地震系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與管理研究

鄒麗　張銳

摘要：現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)IP地址只適用于業(yè)務(wù)少，且IP地址擴(kuò)容受限。由于IP地址規(guī)劃不合理，導(dǎo)致IP地址資源浪費(fèi)，尋址復(fù)雜和維護(hù)管理困難問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，提出一種新的IP地址規(guī)劃與管理研究方法。在遵循IP地址的規(guī)劃原則，統(tǒng)籌原機(jī)房和重慶預(yù)警項(xiàng)目的IP地址，增加大量業(yè)務(wù)系統(tǒng)的情況下，重要設(shè)備采用IRF技術(shù)，合理規(guī)劃IP地址和VLAN，同時(shí)行業(yè)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行路由規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)了防震減災(zāi)中心和原機(jī)房、重慶預(yù)警項(xiàng)目并行運(yùn)行，極大地滿足了業(yè)務(wù)增加和IP地址擴(kuò)容需求，節(jié)約IP地址資源，保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性。

關(guān)鍵詞：IP地址規(guī)劃；IP地址擴(kuò)容；IP地址資源

IP地址是通過(guò)IP協(xié)議對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的路由器、主機(jī)等設(shè)備的不同接口進(jìn)行標(biāo)識(shí)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都有唯一的IP地址，方便設(shè)備尋址和管理。IP地址規(guī)劃［1］是為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)邏輯連接和管理，對(duì)主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的端口合理分配IP地址的過(guò)程。地震系統(tǒng)中存在行業(yè)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)下一代防火墻實(shí)現(xiàn)行業(yè)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的邏輯隔離，然而合理的IP規(guī)劃對(duì)IP地址的管理起著重要作用，影響著網(wǎng)絡(luò)安全及業(yè)務(wù)正常運(yùn)行。因此，本文對(duì)防震減災(zāi)中心合理規(guī)劃和高效管理IP地址進(jìn)行研究，優(yōu)化分配IP地址和擴(kuò)容，節(jié)約資源，為今后網(wǎng)絡(luò)發(fā)展及管理發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

1 地震系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)概述

地震系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是重慶防震減災(zāi)中心的核心，承擔(dān)著全市地震監(jiān)測(cè)、測(cè)震、前兆等核心業(yè)務(wù)，以及辦公、郵件、互聯(lián)網(wǎng)等其他輔助類業(yè)務(wù)，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)邏輯隔離、共享云數(shù)據(jù)中心資源，主要有地震行業(yè)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和云數(shù)據(jù)中心。地震行業(yè)網(wǎng)是重慶市地震局上聯(lián)中國(guó)地震局，下聯(lián)前端監(jiān)測(cè)站、備份中心的縱向業(yè)務(wù)專網(wǎng)，其與互聯(lián)網(wǎng)、電子政務(wù)外網(wǎng)、電子政務(wù)內(nèi)網(wǎng)、中國(guó)地震局內(nèi)網(wǎng)物理隔離?；ヂ?lián)網(wǎng)是重慶市地震局用于訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)的專用局域網(wǎng)，同時(shí)承載智能化前端設(shè)備。地震系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜，然而網(wǎng)絡(luò)性能與業(yè)務(wù)發(fā)展極其重要，本文重點(diǎn)研究IP地址規(guī)劃和管理。

2 IP地址規(guī)劃原則

在地震系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)最優(yōu)IP地址方案，合理規(guī)劃IP地址，實(shí)現(xiàn)對(duì)IP地址有效管理，提升網(wǎng)絡(luò)性能，確保業(yè)務(wù)運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)滿足業(yè)務(wù)擴(kuò)展需求。

2.1 唯一性

唯一性是IP地址規(guī)劃的首要原則。IP地址是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)［2］，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中不能有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用同一個(gè)IP地址，否則無(wú)法尋址，且不便于維護(hù)管理。

2.2 可擴(kuò)展性

可擴(kuò)展性是IP地址設(shè)計(jì)規(guī)劃非常重要的原則［3］。既有部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IP地址不變，整體設(shè)計(jì)規(guī)劃防震減災(zāi)中心網(wǎng)絡(luò)IP地址，實(shí)現(xiàn)防震減災(zāi)中心辦公網(wǎng)與既有網(wǎng)絡(luò)并行運(yùn)行，避免IP地址沖突。隨著信息化項(xiàng)目建設(shè)、業(yè)務(wù)不斷增加，需擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)IP地址。為解決IP地址短缺問(wèn)題，需預(yù)留一定數(shù)量IP地址，滿足擴(kuò)容需求。

2.3 易管理性

網(wǎng)絡(luò)IP地址不僅設(shè)計(jì)規(guī)劃合理，結(jié)構(gòu)清晰，還便于維護(hù)管理IP地址。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)類型、樓層、主機(jī)、設(shè)備劃分成不同網(wǎng)段和VLAN。通過(guò)IP地址設(shè)置的規(guī)律，可以快速找到對(duì)應(yīng)的設(shè)備。

2.4 實(shí)意性

合理設(shè)計(jì)規(guī)劃IP地址，通過(guò)IP就能大致判斷是何種設(shè)備，每個(gè)地址都有存在的實(shí)際意義。

3 網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與管理

IP地址規(guī)劃與重慶防震減災(zāi)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相適應(yīng)，既能合理利用IP地址資源，提高網(wǎng)絡(luò)管理效率［4］，又能確保網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性［5］、穩(wěn)定性、高性能和可擴(kuò)展性。

3.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

防震減災(zāi)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用分區(qū)思路和二層架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)依據(jù)業(yè)務(wù)和功能不同劃分為5個(gè)區(qū)域。以防震減災(zāi)中心為中心點(diǎn)，接入原機(jī)房網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和重慶預(yù)警項(xiàng)目數(shù)據(jù)中心，構(gòu)成一套統(tǒng)一綜合管理運(yùn)維平臺(tái)。

（1）行業(yè)網(wǎng)云數(shù)據(jù)中心：核心交換機(jī)由兩臺(tái)H3C S7510E-X組成，上聯(lián)行業(yè)網(wǎng)防火墻，下聯(lián)服務(wù)器。采用IRF技術(shù)堆疊成一臺(tái)邏輯設(shè)備互為冗余，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器和安全設(shè)備接入。

（2）行業(yè)網(wǎng)接入：核心交換機(jī)由兩臺(tái)H3C S7510E-X組成，上聯(lián)行業(yè)網(wǎng)防火墻，下聯(lián)樓層接入交換機(jī)或直接連接終端。采用IRF技術(shù)互為冗余，負(fù)責(zé)各類終端的接入和匯聚。

（3）行業(yè)網(wǎng)出口：外聯(lián)路由器由兩臺(tái)H3C RT-SR6616-H3組成，實(shí)現(xiàn)與中國(guó)地震局、國(guó)家臺(tái)網(wǎng)備份中心、石柱備份中心互聯(lián)，通過(guò)防火墻實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心、辦公局域網(wǎng)等的接入，并匯聚區(qū)、縣、臺(tái)站節(jié)點(diǎn)無(wú)人值守臺(tái)站。

（4）互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)防火墻和鏈路負(fù)載均衡實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入，實(shí)現(xiàn)辦公人員訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)和對(duì)外發(fā)布服務(wù)的部署。

采用私網(wǎng)IP地址。IP地址規(guī)劃不僅遵循以上原則，還需考慮原機(jī)房和重慶預(yù)警項(xiàng)目IP地址的整體規(guī)劃。IP地址子網(wǎng)與VLAN對(duì)應(yīng)，子網(wǎng)規(guī)模與網(wǎng)絡(luò)終端數(shù)量相適應(yīng)，IP地址整體規(guī)劃見(jiàn)表1。

根據(jù)不同的設(shè)備類型劃分網(wǎng)段，分配VlAN，并與IP地址相對(duì)應(yīng)。預(yù)留網(wǎng)段滿足擴(kuò)容需求，行業(yè)網(wǎng)設(shè)置11個(gè)網(wǎng)段，見(jiàn)表2。

互聯(lián)網(wǎng)IP地址分配原則同行業(yè)網(wǎng)，設(shè)置8個(gè)網(wǎng)段，1055.42-59.0/24為互聯(lián)網(wǎng)其他系統(tǒng)預(yù)留，見(jiàn)表3。

設(shè)備互聯(lián)IP地址是在兩個(gè)設(shè)備之間，如在行業(yè)網(wǎng)外聯(lián)路由器HYW-WL-R6616-01采用10.55.253.250/29作為本端IP地址，行業(yè)網(wǎng)外聯(lián)路由器HYW-WL-R6616-02采用10.55.253.249/29作為對(duì)端IP地址。同理在防火墻等也采用本端IP和對(duì)端IP連接訪問(wèn)，見(jiàn)表4。

為便于管理，在每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上創(chuàng)建一個(gè)loopback接口，并在該接口上單獨(dú)指定一個(gè)IP地址作為管理地址，管理員使用該地址對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程登錄，設(shè)備管理IP地址見(jiàn)表5。

3.3 路由規(guī)劃

地震行業(yè)網(wǎng)采用動(dòng)態(tài)路由方式，路由設(shè)備之間運(yùn)行OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，整網(wǎng)為區(qū)域Router ID使用loopback地址。在匯聚設(shè)備上設(shè)置網(wǎng)關(guān)，終端通過(guò)靜態(tài)方式獲得IP地址?；ヂ?lián)網(wǎng)采用靜態(tài)路由方式，在核心設(shè)備上設(shè)置網(wǎng)關(guān)，終端通過(guò)靜態(tài)方式獲得IP地址，AP通過(guò)DHCP［6］動(dòng)態(tài)分配IP地址（IP地址在一個(gè)網(wǎng)段）。

防震減災(zāi)中心和原機(jī)房使用靜態(tài)重分布OSPF，即在防震減災(zāi)中心和原機(jī)房相互寫對(duì)方服務(wù)器網(wǎng)段實(shí)現(xiàn)通信。即使防震減災(zāi)中心和原機(jī)房的兩個(gè)運(yùn)營(yíng)商線路都存在，但都有到達(dá)各自服務(wù)器的路由，再在重分發(fā)的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行路由過(guò)濾，通過(guò)增加或者減少cost值來(lái)控制來(lái)回路徑一致，路由規(guī)劃如圖2。

（1）建立一條內(nèi)網(wǎng)專線。在防震減災(zāi)中心和原機(jī)房之間租賃一條運(yùn)營(yíng)商的內(nèi)網(wǎng)專線，防震減災(zāi)中心端接行業(yè)網(wǎng)防火墻一個(gè)三層口，地址設(shè)10.55.253.99/29，原機(jī)房端同理接其行業(yè)網(wǎng)防火墻，地址設(shè)10.55.253.100/29。

（2）分別設(shè)置靜態(tài)路由并宣告進(jìn)OSPF，見(jiàn)表6。

靜態(tài)路由宣告進(jìn)OSPF，這樣兩個(gè)中心的服務(wù)器都能被訪問(wèn)。但應(yīng)用系統(tǒng)在兩個(gè)中心不能用同一地址同時(shí)存活。即在原機(jī)房應(yīng)用為10.55.4.100，其在防震減災(zāi)中心不能用同樣的地址發(fā)布服務(wù)，可更改為10.55.25.100（防震減災(zāi)中心服務(wù)器網(wǎng)段）。此時(shí)終端電腦通過(guò)訪問(wèn)不同地址來(lái)決定訪問(wèn)哪個(gè)中心的服務(wù)。

（3）對(duì)不能更改地址的服務(wù)器，只能寫具體32位靜態(tài)路由。防震減災(zāi)中心防火墻宣告這條具體路由，整個(gè)行業(yè)網(wǎng)從防震減災(zāi)中心防火墻學(xué)習(xí)到靜態(tài)路由，能訪問(wèn)到防震減災(zāi)中心。

結(jié)語(yǔ)

本文研究地震系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與管理。根據(jù)IP地址規(guī)劃原則，充分考慮原機(jī)房系統(tǒng)和重慶預(yù)警項(xiàng)目IP地址的規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理。鑒于行業(yè)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)不同，合理設(shè)計(jì)路由規(guī)劃，同時(shí)在防震減災(zāi)中心和原機(jī)房使用靜態(tài)重分布OSPF，采用IRF技術(shù)和云數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)重要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主備運(yùn)行和擴(kuò)容需求，節(jié)約IP地址資源，確保地震網(wǎng)絡(luò)安全、穩(wěn)定、有效地運(yùn)行。

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通訊作者：鄒麗（1991—），女，漢族，重慶人，碩士研究生，助理工程師，研究方向：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成。