80KMLC注：1.上表中Mini-GIBC-GT不支持自适应

2.根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同。3.短距离使用长距模块时需加光衰常见以太网设备接口-XENPAKXENPAK接口传输标准：10,000M连接XENPAK模块（逐渐被淘汰）常用XENPAK模块52XENPAK接口模块型号介质类型传输距离接口类型10GBASE-SR多模光纤300MSC10GBASE-LR多模光纤300MSC单模光纤10KMSC10GBASE-ER单模光纤40KMSC注：1.根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同。2.短距离使用长距模块时需加光衰常见以太网设备接口-XFPXFP接口传输标准：10,000M连接XFP模块常用XFP模块53模块型号介质类型传输距离接口类型10GBASE-SR-XFP多模光纤300MLC10GBASE-LR-XFP多模光纤300MLC单模光纤10KMLC10GBASE-ER-XFP单模光纤40KMLCXFP接口注：1.根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同。2.短距离使用长距模块时需加光衰课程内容以太网传输介质常见以太网设备接口以太网硬件规范以太网硬件故障排查54以太网设备接口复用概述接口复用是指在同一台设备中，某些不同类型的接口同一时刻只能使用其中的一个提升设备接口的灵活性，降低用户成本通过配置命令决定使用哪种接口怎样判别接口复用不同接口但编号一致55复用接口模块化硬件设计概述模块化设计能提升设备的灵活性与扩展性模块化设计能方便的实现硬件冗余与更换简单模块化中低端设备，采用固化端口+扩展插槽方式设计盒式设备全模块化高端设备，引擎（控制中心）、线卡（端口接入）、电源、风扇全模块化箱式设备56网络设备硬件设计标准标准标准尺寸的网络设备应满足宽为19英寸，约48.26cm高为1U的倍数，1U约4.445cm深未做规定规范网络设备的尺寸，是为了设备保持适当的尺寸以便放机柜上图例5719英寸19英寸1U2UPoE概述PowerOverEthernet，利用以太网双绞线传输数据信号的同时，还能为设备提供直流供电的技术相关概念PSE供电端设备PoE适配器、PoE交换机一般通过双绞线4、5、7、8供电PD受电端设备AP、IP电话、网络摄像头一般通过双绞线4、5、7、8受电58PoE（续）供电方式“中间跨接法”(Mid-Span),使用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电,相应的EndpointPSE支持POE功能的以太网交换机、路由器、集线器或其他网络交换设备。“末端跨接法”(End-Span),是在传输数据所用的芯线上同时传输直流电,其输电采用与以太网数据信号不同的频率。供电过程检测：PSE设备在端口输出很小的电压,直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE802.3af标准的受电端设备。PD端设备分类：当检测到受电端设备PD之后,PSE设备可能会为PD设备进行分类,并且评估此PD设备所需的功率损耗。开始供电：在一个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内,PSE设备开始从低电压向PD设备供电,直至提供48V的直流电源。供电：为PD设备提供稳定可靠48V的直流电,满足PD设备不越过15.4W的功率消耗。断电：若PD设备从网络上断开时,PSE就会快速地(一般在300～400ms之内)停止为PD设备供电,并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。59交换容量交换容量网络设备接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量网络设备设计时决定的参数一般用于衡量盒式交换机或箱式交换机整机转发能力交换容量的衡量标准盒式交换容量大于等于“端口速率*端口数量*2”时，可实现全双工无阻塞转发数据箱式交换机整机交换容量等于“线卡交换容量*线卡数量”60背板带宽背板带宽线卡插槽和背板之间的接口带宽背板设计时决定的参数一般用于衡量箱式交换机的背板背板的衡量标准背板带宽大于等于“线卡交换容量*线卡数量*2”时，可实现全双工无阻塞转发数据61面向十万兆平台的交换机由来S8610计算例背板：3.2T（设计时决定）线卡数量：8每线卡最大交换容量=3.2T/8/2=0.2T100G接口要求的交换容量=0.1T*2=0.2T每线卡至少可以保证1个100G接口的全双工无阻塞转发62以太网包转发速率计算概念以太网接口每秒转发报文的个数，又叫端口吞吐量单位：pps（packetpersecond）端口线速度在物理介质上的最大速度传输，由传输标准所决定，例如1000M以太网帧开销帧间隙：96/8=12字节同步信号：64/8=8字节63以太网包转发速率计算（续）包转发速率计算公式最大包转发速率=端口线速度/8/（最小帧长+开销）,例：1000M端口的最大包转发速率=1000/8/(64+20)≈1.488Mpps包转发速率随着帧长度的增加而降低网络设备开启一定功能后可能会导致包转发速率下降线速转发条件实际包转发速率=所有接口分别乘以接口的最大包转发速率的总和包转发速率计算例：S2628G有24个100M和4个1000M口，它的线速包转发速率=24*0.1488+4*1.488≈9.6Mpps，S2628G的实际包转发速率=9.6Mpps，64课程内容以太网传输介质常见以太网设备接口以太网硬件规范以太网硬件故障排查65以太网硬件故障排查-接口不能UP物理线路故障双绞线或光纤超过最大传输距离——缩短线路保证在传输要求内判断方法：测量线缆距离线缆断裂/线缆连接器接触不良/双绞线串扰过大/光衰减过大——更换线缆或更换连接器判断方法：通过专用线缆测试仪进行测试设备故障设备端口硬件故障——更换设备电口判断方法：将就近两个端口使用双绞线连接起来光口判断方法：用一根光纤打环（注：长距光模块不近端打环）设备IOS存在缺陷——更新IOS判断方法：与800二线工程师联系后进行尝试性操作66以太网硬件故障排查-接口不能UP（续）链路协商故障两端设备接口链路协商存在兼容性问题——强制两端链路的双工与速率多发原因：不同厂商设备互连、设备与光电转换器互连判断方法：尝试性操作人为故障线缆连接错误——正确连接线缆多发原因：两端线缆不是同一根、单多模光纤混用、翻转线用于数据传输接口速率类型不匹配——正确选择接口类型多发原因：10/100M电口连接Mini-GBIC-GT、100M光纤连接1000M光纤接口介质类型错误（复用接口）——正确配置接口介质类型67以太网硬件故障排查-接口能UP，但传输慢物理线路故障线缆连接器接触不良/双绞线串扰过大/光衰减过大——更换线缆或更换连接器判断方法1：登陆设备，通过showinterface（路由器）或showinterfacecounters（交换机）查看Undersize、Oversize、collisions、Fragments、Jabbers、CRCalignmenterrors、AlignmentErrors、FCSErrors、droppedpacketevents后面的数值是否在不断增长判断方法2：通过专用线缆测试仪进行测试设备故障设备端口硬件故障——更换设备判断方法：尝试性操作，需二维检测设备IOS存在缺陷——更新IOS判断方法：与800二线工程师联系后进行尝试性操作68以太网硬件故障排查-接口能UP，但传输慢（续）链路协商故障两端设备接口链路双工速率协商存在兼容性问题——强制两端链路的双工与速