大理医学院校园网信息系统方案.docx
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大理医学院校园网信息系统方案
大理医学院校园网信息系统方案
布线系统设计原则
对于一个布线系统，最重要的部分就是传输媒介，若希望保证高质量、高速率、和长距离的信号传输，没有好的传输媒体是根本不可能办到的。
目前，布线系统常使用的有三种传输媒介：
非屏蔽线缆、屏蔽线缆和光缆
非屏蔽双绞线（UTP；UnshieldedTwistedPair）具有成本低、易于铺设等优点，因此它的应用比较广泛，特别是在北美和中国大陆。
但它对于外界电磁干扰的唯一防护就是双绞线的平衡特性，一旦平衡特性遭到破坏，它将很难抵御外界对它及它对外界的干扰，这将严重影响介质中信号传输的质量，因此UTP线缆常应用于环境良好，电磁干扰小，用户要求不高及介质中所传输信号速率不是很高的场所，而许多采用UTP线缆的布线系统都可以满足现有用户的要求。
屏蔽电缆分有多种类型，现以美国ACOME公司线缆的命名方法作以解释，FTP（FoilTwistedPair）：
FTP的四对线缆外有一层泡沫层，泡沫层外是一层金属铝铂，铝铂内有一根金属丝，起导流连接的作用；STP（ShieldedTwistedPair）或SUTP：
原指每一对线外均有一层铝铂屏蔽的四对双绞线，现多指在四对双绞线外有一层编织网状屏蔽的线缆；SFTP：
在FTP线缆的基础上，在铝铂屏蔽的外层再加一层网状屏蔽；F/STP：
每一对双绞线外均有一层铝铂屏蔽，在四对线外再加一层铝铂屏蔽；S/STP：
每一对双绞线外均有一层铝铂屏蔽，在四对线外再加一层网状屏蔽。
铝铂屏蔽层对于防高频电磁干扰及屏蔽的连续性都有好处，网状屏蔽层增强了线缆的抗拉强度及耐折程度。
屏蔽线具有优异的抗电磁干扰特性，在数据高速传输中（尤其是大于100MHz的数据传输），重要的单位部门以及军工保密单位和高噪声干扰的工业场所，均有广泛的应用，它的缺点是成本稍高，对建筑物的地线有要求，施工技术要求高，但屏蔽线缆是一种性能价格比较好的传输介质，在今后综合布线系统中会越来越成为主要的传输载体。
光缆：
分多模（62.5/125um）和单模（10um）两种类型，多模光纤适合2公里范围的短距离的应用，多模光纤设备的成本比单模光纤设备的成本低，综合布线系统中常用多模光纤；单模光纤常应用于远距离的信号传输，例如市内及省间的长途通信。
光纤传输具有容量大，抗干扰性能强，保密性能好，适于长距离宽带通信，虽然光缆以及光缆设备价格目前仍然偏高，但随着技术的进步及生产成本的降低，光纤也是未来传输媒介的主要发展趋势，现在在综合布线的大型工程中，高速数据干缆用光纤干缆的居多。
当信息点的数量确定下来以后，就要考虑采用何种线缆。
以前计算机网络的数据传输速率大多在10MHz左右，这在许多场合已不能满足客户的需求，应用FDDI、ATM、100Base-T（快速以太网）等数据传输速率在100MHz及以上的网络，是当今计算机网络发展的潮流。
随着信息多媒体技术的发展，人们已经不再满足于只是文字数据和声音的信息传输，人们更渴望通过计算机网络听到声音或看到实时的图像传输，众多美欧日电子生产厂家，纷纷生产出大量的多媒体产品，多媒体信息的传输是未来信息传输的主要发展趋势。
计算机网络产品的发展，使数据高速传输所需的设备的价格迅速下降，100MHz的快速以太网卡的价格与普通网卡的价格相差无几。
现在100MHz的网络也已经推出，视像会议正在得到迅速的普及，因此综合布线系统考虑的着眼点，应该从更高层次，长远的应用角度出发。
以前，布线系统的用线分三类线、四类线和五类线，各类型的传送速率分别对应为16MHz（C级）、20MHz和100MHz（D级），三类线、四类线多用于低速数据的传送。
而随着科学技术水平和布线厂家制作工艺水平的不断提高，超五类线已经在今年的许多布线系统工程中得到广泛的应用，六类线和七类线也有成品及样品推出。
在现有标准中，虽然没有对超五类线、六类线和七类线有相关的正式标准，但是一般认为超五类线对应于155MHz的数据传输，六类线对应于200MHz——300MHz，七类线对应于600MHz。
据称国际标准化组织正在酝酿制定：
6类标准（E级），最高传输频率200MHz；7类标准（F级），最高传输频率600MHz。
如果这一标准得以实施，依据现有的计算机网络编码传输方式（如PAM-5，MLT-3等），计算机网络将可运行千兆比特以上的数据速率，将会大大提高计算机网络的工作效率。
在布线系统中采用光纤作传输媒介具有很多的优势，如带宽宽，抗干扰性能优良等，光纤施工的工艺复杂，对用户未来采用的计算机网络设备有高的标准要求。
综合布线系统的配线架，不同厂家的产品是不一样的，但主要可分为两种：
一种为电话样式的模块型配线架，一种为RJ45快接式跳线架，每种配线架又有多种类型的型号可供选择，下面主要介绍美国ATM多功能综合布线系统中用到的配线架。
模块式配线架的设计：
模块式的配线架主要由配线架主体和端子排组成，其中端子排类型基本一致，只是有多种颜色区分。
ATM布线系统常用的端子排采用阻燃的聚碳脂材料，分上下两排触点间通过弹性金属触点进行连接，可以通过断路片使上下触点间分开，打线采用打线刀的方式，端子排的旁边有接地揣子，全屏蔽的端子排在上下两面还各有一个金属防护罩，起到屏蔽电磁场的作用。
普通的端子排的上下两面都是塑料的导线槽，共有八个，可以分别将两根线缆的八对线分别导入八个安装槽内，互相之间没有干扰。
端子排有蓝色、绿色、黄色、红色、白色、橙色等多种颜色之分，可以分别对应水平工作区、垂直工作区、接有源设备、接楼宇自控设备、接ISDN设备等多种区分，端子排本身并无太大的区别，只是通过颜色区分不同端子排所接功能区的不同，每个端子排上都可以安装上七种不同式样的标签，对方便管理非常有益。
端子排还有许多特殊功能的模块，如：
可接同轴电缆的匹配模块、可接RJ45插头的以太网模块、可用于电话测试通断的显示模块、过压过流保护模块、防雷击模块等等，许多功能都可以做到模块中去。
端子排配有快接式跳线，可以很方便地进行线路转换。
管理间的配线架一般安装在垂直竖井内，可贴线槽壁挂在墙上，也可安装于19″机柜内。
管理间的面积最好不小于5平方米，放置配线架的墙壁距离对面的墙壁应大于2米，给配线架预留的墙壁宽度不应小于1.5米，并应有可提供1000W电源功率的220V交流电源，最好备有维修用电话接口，管理间内应有足够亮度的照明设备，以备维修管理。
另外管理间最好能做到通风良好，没有灰尘，管理间内设备尽量选用阻燃材料。
上下竖井间除槽道内是相通外，上下地面间应隔离，防止老鼠上下咬坏电缆。
管理间内应预留有良好的通信接地系统，接地电阻小于4Ω。
一般说来总管理间与计算机房设在同一间房间内，这样便于管理。
也有将计算机与电话机房分开管理的，这样就需要将垂直干缆分为通信用垂直干缆与数据用垂直干缆，计算中不能出现错误。
总设备间内汇集的是整个建筑物的传输电缆，电缆比较多，因此需要给配线架留出充足的空间，便于施工及日后的维护。
总设备间内的模块数量，应是各楼层接干缆模块数量的总和。
加上电话进线（内线加外线）及网络进线所需模块的数量，并应留有30%的余量。
设计中可能还会遇到线槽及管路的设计，只需了解线缆的外径按常规设计即可。
网络系统设计原则
根据大理医学院的具体需求和本公司长期从事网络建设工作中积累的经验，总结出进行网络设计的几个原则：
（一）高性能
为了提高网络建设的质量，我们认为在网络性能的选择上，应以应用单位的具体情况而定。
应能使应用单位在合理的价格基础上，使用最新的、性能最优越的网络技术。
（二）高可靠性
计算机发展到今天，网络可以说是计算机应用处理的基础，如果网络出现障碍，则意味着业务的停止和直接经济效益的损失。
因此在网络设计中必须将可靠性放在重要位置。
保证网络的可靠运行，就能保证工作的正常进行。
（三）高可用性
到目前为止，可能仍有人将可靠性与可用性混为一谈。
其实这是两个完全不同的概念。
简单地说，可靠性保证是指尽量少出故障，可用性保证是指出了故障后，能使工作不受影响继续进行。
目前的可用性保证方法主要是采用冗余构件，在故障发生时能替代故障件进行工作。
（四）优化设计
网络拓朴结构是整个网络的设计思想的体现。
应能根据具体情况的不同，合理有效地将整个网络内的成员进行分类，在同一地点的成员划分在同一物理子网，在不同地点却同一工作性质或部门的成员划分在一个虚拟子网上，使整个网络结构清楚一目了然，亦易于管理使用。
（五）可管理性
应用单位接收到建设成功的网络后，如何有效地管理使用该网络，使网络能长期稳定地工作，是一个至关重要的问题。
建设网络是一项短期的工作，而管理和使用却是一项长期的工作。
因此，为整个网络提供一台性能优良的网络管理工作站，使网络管理人员能管理好整个网络的运行，是网络建设必不可少的条件。
（六）投资保护
在进行系统设计的时候，在保证性能的前提条件下，应最大限度地降低系统造价，保护原有的计算机设备投资，并将投资与目前的应用紧密结合起来。
另一方面，现代科学技术的进步可谓日新月异，而计算机科技发展更是如此，新技术层出不穷。
为使应用单位在网络技术发展后，能使现有网络结构能平滑地、简单地向新技术升级，必须选择有发展性的，有后继技术的网络技术，并在整个设计中应充分考虑升级换代时如何保护现有投资。
布线及网络系统设计
网络需求分析
----这是一个典型的园区网，主节点由六栋楼组成。
----网络的需求主要有：
1.企业网的计算模式逐步由客户/服务器向Intranet转移，IP将作为唯一的协议而被采用，但必须考虑如何为多媒体应用提供足够的服务质量保证。
2.大幅度提高网络带宽，包括桌面、部门服务器和主干的带宽，显著改善响应时间。
网络能快速有效地传送IP数据包。
3.容错的网络结构
4.集中的网络管理，特别是对虚拟网的管理必须保证灵活和安全。
网络应支持动态地组建跨部门的项目小组。
5.较低的费用。
----由于各建筑物之间的距离相对不是很远，可按需要铺好足够数量的多模光纤，所以，网络主干的拓扑结构没有布线结构上的限制，但因校园规模较大而投资受限，主干上的网络设备应能同时提供千兆和百兆光纤接口。
----所有建筑物内均采用结构化布线，每楼均有配线间。
各楼的垂直布线采用超5类非屏蔽双绞线。
水平布线为超5类非屏蔽双绞线。
设计要求对各楼进行结构化布线改造，将全部采用5类非屏蔽双绞线。
技术方案建议
根据大理医学院的规划，多媒体校园网系统建设目标和任务如下：
1、建立一个综合运用的校园网，具备多媒体教学、管理服务、办公自动化等功能，校园网区域包括教学楼、行政楼、实验楼和图书馆等。
2、加入CERNET（中国教育和科研网）和国际INTERNET网络，共享国内外教育相关的信息资源。
3、逐步建立一个综合多媒体教学及信息网，提高学校内图书档案资料及电教资料的使用率。
4、建立一个行政管理网络，进行日常行政管理、电子会议、文件发布、信件转达及档案服务，实现办公自动化。
5、提供INTERNET可能的服务，如WWW浏览、电子邮件、远程登录、网络新闻、电子公告、文件传输等全功能网络服务,同时还可进行CAI教学。
家用电脑通过电话线拨号进入校园网，为办公及科研提供方便。
通过DDN与CERNET（中国教育科研网）的西南节点相连，可以直接访问国际互连网络Internet，为国内外科研学术交流最新科技成果和技术合作创造良好信息通路。
通过独立于校园网的线路连接教育系统专用网络，保证其安全性能。
----很明显，网络的设计要求建造一个高速IP交换主干，这个网络主干所应具有的功能可以引用欧洲网络试验室主任RobertMandeville对交换式IP主干的看法：
∙IP包的转发速度快。
千兆以太网和ATM均可达到每秒千兆位级的速度，但还需考虑这两种技术在IP传输效率、服务质量保证、价格和可管理性等方面的因素。
∙可为不同的应用提供不同级别的服务，并能与Internet协同工作。
∙能支持IP上的多媒体服务的应用。
∙适应移动的用户和工作组。
网络可以自动调整配置以保证移动用户的原有身份。
∙有能力以线速交换第四层的数据流。
----这些看法与贵校的网络需求是一致的，并对某些需求进一步做了细化。
根据上述的需求分析，以及新一代IP交换主干的特点，本文提出以下技术建议：
----主干的拓扑结构应考虑容错性和多链路上的负载共享，以网状结构为好，但目前根据各楼内的节点数、网络应用的种类及投资等因素暂时配置成星形主干。
主干的拓扑结构见下图3：
----本方案采用千兆以太网为主干，以SmartSwitchRouter第3/4层交换机为主干交换机，其中，在医学楼中使用1台8槽的SmartSwitch2100（配置SSR模块），在药学楼、综合实验楼、基础实验楼和教学楼各采用1台24口100M的SmartSTACKELS100交换机并下连若干ELS10交换机，其余各楼则直接采用ELS10交换机连接用户端口。
从图中可以看出，这是一个结构极为明晰的网络结构。
----楼内的拓扑结构已有定论，由千兆、百兆交换过渡到10M交换到桌面。
当然数量视具体情况定，比如医学楼为网络中心，采用SSR2100中心交换机，配置有八个千兆光纤口，另有AS316访问服务器支持移动用户的拨号访问，并配置Cabletron网络管理软件。
桌面连接采用ELS10交换机连接。
ELS10可通过TX或FX上连。
----而药学楼、综合实验楼、基础实验楼和教学楼因其重用性，均配置ELS100交换机通过千兆光纤上连网络中心交换机。
到桌面仍然采用ELS10，这主要是因信息点密度和投资规模所决定。
园区网络主干的技术选择
----毫无疑问，目前可行的选择技术只有2种，即622MbpsATM和千兆以太网。
下面对这2种技术在与IP相关的多个方面进行了对比：
千兆以太网（以帧方式传输）
ATM（以信元方式传输）
IP包的传输效率
∙采用ASIC芯片进行子网之间的IP包传输，速度快。
∙路由协议如OSPF由软件运行
∙采用全双工操作以提高传输效率
∙采用MPOA在子网之间传输IP包以旁路速度较慢的路由模块
∙MPOA客户需要专用硬件支持
∙这是一种捷径式路由技术，旁路了防火墙
∙固定长度的信元导致传送IP包的效率不高
服务级别和服务质量
∙新的IEEE802.3帧格式提供了数据包的优先级别（CoS）和标准的VLAN（IEEE802.1p/802.1Q）
∙低延时（一般小于15μs）
∙用户可以对流量进行优先化标识，在网络发生拥挤时保证高优先级的应用的响应时间
∙交换机拥有多个不同级别的输出队列
∙IPTOS（TypesofService）提供IP层的服务级别
∙IPTOS中的CoS位可以映射成ATM的QoS
∙可为每个虚连接分配一个队列
∙为话音、视频和数据提供服务质量（分别为CBR、VBR和UBR）
∙但LANE1.0并未使用CBR和VBR
∙目前直接在VBR上开发的应用几乎没有
流量控制
∙全双工操作及不同速率接口要求有流量控制
∙802.3x可用于降低输入数据流的速率
∙需要TCP层的流量控制
∙流控的实现有以下差异：
∙潜在的拥塞问题
∙只能工作在全双工方式
∙消耗带宽
∙基于ABR的端到端流控
∙要求ATM的站点和边缘交换机支持ABR
∙未被普遍采用
实现上的难易程度
∙交换机需要高速背板的支持
∙需要新的硬件控制器
∙第三层交换不要求对原网络进行彻底更新
∙需要有系统的方法设计和维护ATM网
∙需要新的硬件以支持MPOA客户
∙用户需重新培训
是否能保证网络的平滑升级
∙新的帧格式向后兼容
∙第三层交换不要求对原网络进行彻底更新
∙利用MPOA在IP主机之间建立捷径式路经，MPOA要求硬件支持
虚拟网
∙用802.1Q建立基于端口的VLAN
∙Intranet要求建立基于子网的VLAN
∙某些交换机支持基于策略的虚拟网
∙ATM的强项
∙VLAN与LANE和MPOA集成在一起
∙每个端口可属于多个VLAN
IPMulticast
∙第2、3层交换机使用IGMPSnooping技术自动设置IPMulticast小组
∙某些第3层交换机还支持DVMRP路由协议
∙可以建立点到多点的虚连接
第4层数据流的控制
∙ASIC硬件可辨认TCP的端口号
∙交换机可将Qos/CoS/ToS参数应用于交换的数据流上
∙对IP应用区分优先级
∙无
----从以上对比可以看出，建设交换式IP园区骨干网所需的功能用千兆以太网是完全可以实现的。
这主要是由于支持千兆以太网的第3/4层交换机的出现大大地增强了千兆以太网在园区的地位，原来认为的以太网的一些不足，如对多媒体应用的支持、灵活的网络拓扑结构和多链路负载分享、基于标准的虚拟网等，已被新的技术和标准所解决。
某些千兆以太网交换机（如SmartSWITCHRouter交换式路由模块）在单模光纤上传输距离可达75公里，同时还支持IPoverSDH/SONET，使得这种技术能从园区扩展到城域网。
----ATM技术将继续在一定时期内在广域网领域发挥作用；对于那些要求有严格的服务质量保证（例如利用ATM的线路仿真技术提供高质量的话音通讯）的用户来说，ATM技术仍是值得考虑的选择。
----本文针对此建议需求书的要求，采用千兆以太网和第3/4层交换机作为解决方案的核心。
下面看看这些需求在技术上是如何被满足的：
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（1）支持向Intranet转移
----Intranet与传统企业网的最大不同是信息流模式的转变，即所谓20/80规则的倒转。
在传统企业网中，80%的流量发生在IP子网内部，20%的流量发生在IP子网之间；而在Intranet中，由于各部门均可设置自己的Web服务器，用户也不关心所访问的服务器的物理位置，他们访问这些服务器时，80%的流量是跨子网的，只有20%的流量是在本部门内发生的。
Intranet的这种流量模式要求网络的IP路由速度有大幅度的提升，这是传统路由模块所无法胜任的。
交换式路由模块采用专用集成电路实现线速IP路由性能，并可实施第4层的控制，如为各种应用保留带宽、设置防火墙、以及为不同的应用区分不同的优先级别等。
交换式路由模块是建造Intranet的最理想的骨干设备。
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（2）支持话音和视频应用
----话音和视频应用要求网络能够保证服务质量，服务质量可以由以下因素来判断：
----－延时
----－可获得的带宽
----－延时的抖动
----－丢包率
----本方案主要利用4个技术来保证服务质量：
a.高速度和高带宽。
采用千兆以太网作为骨干、桌面直接采用交换的10/100Mbps，且骨干采用多链路冗余、网络的带宽远超过一般多媒体应用所需的带宽。
b.低延时。
千兆以太网交换机的延时是极低的，一般不超过15μs；本方案采用2级园区网结构，即桌面交换机直接连至园区骨干交换机，使累积的延时保持在足够低的水平。
c.流量优先化处理。
IEEE802.1p为以太网帧定义了8个优先级别，不同类别的应用被赋予不同的优先级别，支持802.1p的交换机在每个端口都设置多个输入/输出队列，这些队列的优先级别是不同的，网络管理员根据各种网络应用对服务质量的要求为这些应用制定基于802.1p的优先级别。
交换式路由模块与第2层交换机相比，除了能辨认数据包中的802.1p位，而且能够辨认出各种应用的信息流，并根据网管人员制定的有关服务质量的策略将这些信息流送入不同级别的队列中。
交换式路由模块通过复杂的队列管理机制来保证对时间敏感的应用（其数据流一般也是高优先级别的）优先被转发出目的端口，好的队列管理机制也可进行流量控制和流量整形（TrafficShaping），以保证数据流不会拥塞交换机，以及获得平稳的数据流输出，这对话音和视频会议这样的多媒体应用是非常重要的。
d.带宽预留。
透过RSVP（资源保留协议），交换式路由模块可以动态地为特定的应用保留所需的带宽。
另外，交换式路由模块具有对应用层信息流进行控制的能力，可以分辨出不同的信息流并为它们提供服务质量保证。
e.利用IPMulticast技术可以使视频会议、视频点播等应用的信息流只流向需接收这些数据流的站点，而不会漫延到整个网络，并且每个Multicast组之间可以互不干扰，从而保证多媒体应用的运行更加畅通无阻。
----以上技术配合使用，虽还不能实现严格意义上的服务质量保证，但实际效果却足以满足绝大多数多媒体应用的质量要求。
----（3）显著改善响应时间
----交换式千兆以太网骨干、低延时的交换机、能对流量进行应用层控制的交换式路由模块，这些技术和产品均可大幅度改善网络响应时间。
----（5）集中的网络管理和较低的总体费用
----Cabletron公司的网管系统软件Spectrum正可担当集中管理的任务。
本方案为降低总体费用，采用了交换式路由模块而不是普通路由模块作为核心设备。
交换式路由模块的性能是普通路由模块的10～100倍，而价格只有后者的十分之一。
网络功能及方案优势
∙IP包的转发速度快。
有第3、4层功能的千兆以太网交换机SmartSwitchRouter是业界性能最好的此类交换机，可以线速进行第2、3、4层数据转发而不丢包，其交换矩阵速度可达32Gbps，第3、4层交换能力超过3000万包/秒。
《NetworkComputing》杂志今年对多厂商的千兆以太网交换机进行了严格测试，结果是SmartSwitchRouter获得最高分，并荣获该杂志为交换机设置的唯一一个“编辑选择奖”。
∙可为不同的应用提供不同级别的服务，并能与Internet协同工作。
本方案采用的各型交换机均支持IEEE802.1p标准，SmartSwitchRouter更具有对应用层的数据流进行控制的能力，可以保证服务质量。
这种交换机还支持RIP、OSPF和BGP协议，并提供广域网和IPoverSDH/SONET接口，可以和Internet协同工作。
∙能支持IP上的话音应用，并透过IP多点组播（IPMulticast）支持视频应用。
本方案所使用的各种交换机均支持IGMPSnooping（IGMP是IP多点组播的工业标准），其中，SmartSwitchRouter更支持DVMRP协议，使IP多点组播更加有效。
∙适应移动的用户和工作组。
网络可以自动调整配置以保证移动用户的原有身份。
所有被采用的交换机均支持IEEE802.1Q标准的虚拟网。
Cabletron先进的网管软件Spectrum可使用户方便地对虚拟网进行管理。
∙SmartSwitchRouter可提供基于硬件的防火墙。
∙SmartSwitchRouter具有每秒400万条第四层数据流的交换能力。
∙SmartSwitchRouter是唯一的同时支持所有RMON和RMON2组的交换机。
∙较低的总体费用
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