千兆位以太网走进高校实验室

    广东省高等教育厅经济与管理重点实验室定位于"教学提高型"的共用性示范实验室，它立足广东商学院，面向广东省高校经济类、管理类高年级本科生和研究生，提供先进的虚拟现实教学实验系统，设计有管理信息系统、统计与预测决策、金融模拟系统、电子商务4个功能分室和1个教师专用室，配备先进的计算机网络系统和多种专业水平的管理软件及经济信息资讯系统，是面向21世纪的新型实验室。

一、实验室网络应用需求分析

1、网络应用分类
    我们重点实验室的网络应用如附表所示。
附 表

2．网络应用的特征分析
    以经济与管理专业软件为主，应用方面的多样化决定了软件构成的多样化。应用软件包括管理类软件、经济分析类软件、金融资讯类软件、电子商务类软件、多媒体课件和系统开发平台。

    需要传输多媒体信息，内部信息流量大。实验教学系统以构建模拟系统为主，多数实验项目需要在网络系统上构造模拟系统，由软件、案例、数据、图表、图像及音频等构成模拟环境。

    用于规模教学，系统应符合教学特征。教学过程同企业生产流水线一样对网络系统连续运转有要求，否则就会打乱教学计划，影响教学进度。学生学习中对系统进行设置操作和误操作是必然存在的，并且这类操作大大超过社会上实际的应用系统，作为一个教学的网络系统，不能忽视IP复用和广播风暴对网络性能的影响等问题。

    提高设备使用率和投资效益。该实验室虽然逻辑上划分为几个功能分室，但并没有物理地固定某个机房就是某个分室。这样做的目的是提高设备使用率。这就需要网络系统能够方便地组织虚拟网，合理分配网络流量，并根据需要实现各虚拟网间的连接。同时，要考虑现有资源和便于维护管理等问题。

   拥有近300个工作站，同时开机率高，需要在网络系统上同时运行多种应用，要求网络系统有较高的带宽和吞吐能力。

二、系统方案选择
1．布线方式选择
   由于本系统所有信息点集中在一幢大楼内，最远的信息点与中心配线架的距离在90m范围内，采用集中布线在技术上是完全允许的，这样只需要在中心机房设置一个配线架，所有信息插座直接连接到中心配线架上。相反，分散布线需要在每个机房各设置一个配线架，中心配线架与各机房配线架之间铺设光纤和设置光纤连接部件。因此，在此项目中采用集中布线较之分散布线有3个好处。一是所有设备都在主机房内，便于管理和维护，易于保障主机设备系统对环境指标的要求，便于网络系统跳接和重组。二是由于只需用光纤跳线连接中心交换机和工作组交换机，而不需要在中心机房与各机房之间铺设光缆和设置光纤连接部件，还可以使不同机房的信息点能连接到同一台工作组交换机上，充分利用工作组交换机的端口，减少设备台数，可以有效地降低系统的造价。三是美观大方。

2.骨干网技术的选择
   由于实验室网络系统要求同时运行多种网络应用，并支持多媒体，因此骨干网应有高带宽。在充分考虑广东省高教厅对经济与管理重点实验室硬件系统"两年先进，五年可用"的建设原则，以及满足应用需要和适应网络技术发展趋势3个方面的问题后，我们选择了千兆位以太网，原因是它以低廉的价格提供高带宽、良好的兼容性和管理的简单性并且能保证服务质量QoS。

三、实验室网络系统构成
   广东省高等教育厅经济与管理重点实验室网络结构拓扑图请参见附图。

1.采用集中式布线。即只在主机房设立中心配线架，各分室的所有信息点都直接连接到中心配线架上。

2.采用千兆以太网骨干，10/100Mbps自适应交换到桌面。

3.选用一台7槽口的3Com CoreBuilder 9000作为中心交换机，配备1个CB 90009槽口的1000Base-SX千兆位以太网第二层交换模块(3CB9LG9MC)、1个CB 9000 12端口的10/100Base-TX第三层交换模块(3CB9RF12R)和1个CB 9000930WAC共享电源(3CB9EP9)。选用3Com SuperStack Ⅱ Switch 3300作为工作组交换机，每2台用堆叠电缆(3C16965)堆叠起来，全部工作组交换机共有5条1000Base-SX选件模块(3C16975)上连到中心交换机，总带宽为5×1Gbps全双工，通过10/100Mbps自适应交换机和3C905B-TX网卡交换到桌面，实现每个信息点100Mbps带宽。

4.采用2台HP NetServer LH4作主服务器。考虑到软件多样性和来源多样化，选4台P Ⅱ 400服务器做工作组服务器。

5.通过广东商学院校园网连入中国教育科研网，实现Internet连接。

四、多媒体传输问题的解决

    多媒体传输问题的核心是保证带宽和减少时延。本网络系统采用千兆位以太网作为骨干网，同时每个信息点都用100Mbps的交换机连接，因此它有充裕的带宽，实际上不需要带宽管理也能保证多媒体传输。解决多媒体传输问题的另一项措施是选择3Com CoreBuilder 9000和Switch 3300，它们都支持工业标准IEEE 802.1P级别标记和IGMP侦测，且具有支持多媒体应用的QoS和CoS（服务分级）能力。

五、虚拟网的构建和网络的可管理性

1.虚拟局域网的构建
    虚拟局域网（VLAN）对大型网络非常重要。CoreBuilder 9000和SuperStack Ⅱ Switch 3300都具有VLAN功能，并支持802.1QVLAN标记。802.1Q在以太网帧的帧头中增加了一个新的"标记"字段，用于记载该帧属于哪一个VLAN。按照802.1Q标准，VLAN成员在系统一级定义。本网络系统可以分成多个逻辑子网，一个逻辑子网可以是一个真实的物理LAN，也可是由交换机设置的VLAN。不同VLAN之间在数据链路层(第二层)是互不连通的，当他们需要互相访问时，必须通过路由器或具有路由能力的交换机（第三层交换机）使它们在网络层(第三层)连接起来。该系统中所采用的3Com CoreBuilder 9000具有第三层路由模块，不需要附加路由器，VLAN之间的通信在CoreBuilder 9000交换机内部即可解决，能够建立跨过多台交换机而在整个网络中起作用的VLAN。

2.网络可管理性
    由于该网络系统是供学生进行实验用的，网络管理更显重要。我们的认识是：第一，千兆以太网本身管理技术并不复杂。第二，配备3Com Transcend Enterprise Manager for Windows网管软件进行管理，提供流量、错误、广播、利用率等性能分析的图表，是优化网络环境、提高网络整体性能的可靠手段。使用该网管软件有助于及时发现网络潜在故障的根源，在故障发生后能尽快查明原因。

    第三，3Com CoreBuilder 9000和SuperStack Ⅱ Switch 3300都支持基于Web的网管，无论网络管理者身在何处，只要有Web浏览器可用，就可以对网络设备进行基本的管理。第四，3Com交换机提供基于802.1Q标准的VLAN功能，中心交换机CoreBuilder 9000具有第三层路由能力，网络划分成多个VLAN之后，可降低IP复用和广播风暴造成的影响，因此也减轻了网络管理任务。第五，采用集中式布线，便于网络系统的管理、跳接和重组。

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