高可靠性園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)

【摘 要】將園區(qū)網(wǎng)絡(luò)進行分層的模塊化設(shè)計是提高管理效率、降低管理成本的一個先進方法，通過網(wǎng)絡(luò)分層，可降低網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度，進而簡化管理與故障的排除。文章對提出的核心層、匯聚層、接入層所需要實現(xiàn)的功能和面臨的問題進行了詳盡的探討。

【關(guān)鍵詞】模塊化設(shè)計 高可靠 園區(qū)網(wǎng)

一、概述

計算機網(wǎng)絡(luò)在當(dāng)前社會的運轉(zhuǎn)中起著越來越重要甚至是無法取代的作用，各種需求層出不窮，某些應(yīng)用場景需要高帶寬占用，如：視頻點播、文件共享，某些應(yīng)用需要低延時，如：實時控制，還有的應(yīng)用要求網(wǎng)絡(luò)傳輸速率穩(wěn)定，延時抖動極小：如視頻會議、網(wǎng)絡(luò)電話。隨著越來越高的需求接踵而至，金融、辦公、網(wǎng)絡(luò)購物、學(xué)習(xí)也都要將平臺建筑在計算機網(wǎng)絡(luò)之上，這也就要求我們所使用的計算機網(wǎng)絡(luò)本身必須高度可靠，本文試圖對園區(qū)級別的網(wǎng)絡(luò)可靠性問題進行討論。

二、模塊化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

將網(wǎng)絡(luò)總體規(guī)劃進行分層次、分模塊的研究和建設(shè)，也就是將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計分成若干個層次，每個層次著重于某些特定的功能，這樣就能夠使一個復(fù)雜的大問題變成幾個簡單的小問題。三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)為：核心層（網(wǎng)絡(luò)的高速交換主干）、匯聚層（提供基于策略的連接）、接入層 （將工作站接入網(wǎng)絡(luò)）三個層次，以下將對各個層次的主要功能，所面臨的問題以及解決方案進行逐一討論。

（一）核心層

1.功能及設(shè)計目標(biāo)

核心層的設(shè)計位于網(wǎng)絡(luò)邏輯分布的最中央，是一切數(shù)據(jù)交換的樞紐，核心層具有以下特征：高可靠性、高效性、高可管理性、高吞吐量、低傳輸延時。同時還必須考慮核心層可能包含一條或多條連接到網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備的鏈路，將整個園區(qū)網(wǎng)絡(luò)接入Internet、VPN和外聯(lián)網(wǎng)。

2.解決方案：

一般采用兩個核心交換機或者多個核心交換機組成網(wǎng)絡(luò)的核心層，每個核心交換機的主要部件還要盡可能采用冗余設(shè)計，如多個冗余電源、雙交換引擎、多業(yè)務(wù)板卡互相備份，同時所有部件在設(shè)計、選擇時也要求做到盡可能的高質(zhì)量、高穩(wěn)定性。多個核心交換機之間還必須采用冗余鏈路全互聯(lián)，利用鏈路聚合技術(shù)實現(xiàn)帶寬的加倍，同時還能防止任意一根連接鏈路因為各種原因出現(xiàn)了無法通信的故障，導(dǎo)致核心交換機的數(shù)據(jù)不暢。多臺交換機之間需要通過各種支持冗余工作的自制協(xié)議來協(xié)調(diào)工作，如VRRP、HSRP、GLBP等，但是在選擇協(xié)議的時候除了要考慮協(xié)議本身的性能和優(yōu)劣之外，還要注意協(xié)議的兼容性，因為各個協(xié)議之間無法互相協(xié)作、同時某些協(xié)議是個別廠商私有的，因為不是國際通行標(biāo)準(zhǔn)，可能會在今后的網(wǎng)絡(luò)升級中造成選擇困難。核心層交換機的布置地點也非常重要，這在很多網(wǎng)絡(luò)工程中似乎不太被人重視，有一些是哪個樓層有空間，就用來做主機房，甚至在一些大型網(wǎng)絡(luò)項目中也曾經(jīng)出現(xiàn)過類似的問題，必須引起網(wǎng)絡(luò)設(shè)計人員的重視，與可靠性有關(guān)的選址考慮主要是防火、防水、防潮、防盜、抗震等等。

（二） 匯聚層

1.功能及設(shè)計目標(biāo)

匯聚層的作用是把各個分支區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)流量進行匯總，起到承上啟下的作用。如果數(shù)據(jù)的信源與信宿都是自己所屬的下級交換機，也就無需向核心交換機進行轉(zhuǎn)發(fā)，以此減輕核心網(wǎng)絡(luò)流量。同時匯聚層還必須完成實施策略、安全、VLAN之間的路由、源地址或目的地址過濾等多種功能。

2.實現(xiàn)方案

匯聚層交換機在大多數(shù)情況下只要做到鏈路冗余、電源冗余即可，不需要采用支持引擎冗余的高端交換機，但也需要較高帶寬、高性能、支持繁雜路由策略的IP交換機.因為匯聚交換機一般分布在某個較大區(qū)域的各個建筑物內(nèi)，距離核心交換機相對較遠，所以要盡量避免各種通往核心的光纖出現(xiàn)因為施工、車輛刮蹭等原因造成光鏈路斷開引起的網(wǎng)絡(luò)中斷。所以應(yīng)該采用幾條光纖鏈路一起連接到所有的核心交換機，可能的話，要與向鄰近的匯聚交換機建立連接，以實現(xiàn)高冗余度連接。特別需要注意的是，因為采用了這種非樹形排列，增加冗余度的同時會帶來環(huán)路的問題，所以要在各個匯聚交換機使用IP層互聯(lián)技術(shù)，用動態(tài)路由方法進行互聯(lián)，就能避免二層環(huán)路的產(chǎn)生。

（三）接入層

1.功能及設(shè)計目標(biāo)

接入層位于網(wǎng)絡(luò)的枝節(jié)，通常指網(wǎng)絡(luò)中直接面向用戶連接或訪問的部分。接入層目的是允許終端用戶連接到網(wǎng)絡(luò)，因此接入層交換機具有低成本和高端口密度特性。在接入層中，減少同一網(wǎng)段的工作站數(shù)量，向工作組提供高帶寬的安全接入是主要功能。另外接入層交換機使用數(shù)量多、使用環(huán)境復(fù)雜，同時還存在大量安全方面的攻擊。接入層交換機出現(xiàn)問題一般不會造成太大范圍的影響，在出現(xiàn)問題后由網(wǎng)絡(luò)管理員進行手動的差錯和排除故障也完全可以。

2.解決方案

選擇接入層設(shè)備，主要是接入層交換機的的時候，要選擇能夠適應(yīng)實際安裝環(huán)境，對有寬電壓輸入、超低溫或者超高溫環(huán)境工作、高灰塵、高濕度的情況需要提前考慮。接入交換機提供的帶寬能夠滿足實際需求即可，接入層尤其需要注意的是安全方面的問題，需要進行Port Security、DHCP snooping、ARP snooping等方面的安全防護，以避免網(wǎng)絡(luò)的非法旁路、DHCP服務(wù)器的非法接入，以及ARP攻擊的防護。

三、總結(jié)

通過了解網(wǎng)絡(luò)層次化設(shè)計的優(yōu)點、熟悉各層的功能、以此為設(shè)計目標(biāo)將網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計進行模塊化的分割，以達到網(wǎng)絡(luò)中因拓撲結(jié)構(gòu)改變而影響的區(qū)域被限制在最小程度。我們對分為核心、匯聚、接入的三個層次網(wǎng)絡(luò)進行了逐一的討論，對可能存在的問題進行了一一考慮，以保證網(wǎng)絡(luò)的高效、穩(wěn)定、安全的運行。