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摘 要： 摘要：針對(duì)電網(wǎng)公司主干數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需求特點(diǎn)，為保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不會(huì)因?yàn)閱吸c(diǎn)故障而中斷，在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用具有冗余特點(diǎn)的三層體系結(jié)構(gòu)，即在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)鏈路上形成核心層、匯聚層的冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。為了提高關(guān)鍵業(yè)務(wù)流量轉(zhuǎn)發(fā)速度，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)
摘要：針對(duì)電網(wǎng)公司主干數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需求特點(diǎn)，為保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不會(huì)因?yàn)閱吸c(diǎn)故障而中斷，在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用具有冗余特點(diǎn)的三層體系結(jié)構(gòu)，即在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)鏈路上形成核心層、匯聚層的冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。為了提高關(guān)鍵業(yè)務(wù)流量轉(zhuǎn)發(fā)速度，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)采用基于IP的MPLS技術(shù)，較好地與物理轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì),MPLS,IPSAN
0引言
隨著現(xiàn)代城市的快速發(fā)展以及居民生活和工業(yè)用電的不斷攀升，電纜的長(zhǎng)度不斷增加，電纜運(yùn)行維護(hù)工作面臨著巨大壓力。而電力企業(yè)對(duì)高壓電纜的管理還處于對(duì)運(yùn)行狀況進(jìn)行定期巡視和檢查，故障后進(jìn)行檢修的階段，不僅耗費(fèi)人力物力，而且使用肉眼觀察故障點(diǎn)使得，巡視效果得不到保證。
因此，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)迫在眉睫。而電網(wǎng)公司的主干數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)著電網(wǎng)最重要的電力調(diào)度業(yè)務(wù)，如何保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不會(huì)因?yàn)閱吸c(diǎn)故障而中斷是主干數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)需要考慮的主要問(wèn)題。因此，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)鏈路上形成核心層、匯聚層的冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。除此之外，為了提高關(guān)鍵業(yè)務(wù)流量轉(zhuǎn)發(fā)速度，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)應(yīng)采用基于IP的MPLS技術(shù)，并與高性能硬件轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，該技術(shù)支持流量工程、QoS、VPN等多種技術(shù)，提高了業(yè)務(wù)的靈活性。
1主干數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
1.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼淳W(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)形狀，其將物理網(wǎng)絡(luò)的布局通過(guò)幾何學(xué)上的點(diǎn)、線、面形式抽象表達(dá)，因此，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否合理決定著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸是否具有可靠性和高效性。目前常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕锌偩�型拓?fù)洹⑿切屯負(fù)洹h(huán)型拓?fù)洹?shù)型拓?fù)洹⒕W(wǎng)狀拓?fù)涞取?/p>
總線型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)是使用同軸電纜將所有工作站連接起來(lái)，總線兩端使用終端電阻，最大限度地消除傳送到末端的電信號(hào)，避免信號(hào)反彈所產(chǎn)生的干擾，所有工作站地位平等，無(wú)中央控制節(jié)點(diǎn)，信息發(fā)送采用CSMA/CD的廣播方式，隨著通信的節(jié)點(diǎn)增加，沖突概率也隨之增加。
星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是各個(gè)工作站節(jié)點(diǎn)通過(guò)光纖或者雙絞線連接至中心節(jié)點(diǎn)，中心節(jié)點(diǎn)一般為交換機(jī)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)采用的是交換式以太網(wǎng)技術(shù)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速率高，也是目前常用的組網(wǎng)方式之一，但其存在單點(diǎn)故障的風(fēng)險(xiǎn)。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)通信介質(zhì)，將所有工作站節(jié)點(diǎn)連接成環(huán)型，數(shù)據(jù)通過(guò)自舉控制方式沿著環(huán)型的一個(gè)方向在各個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳輸，這種組網(wǎng)方式存在不易擴(kuò)充、單點(diǎn)故障和維護(hù)較難的問(wèn)題。
樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)屬于分級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)，屬于星型的拓展結(jié)構(gòu)，成本低，是目前常用的局域網(wǎng)組網(wǎng)方式之一。網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是各個(gè)工作站點(diǎn)通過(guò)全連接或者部分連接的方式組成的網(wǎng)絡(luò)，適用于廣域網(wǎng)絡(luò)組建，成本較高，維護(hù)比較復(fù)雜。綜上所述，本文主干網(wǎng)絡(luò)采用基于樹(shù)型的三層體系架構(gòu)，即核心層、匯聚層和接入層[1]。
為了保證網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性，在國(guó)家核心層、省級(jí)匯聚層采用了雙核心及上下行設(shè)備分開(kāi)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)省級(jí)和地市節(jié)點(diǎn)具有城域網(wǎng)匯聚接入、專(zhuān)線匯聚及接入的功能。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的核心和匯聚設(shè)備應(yīng)采用新華三等廠商的電信級(jí)高端路由器，其主控板、業(yè)務(wù)板、電源都要進(jìn)行冗余備份，來(lái)保證電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲胁捎玫腎RF[2]技術(shù)為智能彈性架構(gòu)，該技術(shù)為新華三研發(fā)的用于虛擬化的技術(shù)，其核心思想是將多臺(tái)路由設(shè)備通過(guò)IRF端口關(guān)聯(lián)在一起，從邏輯上形成一臺(tái)虛擬設(shè)備，讓這些設(shè)備協(xié)同工作和統(tǒng)一管理，即避免了單點(diǎn)故障影響正常業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，也降低了形成環(huán)路的風(fēng)險(xiǎn)，便于后期維護(hù)與管理。
1.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)
依據(jù)上述設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)采用MPLS(多協(xié)議標(biāo)簽交換)技術(shù)[3]，該技術(shù)既支持目前較為廣泛采用的IP技術(shù)，又具有ATM快速數(shù)據(jù)交換的特點(diǎn)。MPLS利用路由信息建立基于標(biāo)簽的虛擬轉(zhuǎn)發(fā)連接，這樣的優(yōu)勢(shì)在于MPLS網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備不再依據(jù)目的IP地址查找路由，而是根據(jù)標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)，從而加快了數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)速度;MPLS建立的分組轉(zhuǎn)發(fā)虛擬連接可以為高層提供面向連接的服務(wù)，提高通信的可靠性;MPLS兼容多種鏈路層協(xié)議，可以連接不同局域網(wǎng)絡(luò);MPLS還可以構(gòu)建VPN網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)流量工程，提供較高質(zhì)量的服務(wù)。
MPLS網(wǎng)絡(luò)的成員節(jié)點(diǎn)主要包括三類(lèi)[4]，分別為入節(jié)點(diǎn)(Ingress)、中間節(jié)點(diǎn)(Transit)、出節(jié)點(diǎn)(Egress)。入節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)為進(jìn)入MPLS網(wǎng)絡(luò)的分組添加標(biāo)簽，中間節(jié)點(diǎn)依據(jù)標(biāo)簽沿著一系列的標(biāo)簽交換路由構(gòu)成標(biāo)簽交換路徑，將分組輸送給出口路由，出節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)剝離分組標(biāo)簽，從而轉(zhuǎn)發(fā)給目的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。主干網(wǎng)絡(luò)中MPLS中使用的標(biāo)簽分發(fā)方式有兩種：
(1)下游自主方式：對(duì)于一個(gè)特定的等價(jià)轉(zhuǎn)發(fā)類(lèi)，下游標(biāo)簽交換路由為該等價(jià)轉(zhuǎn)發(fā)類(lèi)分配標(biāo)簽，并主動(dòng)將標(biāo)簽通告給上游的標(biāo)簽交換路由。
(2)下游按需方式：對(duì)于一個(gè)特定的等價(jià)轉(zhuǎn)發(fā)類(lèi)，上游標(biāo)簽交換路由請(qǐng)求下游標(biāo)簽交換路由為該等價(jià)轉(zhuǎn)發(fā)類(lèi)分配標(biāo)簽，下游標(biāo)簽交換路由收到請(qǐng)求后，為該等價(jià)轉(zhuǎn)發(fā)類(lèi)分配標(biāo)簽并告知上游的標(biāo)簽交換路由。
主干網(wǎng)絡(luò)中的MPLSVPN由三部分構(gòu)成：(1)用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備：該設(shè)備通過(guò)結(jié)構(gòu)直接與服務(wù)提供商設(shè)備相連，其不必支持MPLS。(2)服務(wù)提供商邊緣設(shè)備：該設(shè)備處理VPN所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，負(fù)責(zé)與VPN用戶(hù)建立連接和維護(hù)連接，并與其他對(duì)等設(shè)備建立標(biāo)簽交換路徑。(3)骨干設(shè)備：該設(shè)備具備MPLS轉(zhuǎn)發(fā)能力，根據(jù)外層標(biāo)簽進(jìn)行MPLS轉(zhuǎn)發(fā)，無(wú)須創(chuàng)建VPN用戶(hù)及相關(guān)表項(xiàng)的維護(hù)。
2主干數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
存儲(chǔ)體系架構(gòu)從最初的DAS(Direct-AttachedStorage)，經(jīng)過(guò)NAS(Network-AttachedStorage)和FCSAN(FCStorageAreaNetwork)，逐步發(fā)展到現(xiàn)階段基于IP網(wǎng)絡(luò)的IPSAN(IPStorageAreaNetwork)架構(gòu)。NAS是網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)的一種架構(gòu)，其是一種基于IP連接到局域網(wǎng)的文件共享設(shè)備，其使用一個(gè)專(zhuān)用的存儲(chǔ)服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)直接相連，通過(guò)NFS或CIFS對(duì)外提供文件級(jí)訪問(wèn)服務(wù)，因此，NAS是一個(gè)優(yōu)越的存儲(chǔ)方案。
SAN是存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的一種架構(gòu)，其通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式連接存儲(chǔ)設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)器，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)用于主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備之間的訪問(wèn)，當(dāng)有數(shù)據(jù)的存取需要時(shí)，數(shù)據(jù)可以通過(guò)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)器和后臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備之間高速傳輸，同時(shí)數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)塊I/O的形式在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸。iSCSI協(xié)議是一種IP存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
使用TCP/IP作為SAN的基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建在TCP之上，將SCSI數(shù)據(jù)和指令打包成IP報(bào)文，實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)上的塊級(jí)數(shù)據(jù)傳輸和交換，提升了傳輸能力，也繼承了以太網(wǎng)和IP技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也是SCSI技術(shù)的延伸，通信機(jī)制使用發(fā)起端和目標(biāo)端的方式建立連接，認(rèn)證機(jī)制采用基于名字的方式。本方案采用基于iSCSI技術(shù)的IPSAN存儲(chǔ)架構(gòu)[5]。
核心存儲(chǔ)設(shè)備使用高端萬(wàn)兆存儲(chǔ)IX3040，屬于10Gb以太網(wǎng)iSCSI技術(shù)的高端萬(wàn)兆存儲(chǔ)產(chǎn)品，其內(nèi)部采用萬(wàn)兆(12Gb)交換體系。而連接主機(jī)的前端接口則可根據(jù)不同需要分別為多千兆匯聚萬(wàn)兆或萬(wàn)兆以及FC/千兆/萬(wàn)兆混合，從而保證了萬(wàn)兆存儲(chǔ)的實(shí)際應(yīng)用的可行性。存儲(chǔ)支撐的業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括重點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)備份、OA應(yīng)用、FTP應(yīng)用等，剩余存儲(chǔ)空間供今后新增業(yè)務(wù)使用。為了提高系統(tǒng)的可靠性，可設(shè)置2臺(tái)陣列實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互備，且分布在不同地理位置，實(shí)現(xiàn)互備容災(zāi)。
3結(jié)論
針對(duì)電網(wǎng)公司主干數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需求特點(diǎn)，為保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不會(huì)因?yàn)閱吸c(diǎn)故障而中斷，在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)鏈路上形成核心層、匯聚層的冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。為了提高關(guān)鍵業(yè)務(wù)流量轉(zhuǎn)發(fā)速度，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)應(yīng)采用基于IP的MPLS技術(shù)，與高性能硬件轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。
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