校園網與城域網建設

目前，國際上比較通行的是采用三層結構設計法的主流技術。

三層結構設計是指把網絡空間分布劃分為：核心層匯聚層接入層園區網（校園網）網絡結構核心層：處理高速數據流，主要是數據包的交換；匯聚層：負責聚合路由路徑，收斂數據流量；接入層：將流量導入網絡，執行網絡訪問控制等網絡邊緣服務。各層功能分層設計模型千兆或萬兆路由交換機服務器

互聯網百兆或千兆三層交換機路由器核心層匯聚層接入層園區網（校園網）網絡拓撲結構圖10/100/1000M交換機…訪問服務器遠程用戶…主干交換機樓宇交換機S樓宇交換機接入交換機S接入交換機網管工作站邊界路由器CERNET光纖雙絞線……S…園區網絡層校園網案例分析…………3CNJ1003CNJ100S3026PWRS3026PWRS6503S6503S6503學生宿舍區教學區附屬中學……3CNJ1003CNJ100S3026PWRS3026PWRE026/E050…S8505CAMSGEGEGEInternetCERNET中央美術學院組網圖802.1X802.1XWA1006E中央美術學院采用S8505作為核心交換機，同時NJ100墻插式交換機滿足了中央美院對于美觀感的要求，CAMS負責全校的用戶認證、用戶計費，構建高安全、高帶寬的高品質校園網。S3026PWR東北片區CERNET網絡中心服務器群………………片區1S8505S8505片區2接入層匯聚層核心層10GE10GE10GES8512NE40－8服務器群東北大學校園網核心組網圖CNCCERNET千兆以太網內蒙古財經大學網絡S8505S8016S8016NE05Eudemon200QuidviewS6503S6503S3528GS3528GS3528GS3528GS3528GS3528GS3526S3526S3526S3526S3526S3050S3050S3050S2403HS2026S2403H服務器群計費網關iTELLINOpenDSE

上海IP城域網

教育網S8016S8016S8016GEGES3026MA5200

S3526MA5200S3026S3026

S3526S2403S3026

S3526S3026S8016S8016GEGEGEGEISN8850

S3526S2403S3026S3026S3526ISN8850S2403S3026

S3026MA5200NATNAT校本部滬西校區IManagerN2000

NE165臺QuidwayS8016以其電信級的穩定，強大的轉發性能，豐富的業務擴展性服務于上海同濟大學，標志華為全面服務于教育系統。上海同濟大學校園網沈陽師范大學校園網核心組網圖INTERNETCERNETQuidviewS8016S8016R3640代表千兆城域網技術

什么是城域網城域網是介于廣域網與局域網之間的一種高速網絡。城域網設計的目標是要滿足幾十公里范圍內的大量企業、機關、公司的多個局域網互連的需求，以實現大量用戶之間的數據、語音、圖形與視頻等多種信息的傳輸功能。教育局中心青山教育局東河教育局昆區教育局九原教育局石拐教育局固陽教育局土右教育局白云教育局達茂教育局門戶網站服務器內網站服務器SecpathT200入侵防御系統SR6600路由器S7500E交換機Secpath1000E防火墻S5500全千兆交換機SecpathT1000S入侵防御系統S7500E交換機S7500E交換機S7500E交換機S7500E交換機S7500E交換機S7500E交換機S7500E交換機S7500E交換機S9500交換機S9500交換機S5500全千兆交換機IP-SAN萬兆存儲系統IX3000S7500E交換機S7500E交換機IP-SAN萬兆存儲系統IX3000中小學校中小學校中小學校中小學校中小學校中小學校中小學校中小學校RPRRPR包頭市教育城域網教育局重點中小學核心環網重點中小學重點中小學中小學就近接入中小學就近接入中小學就近接入簡化之后的圖是這樣的城域網結構骨干網接入網終端網絡（非骨干網學校）教育城域網案例分析教育城域網發展的四個階段ⅣⅢⅡⅠ松散模式（2000～2005年）主要分布在中西部中小城市混合模式（2005～2008年）主要分布在較發達的中型城市統一模式（2008～現在）主要分布在發達城市及大中型城市融合模式（2010～未來）主要分布在經濟發達城市及對網絡、業務進行整合的的區域第一代教育城域網的特點：松散模式ADSL線路區縣電教館\信息中心普通中小學ISP專線普通中小學重點中小學ADSL線路DDN線路INTERNET學校A學校B學校C第二代教育城域網的特點：混合模式區縣電教館/信息中心ISPMPLSVPN普通中小學普通中小學（偏遠）ADSL線路INTERNETCERNETISPVPNVPN。。。第三代教育城域網的特點：統一模式區縣電教館\信息中心重點中小學重點中小學INTERNETCERNET。。。重點中小學環網普通中小學。。。光纖光纖普通中小學普通中小學第四代教育城域網的特點：融合模式區縣電教館\信息中心重點中小學重點中小學INTERNETCERNET。。。重點中小學環網普通中小學。。。光纖光纖普通中小學普通中小學身份認證應用整合實名日志小結應用整合優化業務支撐優化網絡完善階段基礎設施普及第二代混合模式智能無線網絡建設數據中心建設網絡出口優化有線網絡完善第三代統一模式網絡實名制業務運維管理第四代融合模式網絡與應用單點登錄第一代松散模式各個學校建立校園網Internet防火墻應用服務器群LinkProofBIG6802市教育信息中心學校1學校2學校NRG-S8610BIG6802BIG6802崇明縣教育信息中心電信A電信B電信C電信D案例一：崇明縣教育城域網改造拓撲圖案例二：廈門湖里區教育城域網千兆雙絞線千兆單模光纖內網服務器群電信市教育城域網核心層禾山中學廈門三中湖里中學鐘宅小學縣后小學安兜小學烏石浦小學高崎小學康樂小學康樂幼兒園康樂第二小學金尚小學樂安小學高林中心小學金山小學東渡小學東渡幼兒園東渡第二小學中心小學湖里幼兒園華昌小學天安小學五通幼兒園翔鷺小學塞上小學高殿中心小學江頭第三小學江頭中心小學呂嶺小學呂嶺幼兒園后埔小學出口防火墻流控設備服務器安全設備服務器群交換機湖里進修學校金尚中學蔡塘學校枋湖中心小學ISP出口互聯機關辦公網區域……市城域網核心RG-S8606校園網絡辦公網絡RG-S5750SNPE50-20RG-WALL1600TRG-S8606RG-S2924GIRG-S916數據中心區域RG-WALL2000RG-S2924GRG-IDS500管理終端校園網絡校園網絡校園網絡DRG-SLM網通匯聚……共10個縣縣教育局網絡核心縣教育局網絡核心RG-S6506RG-S6506RG-S5750RG-S5750RG-S7606ADSLADSLNPE50-20RG-WALL1600NPE50-20RG-WALL1600RG-S7606管理中心網通出口縣城學校農村高中農村初中農村小學網通出口案例三：山西晉中教育城域網無線教育城域網解決方案架構Internet防火墻應用服務器群市教育信息中心學校1學校2學校NRG-S8610電信A電信B電信C電信D無線控制器無線控制器無線AP無線AP無線AP無線AP無線AP無線控制器出口網關上海長寧區教育城域網及無線覆蓋采用電信光纖互聯網市教委區信息委信息中心接入區域信息中心服務器區S7510E

+FW+IPSS7510E

+FW+IPS其他學校……光纖網核心交換機A

+FW+AC匯聚POE交換機接入交換機中學中學小學10G光纖1000M光纖其他未改造學校及接入單位安全設備安全設備MSR3040MSR3040MSR3040iMC專業版AP有線網管+

無線網管上海長寧區教育局城域網改造，共37所學校。大學校S58+AC插卡、中小學校采用WX3024E方案；以太網硬件構成課程內容以太網傳輸介質常見以太網設備接口以太網硬件規范以太網硬件故障排查31以太網傳輸介質有線傳輸介質雙絞線光纖同軸電纜（較少使用）無線傳輸介質電磁波32雙絞線概念概念雙絞線由兩根絕緣銅導線相互纏繞而成。兩根絕緣的銅導線按一定密度互相絞在一起，可降低信號干擾的程度，每一根導線在傳輸中輻射的電波也會被另一根線上發出的電波抵消。把一對或多對雙絞線放在一個絕緣套管中便成了雙絞線電纜，在局域網中常用雙絞線4對雙絞線組成的。33雙絞線分類非屏蔽雙絞線絕緣套管中無屏蔽層價格低廉，用途廣泛屏蔽雙絞線絕緣套管中外層由鋁鉑包裹，以減小輻射價格相對較高，高要求場合應用34雙絞線標準CAT-1/2/3/41/2/3/4類雙絞線，目前已淘汰CAT-55類雙絞線，可用于100M以太網傳輸CAT-5e/6超5類/6類雙絞線，可用于1,000M以太網傳輸CAT-6A超6類雙絞線，可用于10,000M以太網傳輸CAT-77類雙絞線，可用于更高標準（大于等于10,000M）以太網傳輸必須為屏蔽線35雙絞線接口類型與線序標準接口類型RJ-45水晶頭線序標準568B橙白--1，橙--2，綠白--3，藍--4，藍白--5，綠--6，棕白--7，棕—8568A綠白--1，綠--2，橙白--3，藍--4，藍白--5，橙--6，棕白--7，棕--836直通雙絞線與交叉雙絞線直通雙絞線（正線）雙絞線兩端都采用同一線序標準（568A或568B）制作通常用于異構設備互連PC連接交換機PC連接路由器交換機連接路由器交叉雙絞線（反線）雙絞線一端采用568A線序標準，另一端采用568B線序標準通常用于同構設備互連PC連接PC交換機連接交換機路由器連接路由器翻轉雙絞線雙絞線一端采用任意線序，另一端線序完全相反用于網絡設備console管理（不能用于數據傳輸）37AutoMDI/MDIX概述雙絞線線序自適應自動檢測連接到自己接口上的雙絞線類型（直通線或交叉線），并自動進行調節免去同構設備必須使用交叉線，異構設備必須使用直通線的煩惱38直通雙絞線與交叉雙絞線圖例圖例10/100M網絡使用1、3、2、6傳輸數據1000M網絡使用全部8根線纜傳輸數據3981水晶頭銅片面向自己且向上雙絞線制作實驗實驗物品雙絞線2根RJ-45水晶頭6個壓線鉗1把雙絞線測試儀1個制作步驟制作直通雙絞線1根制作交叉雙絞線1根使用測試儀測試雙絞線的聯通性40光纖概述光纖概述一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達成的光傳導工具微細的光纖封裝在塑料護套中，使得它能夠彎曲而不至于斷裂光在光導纖維的傳導損耗比電在電線傳導的損耗低得多，光纖被用作長距離的信息傳遞光纜概述光纜一般由多根光纖和塑料保護套管及塑料外皮構成41光纖分類單模光纖當光纖的幾何尺寸可以于光波長相比擬時，即纖芯的幾何尺寸與光信號波長相差不大時，一般為5~10um，光纖只允許一種模式在其中傳播，單模光纖具有極寬的帶寬，特別適用于大容量、長距離的光纖通信多模光纖多模光纖纖芯的幾何尺寸遠大于光波波長，一般為50um、62.5um；光信號是以多個模式方式進行傳播的；多模光纖僅用于較小容量、短距離的光纖傳輸通信42光纖跳線帶有連接器與保護層的光纖一般被稱為光纖跳線光纖跳線顏色分類黃色：單模光纖橙色：多模光纖光纖跳線連接器分類SC-FCLC-STLC-LC……43光纖接口類型SCLCSTFCMT-RJ（淘汰）44光電轉換器概述將光纖介質轉換成銅線接入將銅線轉換成光纖介質接入俗稱：光貓、光電收發器45光纖終端盒概述光纖與光纖的熔接、光纖與尾纖的熔接以及光連接器的交接光纖及其元件提供機械保護和環境保護提供光纜終端的安放和余端光纖存儲的空間46光纖連接互連示意圖設備一側接口類型多為SC或LC終端盒一側多為ST或FC4716芯多模光纜接口類型SC或LC接口類型多為ST或FC500米光纖終端盒光纖跳線雙絞線課程內容以太網傳輸介質常見以太網設備接口以太網硬件規范以太網硬件故障排查48常見以太網設備接口-固化接口/擴展插槽固化接口10/100M自適應電口10/100/1000M自適應電口擴展插槽10/100M自適應電口10/100/1000M自適應電口100M光纖接口1000M光纖接口堆疊接口4910/100M10/100/1000M擴展插槽擴展模塊常見以太網設備接口-GBICGBIC接口（

GigaBitrateInterfaceConverter）傳輸標準：1,000M連接GBIC模塊（逐漸被淘汰）常用GBIC模塊50GBIC接口模塊型號介質類型傳輸距離接口類型GBIC-GT雙絞線100MRJ-45GBIC-SX多模光纖550MSCGBIC-LX多模光纖550MSC單模光纖10KMSC注：1.上表中GBIC-GT不支持自適應

2.根據光纖介質的纖芯大小不同，傳輸距離會有所不同。常見以太網設備接口-SFPSFP接口（

SmallFormfactorPluggable）傳輸標準：1,000M連接Mini-GBIC模塊常用Mini-GBIC模塊51SFP接口模塊型號介質類型傳輸距離接口類型Mini-GBIC-GT雙絞線100MRJ-45Mini-GBIC-SX多模光纖550MLCMini-GBIC-LX多模光纖550MLC單模光纖10KMLCMini-GBIC-ZX-50單模光纖50KMLCMini-GBIC-ZX-80單模光纖80KMLC注：1.上表中Mini-GIBC-GT不支持自適應

2.根據光纖介質的纖芯大小不同，傳輸距離會有所不同。3.短距離使用長距模塊時需加光衰常見以太網設備接口-XENPAKXENPAK接口傳輸標準：10,000M連接XENPAK模塊（逐漸被淘汰）常用XENPAK模塊52XENPAK接口模塊型號介質類型傳輸距離接口類型10GBASE-SR多模光纖300MSC10GBASE-LR多模光纖300MSC單模光纖10KMSC10GBASE-ER單模光纖40KMSC注：1.根據光纖介質的纖芯大小不同，傳輸距離會有所不同。2.短距離使用長距模塊時需加光衰常見以太網設備接口-XFPXFP接口傳輸標準：10,000M連接XFP模塊常用XFP模塊53模塊型號介質類型傳輸距離接口類型10GBASE-SR-XFP多模光纖300MLC10GBASE-LR-XFP多模光纖300MLC單模光纖10KMLC10GBASE-ER-XFP單模光纖40KMLCXFP接口注：1.根據光纖介質的纖芯大小不同，傳輸距離會有所不同。2.短距離使用長距模塊時需加光衰課程內容以太網傳輸介質常見以太網設備接口以太網硬件規范以太網硬件故障排查54以太網設備接口復用概述接口復用是指在同一臺設備中，某些不同類型的接口同一時刻只能使用其中的一個提升設備接口的靈活性，降低用戶成本通過配置命令決定使用哪種接口怎樣判別接口復用不同接口但編號一致55復用接口模塊化硬件設計概述模塊化設計能提升設備的靈活性與擴展性模塊化設計能方便的實現硬件冗余與更換簡單模塊化中低端設備，采用固化端口+擴展插槽方式設計盒式設備全模塊化高端設備，引擎（控制中心）、線卡（端口接入）、電源、風扇全模塊化箱式設備56網絡設備硬件設計標準標準標準尺寸的網絡設備應滿足寬為19英寸，約48.26cm高為1U的倍數，1U約4.445cm深未做規定規范網絡設備的尺寸，是為了設備保持適當的尺寸以便放機柜上圖例5719英寸19英寸1U2UPoE概述PowerOverEthernet，利用以太網雙絞線傳輸數據信號的同時，還能為設備提供直流供電的技術相關概念PSE供電端設備PoE適配器、PoE交換機一般通過雙絞線4、5、7、8供電PD受電端設備AP、IP電話、網絡攝像頭一般通過雙絞線4、5、7、8受電58PoE（續）供電方式“中間跨接法”(Mid-Span),使用以太網電纜中沒有被使用的空閑線對來傳輸直流電,相應的EndpointPSE支持POE功能的以太網交換機、路由器、集線器或其他網絡交換設備。“末端跨接法”(End-Span),是在傳輸數據所用的芯線上同時傳輸直流電,其輸電采用與以太網數據信號不同的頻率。供電過程檢測：PSE設備在端口輸出很小的電壓,直到其檢測到線纜終端的連接為一個支持IEEE802.3af標準的受電端設備。PD端設備分類：當檢測到受電端設備PD之后,PSE設備可能會為PD設備進行分類,并且評估此PD設備所需的功率損耗。開始供電：在一個可配置時間(一般小于15μs)的啟動期內,PSE設備開始從低電壓向PD設備供電,直至提供48V的直流電源。供電：為PD設備提供穩定可靠48V的直流電,滿足PD設備不越過15.4W的功率消耗。斷電：若PD設備從網絡上斷開時,PSE就會快速地(一般在300～400ms之內)停止為PD設備供電,并重復檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設備。59交換容量交換容量網絡設備接口處理器或接口卡和數據總線間所能吞吐的最大數據量網絡設備設計時決定的參數一般用于衡量盒式交換機或箱式交換機整機轉發能力交換容量的衡量標準盒式交換容量大于等于“端口速率*端口數量*2”時，可實現全雙工無阻塞轉發數據箱式交換機整機交換容量等于“線卡交換容量*線卡數量”60背板帶寬背板帶寬線卡插槽和背板之間的接口帶寬背板設計時決定的參數一般用于衡量箱式交換機的背板背板的衡量標準背板帶寬大于等于“線卡交換容量*線卡數量*2”時，可實現全雙工無阻塞轉發數據61面向十萬兆平臺的交換機由來S8610計算例背板：3.2T（設計時決定）線卡數量：8每線卡最大交換容量=3.2T/8/2=0.2T100G接口要求的交換容量=0.1T*2=0.2T每線卡至少可以保證1個100G接口的全雙工無阻塞轉發62以太網包轉發速率計算概念以太網接口每秒轉發報文的個數，又叫端口吞吐量單位：pps（packetpersecond）端口線速度在物理介質上的最大速度傳輸，由傳輸標準所決定，例如1000M以太網幀開銷幀間隙：96/8=12字節同步信號：64/8=8字節63以太網包轉發速率計算（續）包轉發速率計算公式最大包轉發速率=端口線速度/8/（最小幀長+開銷）,例：1000M端口的最大包轉發速率=1000/8/(64+20)≈1.488Mpps包轉發速率隨著幀長度的增加而降低網絡設備開啟一定功能后可能會導致包轉發速率下降線速轉發條件實際包轉發速率=所有接口分別乘以接口的最大包轉發速率的總和包轉發速率計算例：S2628G有24個100M和4個1000M口，它的線速包轉發速率=24*0.1488+4*1.488≈9.6Mpps，S2628G的實際包轉發速率=9.6Mpps，64課程內容以太網傳輸介質常見以太網設備接口以太網硬件規范以太網硬件故障排查65以太網硬件故障排查-接口不能UP物理線路故障雙絞線或光纖超過最大傳輸距離——縮短線路保證在傳輸要求內判斷方法：測量線纜距離線纜斷裂/線纜連接器接觸不良/雙絞線串擾過大/光衰減過大——更換線纜或更換連接器判斷方法：通過專用線纜測試儀進行測試設備故障設備端口硬件故障——更換設備電口判斷方法：將就近兩個端口使用雙絞線連接起來光口判斷方法：用一根光纖打環（注：長距光模塊不近端打環）設備IOS存在缺陷——更新IOS判斷方法：與800二線工程師聯系后進行嘗試性操作66以太網硬件故障排查-接口不能UP（續）鏈路協商故障兩端設備接口鏈路協商存在兼容性問題——強制兩端鏈路的雙工與速率多發原因：不同廠商設備互連、設備與光電轉換器互連判斷方法：嘗試性操作人為故障線纜連接錯誤——正確連接線纜多發原因：兩端線纜不是同一根、單多模光纖混用、翻轉線用于數據傳輸接口速率類型不匹配——正確選擇接口類型多發原因：10/100M電口連接Mini-GBIC-GT、100M光纖連接1000M光纖接口介質類型錯誤（復用接口）——正確配置接口介質類型67以太網硬件故障排查-接口能UP，但傳輸慢物理線路故障線纜連接器接觸不良/雙絞線串擾過大/光衰減過大——更換線纜或更換連接器判斷方法1：登陸設備，通過showinterface（路由器）或showinterfacecounters（交換機）查看Undersize、Oversize、collisions、Fragments、Jabbers、CRCalignmenterrors、AlignmentErrors、FCSErrors、droppedpacketevents后面的數值是否在不斷增長判斷方法2：通過專用線纜測試儀進行測試設備故障設備端口硬件故障——更換設備判斷方法：嘗試性操作，需二維檢測設備IOS存在缺陷——更新IOS判斷方法：與800二線工程師聯系后進行嘗試性操作68以太網硬件故障排查-接口能UP，但傳輸慢（續）鏈路協商故障兩端設備接口鏈路雙工速率協商存在兼容性問題——強制兩端鏈路的雙工與速