北京邮电大学校园网络工程是随着技术的发展与应用的需求逐步升级、完善的。1994年9月开始，北邮启动校园计算机网 络工程。根据当时计算机网络技术和通信技术、网络设备制造商所能提供的设备和需要在校园网上运行的计算机应用的状况， 校园网采用了具有100Mbps光纤分布式数据接口（FDDI）的路由器（Router）作为主干，安装在各教学楼的10Mbps可网管共享式 集线器（Hub）作为接入的拓扑结构，支持TCP/IP与IPX/SPX两种协议。网络初期连接局域网30余个，计算机400余台。1995年4月 校园网与设在清华大学的中国教育与科研计算机网（CERNET）通过64kbps速率DDN线路互连。
5年多的运行数据表明，采用具有双环冗余结构特征的FDDI主干环运行稳定，网络主干带宽可以满足当时和现在传统的网络 应用对网络传输的要求。但是，随着计算机技术与网络技术的普及和发展，校园网运行中出现了一些必须解决的问题：
学校教学、科研、管理等方面对计算机网络的需求不断扩大，连网局域网超过100个，连网计算机超过1800台。网络规 模与业务规模的扩大，造成主干路由器接入端口拥塞。
CERNET国际接口带宽和国内互连单位的互连带宽不断提升。校园网与CERNET之间的网络流量增加，校园网广域网带宽提 升很快，目前达到100Mbps，更高速率的连接正在安排实施。主干带宽应当与之相适应。
随着教学手段现代化，部分应用要求网络提供实时业务保证。传统路由器相对而言数据转发速度慢，时延和时延抖动大， 不能满足这部分业务的需求。
随着时间的迁移，长期在线运行的网络设备因老化等原因故障率增加，个别模块损坏。
传统路由器设备造价高，模块的扩充与更换投资大，且由于计算机网络技术和制造技术发展很快，产品更新换代间隔越来 越短，单纯采取在原有的路由器上扩充模块的方法解决校园网运行中出现的问题无论从技术还是从经济角度分析均不可能。
经过反复论证，决定实施校园网二期改造工程，建设一个可以支撑学校未来几年内教学、科研、管理等业务需求的、可 管理的高速互连网络。
哪一种技术和设备比较适合于学校校园网的特点？我们认为，现在中国的校园网应当具有如下几个特点：
高速
校园网的传输容量应当与学校计算机应用水平相适应。从目前校园网应用对带宽的需求和设备造价分析，100Mbps的主 干传输速率对大多数学校而言可以满足现在乃至未来几年内的需求。在学校经费许可，并且有实在的实时传输要求时，可以考虑 更高的主干传输速率。
可靠
校园网在学校教学、科研、管理中的作用与地位越来越明显。因此，选用的网络技术和设备必需保证网络的可靠运行， 设备、链路、路由之间必需提供适当、匹配的物理与逻辑冗余。
可用
基于中国校园网的运作模式，校园网网络设备应能提供计费、访问控制、地址过滤与绑定，DHCP RELAY等功能。支持网络管理者对网络的管理与控制，保证网络的正常运行。
层次化结构
国内校园网所能够获得的IP地址多为多个连续的C类地址的聚合。因此，校园网内部必须使用路由技术，并形成层次 化的网络结构。从网络规模、路由协议的开销、路由广播与作用域的控制等考虑，采用链接状态算法比距离矢量算法的路由协 议更有利于校园网的运行管理。
从目前校园网网络主干技术分析，FDDI仍不失为一种优秀的主干网技术。它的主要技术特点－双环冗余容错能力和 极高的传输效率（超过90％）,目前其它技术还难以匹敌。由于协议实现复杂，在与占统治地位的以太网等局域网互连时还 必需完成数据的帧格式转换，设备造价长期居高不下，影响其市场占有率，100Mbps以上速率的FDDI技术研究和装备进展缓慢 甚至停滞，现在多应用于一些特定的环境。ATM技术采用固定长度的信源交换技术，具有包交换与电路交换双重特点，多服务 特性，可以提供QoS保障，为不同的传输提供不同类型的服务。ATM的设计初衷是面向电信运营商的（目前在电信领域仍有很 好的应用），因为种种原因在IP领域得到了更多的应用。不难看到，为实现IP在ATM网上的运行，无论采用哪一种具体的实 现手段（IPOA，LANE或MPLS），都存在协议复杂、协议开销大、维护困难等问题。ATM自身QoS等服务特性由于缺少native，ATM 应用也无法体现。因此，在园区主干网中ATM端口的装机比例逐步呈下降趋势，随着千兆位以太网技术的出现与成熟，渐渐地退 出园区网IP主干市场。千兆位以太网最大的优点在于它对现有以太网的兼容性。同100M位以太网一样,千兆位以太网使用与10M 位以太网相同的帧格式和帧大小,以及相同的CSMA/CD协议。这意味着广大的以太网用户可以对现有以太网进行平滑的、无需中 断的升级,而且无需增加附加的协议栈或中间件。同时,千兆位以太网还继承了以太网的其它优点,如可靠性较高,易于管理等。在 园区网主干网中，目前逐步占据了主要地位。
作为校园网应用的一个特点，大部分应用对延迟及带宽不太敏感，可以通过TCP/IP“慢启动”机制自动识别延迟的变 化，动态地适应TCP所提供的带宽，部分应用要求实时业务传输支持，QoS服务保障。这部分应用目前所占比例很小，随着教 学手段现代化进程的加快，多媒体课件制作工具的逐步普及，多媒体课件的逐步丰富，该比例预期将逐步提高。IP网络传输实 时业务的主要瓶颈是路由器采用软件实现路由识别、计算和包的转发，由于路由识别、数据转发的速度慢，时延和时延抖动 大，不能保证服务质量(QoS)。自1997年下半年以来，一些公司陆续推出采用硬件专用电路（ASIC）进行路由识别、计算和转发 的新型线速路由交换机。这种线速路由交换机的结构与L2交换机相似，兼有L3路由器包转发功能和L2交换功能，有些厂商还 在其中加入一些L4应用层功能。
在包交换的IP网上提供QoS，必须对服务进行分类，实行分类服务（CoS）。设备生产厂商一般采用拥塞管理保证 网络性能，为一些专门的业务提供所要的带宽。一种做法是采用RED（随机早期丢失）探测和智能识别流量的瞬时剧增，将 其与真正的网络拥塞区别开来，以避免网络拥塞。通过从IP包头中IPv4服务分类标识（TOS）识别服务类别（802.1P），确 定该数据流的优先级，并根据某种队列优先算法以保证QoS的能力。还可使用访问控制表（ACL）定义策略，确定数据流的 优先级。随着技术的进步，可以预见，高速IP网络上的QoS能力将达到FR/ATM网类似的水平。
在分析比较市场上多种L2/L3/L4线速路由交换机性能、价格、服务的基础上，选择美国朗讯（Lucent）公 司的Cajun P550R路由交换机共11台，作为新的北京邮电大学校园网主干交换机。其主要技术、性能指标为：
·背板能力 45.76 Gbps
·交换吞吐能力 22.88 Gbps
·第2层交换能力33,000,000 pps
·第3层交换能力18,000,000pps
·多种L2/L3接口模块
·冗余风扇、电源
·OpenTrunk/VLAN互操作性
·CoS/QoS/RSVP支持
在网络设计中，主干交换机彼此之间通过千兆位以太网互连。所有交换机均配置L3交换引擎，实施分布式的路由策略， 从而降低对中心交换机L3路由解析、包转发的压力并控制广播域的范围。网络设计和设备配置中仔细地考虑了设备与线路及路由的物理与逻辑冗余、网络中心服务器群的防火墙设置及安全策略。设备自1999年11月起开始陆续安装、运行，运转情况良好，基本符合设计要求。原FDDI主干仍在继续运行，并与新网互通。我们将根据应用要求和网络布局的调整，逐步完成应用在不同网络上的定位。
|
