局域网设计及交换机选型

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网络方案设计介绍
综合布线组成
六大子系统分别为 : 1)工作区子系统 2)水平布线子系统 （配线子系统） 3)垂直主干子系统 4)设备间子系统 5)管理区子系统 （电信间子系统） 6)建筑群子系统 （入口处子系统） （Work Area Subsystem） （Horizontal Subsystem） （Riser Subsystem） （Equipment Subsystem） （Administration Subsystem）
块
14
3
以太网交换机千兆堆叠模块（1米， 专用物理接口)
LS-ST1UA
块
4
接入层设计 配置说明： 整个体育馆一共7个IDF，按照总点位的一半配置，其 中5个配置1台24口10/100M交换机，2个各配置2台 24口堆叠交换机。 每个IDF使用2条1000M光纤上联，所以共配置 1000M多模光模块14块。 其中2个IDF的4台堆叠使用，共需要堆叠模块4个。
2）第二层包转发线速 第二层包转发率=千兆端口数量×1.488Mpps+百 兆端口数量*0.1488Mpps+其余类型端口数*相应 计算方法，如果这个速率能≤标称二层包转发速 率，那么交换机在做第二层交换的时候可以做到 线速。 3）第三层包转发线速 第三层包转发率=千兆端口数量×1.488Mpps+百 兆端口数量*0.1488Mpps+其余类型端口数*相应 计算方法，如果这个速率能≤标称三层包转发速 率，那么交换机在做第三层交换的时候可以做到 线速。
接入层设计 接入层设备需要具备的功能有： 线速交换，10/100M高密度端口，支持1000M上联。 考虑到成本因素，可以不需要支持三层功能。 支持丰富的Qos和ACL功能，满足视频和病毒控制。 支持802.1X，Portals认证等。 支持网管协议和RMON统计。 支持802.1d、802.1w生成树协议。 根据以上需求，我们采用Quidway的S3000安全智能 千兆交换机。 其背板容量最高可达12.8Gbps，包转发率最高可达 6.55Mpps，完全满足线速交换。 同时支持端口限速和丰富的QOS功能，支持802.1X和 Portals认证功能。 需要具体了解设备性能，可以参看设备介绍。
接入层 接入层为用户提供在局部网段访问互连网络的 能力，直接与桌面计算机接入点。 内、外网计算机网络系统均采用二级星型拓扑结构。在 计算机网机房配置两台核心交换机，各楼层楼弱电间设 置100/10M接入层交换机，每个IDF使用两条1000M 光纤连接到核心两台交换机，从而形成1G到各IDF， 100/10M到用户端点。 无线AP接入 考虑到体育馆的特殊性，空间开阔，客户 端移动性大，非常适合WLAN的应用，因此在会议室、 大厅等地方设一些无线接入点，作为有线网的必要补充 。
故一个线速的千兆以太网端口在转发64byte包 时的包转发率为1.488Mpps。快速以太网的统 速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一， 为148.8kpps。 *对于万兆以太网，一个线速端口的包转发率为 14.88Mpps。 *对于千兆以太网，一个线速端口的包转发率为 1.488Mpps。 *对于快速以太网，一个线速端口的包转发率为 0.1488Mpps。 所以说，如果能满足上面三个条件，那么我们就 说这款交换机真正做到了线性无阻塞
但是实际的网络结构是分接入、汇聚层，当前我们设计 是每个弱电间由2条1000M链路上联，所以一共上联数 为14个，加上服务器2个，所以这种情况下系统背板带 宽为16*1Gbps*2=30Gbps。系统吞吐率为 1.488Mpps*16=24Mpps。 因此就目前的应用，核心设备有超过30Gbps背板、 24Mpps转发率即可，但是考虑到系统投资保护，以及 将来接入点上联扩展，我们需要提高此带宽和吞吐率。 为了提高核心的可靠性，我们配置2台核心交换机，两 者之间通过1000M光纤连接，启用VRRP路由热备份 协议，为所有桌面接入设备提供网关热备份。
网络协议支持 主要需要支持的网络协议有 OSPF、RIP、STATIC、BGP-4路由协议。 VRRP路由备份协议。 802.1Q Trunk vlan支持、Spanning Tree生成树协 议、802.1d、802.1W、802.1P等。 ACL、Router Policy、Qos、组播支持。 根据以上要求，我们选择了Quidway的S6502 2插槽 高端多业务交换路由器。 其交换背板为280Gbps，采用双核心结构，系统交换 容量为540Gbps，系统三层转发完全线速。
核心层的设计
序号 产品名称 核心交换机S6502共2台 1 S6502以太网交换机总装机箱 Quidway S6500-4端口千兆以太网电 口+12端口千兆以太网SFP光口 交换路由模块 Quidway S6500-48端口百兆以太网 电接口交换模块-(RJ45) 光模块-SFP千兆多模模块(850nm,0.55km,LC) S6502交流电源模块 LS6502-XG 台 2 规格型号 单位 数量
2
LS8M1P12TE
块
2
3
LS8M1FT48A SFP-GE-SXMM850-A LS8M5220-PWR
块
1
4 5
块 个
16 2
核心层的设计 配置说明： 核心配置两台S6502交换机。 每台自带一个引擎，不占用业务插槽。 配置一块4个电口、12个光口模块，其中4端口电口用 于服务器及防火墙连接。 其中一台配置一块48端口10/100M模块，用于连接其 他设备。 配置16块多模光口，其中14个用于7个IDF的双千兆光 纤上联，剩余两个用于交换机互连。 每台配置一个电源模块。 以上还有一个插槽剩余，用于将来扩展用。
网络交换机选型说明及配置案例
1交换机如何选型源自交换机背板带宽 交换机的背板带宽，是交换机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。背板带宽标志了交换 机总的数据交换能力，单位为Gbps，也叫交换带宽， 一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等 。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就 越强，但同时设计成本也会越高。 一般来讲，计算方法如下: 1）线速的背板带宽 考察交换机上所有端口能提供的总带宽。计算公式为端 口数*相应端口速率*2（全双工模式）如果总带宽≤标 称背板带宽，那么在背板带宽上是线速的。
网络总体结构 千兆以太网技术的优点主要有： 技术简单，例如保留以太网的帧格式、管理工具和对网 络概念上的认识。 便于升级，从现有的传统以太网和快速以太网可以平滑 地过渡到千兆以太网，并不需要掌握新的配置、管理与 排除故障技术。 网络投资可以得到保护，无需对用户进行再培训，也无 需为额外的网络协议进行投资。 千兆以太网有良好的互操作性，并具有向后兼容性。 端口价格相对较低。 可以提供10倍于快速以太网的传输速度
2、满配置吞吐量(Mbps)=满配置GE端口数 ×1.488Mpps其中1个千兆端口在包长为64字节时的 理论吞吐量为1.488Mpps。例如，一台最多可以提供 64个千兆端口的交换机，其满配置吞吐量应达到 64×1.488Mpps = 95.2Mpps，才能够确保在所有 端口均线速工作时，提供无阻塞的包交换。如果一台交 换机最多能够提供176个千兆端口，而宣称的吞吐量为 不到261.8Mpps(176 x 1.488Mpps = 261.8)，那 么用户有理由认为该交换机采用的是有阻塞的结构设计 。
网络总体结构 网络技术选型 目前在局域网络上应用最广泛的技术有以太网、快速以 太网、FDDI、Token Ring以及ATM(异步传输模式) 、千兆以太网等。在这些技术中，千兆以太网以其在局 域网领域中支持高带宽、多传输介质、多种服务、保证 QoS等特点正逐渐占据主流位置。 千兆以太网通过载波扩展(Carrier Extension)、采用 带中继、交换功能的网络设备以及多种激光器和光纤将 连接距离扩展到从500米至3000米。如采用1300nm 激光器和50μm的单模光纤传输距离可以达到3KM。 千兆以太网使用的传输介质有光纤、6类非屏蔽双绞线 (UTP)或同轴电缆。目前，千兆以太网支持单模光纤、 多模光纤和同轴电缆，并开始支持6类非屏蔽双绞线 (UTP)。千兆位以太网的管理与以前使用和了解的以太 网相同，使用千兆以太网，主干和各网段桌面已实现了 无缝结合，网络管理变得相当容易。
一般是两者都满足的交换机才是合格的交换机。 背板相对大，吞吐量相对小的交换机，除了保留 了升级扩展的能力外就是软件效率/专用芯片电 路设计有问题;背板相对小。吞吐量相对大的交 换机，整体性能比较高。不过背板带宽是可以相 信厂家的宣传的，可吞吐量是无法相信厂家的宣 传的，因为后者是个设计值，测试很困难的并且 意义不是很大。
核心层的设计 根据以上计算数据，考虑综合性价比，我们选择了 Quidway的S6502作为核心交换机，S6502共3个槽 ，其中1个用于引擎，其余两个业务插槽，具有Gbps 带宽，Mpps转发性能，支持10/100/1000/10G以太 口，并且支持一些POS广域模块和丰富的路由协议。 具体配置如下： 端口密度和模块插槽要求 系统在目前应用情况下，需要满足将来扩容需求，所以 目前应该有一定的插槽多余。
（campus Subsystem）
综合布线系统图
水平子系统 ＋管理子系统
( 电信间 )
工作区
主干子系统
入口设施
楼间主干
设备间
网络总体结构
根据体育馆系统工程的需求的分析，网络结构由 核心层、汇聚与接入层组成。 从整个体育馆逻辑来看，网络属于一个核心、汇 聚层、接入层。从物理结构来看网络是一个紧缩 核心的三层结构，核心同时担负着汇聚、核心功 能，可以看作核心、接入层，这样比较适合体育 馆接入设备较少的情况。 核心/汇聚层 由于体育馆接入设备不多，因此 核心和汇聚在物理上可以在同一台交换机上，可 以把所有的光口看作一个汇聚点，而核心担负三 层路由转发和访问控制，为了提高可靠性，核心 使用两台交换机做双机热备。
接入层设计
序号
产品名称
接入交换机S3000共9台 Quidway S3026C-SI 标准版本以太网 交换机(220V)，24×10/100BaseT，2×GE/FE slot 单端口千兆以太网多模光接口模块 (850nm,500m,SC)
规格型号
单位
数量
1
LS-S3026C-SI
台
9
2
LS-GM1UA
如何考察交换机背板带宽是否够用 背板带宽，是交换机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。一台交换机的背板带宽越高， 所能处理数据的能力就越强，但同时设计成本也会上去 。 但是，我们如何去考察一个交换机的背板带宽是否够用 呢?显然，通过估算的方法是没有用的，我认为应该从 两个方面来考虑: 1、所有端口容量X端口数量之和的2倍应该小于背板带 宽，可实现全双工无阻塞交换，证明交换机具有发挥最 大数据交换性能的条件。
核心层的设计 核心层设备需要提供系统的汇聚和高速、无阻塞交换， 并且要有较好扩展性、可靠性、因此需要计算容量。 根据目前统计的点位数，目前设置的内、外网点位数约 为450个10/100M点，考虑一种极端情况（实际上是 不可能的），所有点都从核心线速转发，那么要求系统 的背板带宽为450*100Mbps*2=90Gbps。（假设极 限） 系统的吞吐率0.1488Mpps*450=67Mpps。（假设 极限）
交换机背板带宽
那么，1.488Mpps是怎么得到的呢? 包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送 64byte的数据包（最小包）的个数作为计算基准 的。对于千兆以太网来说，计算方法如下：1， 000， 000，000bps/8bit/（64＋8＋12） byte=1,488,095pps 说明：当以太网帧为 64byte时，需考虑8byte的帧头和12byte的帧 间隙的固定开销。