中国气象局骨干网络建设工程案例

一、项目介绍
 
    中国气象局骨干网络是中国气象局网络系统的重要组成部分。由于其特殊的地位，其高效运作具有重要意义。因此，有必要应用领先的计算机和通讯技术，建立起先进而实用的信息系统，为气象局的业务运作提供高效的实施工具，为气象局的内部事务提供科学、先进而方便的管理手段。所以其设计方案要充分考虑到系统的先进性、实用性、开放性、扩展性和经济性等原则，以便达到既能满足现实应用，又能保护投资的目的。

中国气象局拓扑图如下所示： 

    中国气象局骨干网络的建设，为整个气象局各子系统提供互连，将各部门、各不同业务的局域网互连在一起，包括后勤服务中心局域网、气象中心资料室局域网、部分巨型机公用存储检索系统、Intranet系统、气象中心局域网和Internet接入网络等。
 
二、方案设计
 
    气象局骨干网络的设计中，基于整体性、先进性、成熟性、延续性、安全性、开放性、实用性、可发展性的原则，采用多层网络体系结构：接入访问网络、核心网络。核心层是网络互联的最高层次，应具有高可靠性、提供冗余保护、提供容错功能。在气象局网络中，核心层是网络交换的主干，它对相互通信是十分重要的；气象局骨干网络的接入访问层，提供各局域网子系统的集中和核心层链路的接入，提供高密度的用户端口及安全、Qos在内的许可控制及地址指派功能。利用网络的高弹性和扩充性，采用多层网络的设计方法，可实现对网络可控的、有序的优化。

    采用模块化和可扩充的网络体系结构来解决网络设计的方面的挑战。多层网络的设计提供了很多优点。包括
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    先进的扩充能力；
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    容错能力。部件更换，提供冗余网络服务；
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    可预测的流量模式。包括各种条件下（正常工作与故障条件）网络的各种行为。

    与设备的冗余能力结合，如热插拔部件，可以提供更大的灵活性和网络增长的潜力。

    在这种体系结构内，接入访问层为各局域网提供千兆的交换端口，并提供到网络核心层的上联链路。并在上行链路采用各种可用的技术，实现负载均衡和冗余链路，使得一旦上行链路出现故障，可以有快速的恢复能力。采用第三层交换技术来划分网段（工作组），提供故障或问题的隔离，使得核心网络免于外围的故障的影响。

    核心网络在各个节点之间提供冗余的、高带宽的交换数据通道，形成网络的核心结构。核心网络中提供第三层交换技术的存在，第三层交换有利于网络的规模调整并为新的多址发送应用提供更好的性能和流量路由。将第三层交换设计在核心网络中，更有利于网络的规模（扩充性）控制和安全控制，在核心网络中将选择高度可靠并具有容错能力的高端网络设备来构建。结合虚网技术，为网络提供更安全、效率更高的应用效果。

    骨干网络是所有在网上运行的应用系统得以发挥作用的基础，一旦网络瘫痪，应用系统无法运行。因而作为骨干网络系统，必须保证足够的持续工作时间。但是任何厂家的任何产品都可能产生故障，我们必须保证在故障发生时能够实时地把系统切换到其它的网络设备上运行，保证整个主干网络不中断。这就要求我们在设计主干网络时必须考虑冗余备份。气象局骨干网络设备采用Cisco公司的网络产品。整个系统采用千兆以太网连接。设备及网络拓扑提供冗余配置提高系统稳定性。

    核心层采用三台Cisco Catalyst 6509组成环形主干，利用EtherChannel技术实现交换机间双千兆物理线路合并为一个逻辑Trunk线路、多端口互联，提供高可靠的交换。如下图所示： 

    接入访问层使用Cisco Catalyst 4003、Catalyst 4006及Catalyst 6506等设备，通过两条千兆线路分别与核心层的不同核心交换机互连，组成多星型拓扑结构，其中一台核心交换机发生故障或一条链路发生故障时，可以自动切换到正常运行的另一台交换机或链路，同时对于各局域网提供高可靠性的接入。如下图所示： 

    网络核心交换机Cisco Catalyst 6509交换机具有3层交换的功能，支持策略虚网(VLAN)。可以在第三层上划分虚网，规划IP子网。提供全网的路由功能。

    网络接入层交换机提供基于端口的VLAN划分，支持802.1Q及ISL协议。通过核心交换机，实现虚拟网络划分，并通过OSPF协议提供虚拟网络间的信息交换。

    各局域网系统通过单独的千兆线路接入骨干网接入层交换机，在网络设计中采用静态路由技术，简化了路由计算，可以获得较高的路由性能。例如：

三、方案特点
 
    在本网络方案中，太极计算机公司股份有限公司采用先进的千兆以太网技术和高性能的Cisco Catalyst系列交换机，设计了先进、可靠的网络结构，为气象局各局域网的互联创造了一个良好的通信平台，其主要特点如下：

高带宽/高性能

    高带宽体现在采用高速的千兆以太网技术，网络核心交换机利用Etherchannel技术绑定2条千兆物理线路为1条逻辑线路进行互联，并且在冗余链路间实行流量的负载均衡。

第三层交换

     通过先进的ASIC设计，使得Catalyst系列交换机具备第三层数据包的线速转发能力，提供强有力的路由能力。

高可扩展性

    从网络设备上讲，Catalyst 6509核心交换机、Catalyst 6500及Catalyst 4000系列接入交换机中具备更高容量交换能力和端口密度的升级能力。

    从网络技术上讲，双链路连接通过负载均衡可以扩展网络的带宽；另外，通过MLT技术，将多条物理线路合并成逻辑的Trunking链路，也可实现网络带宽的扩展。

    从网络结构上讲，核心、分布、访问这样分层次的结构设计，使得网络更易于扩展。无论从规模上增加，还是性能的上的提高，都可以得到较好的效果。

    中国气象局骨干网络无论从网络设备还是结构上的设计，整个网络实现了性能和高可用性的完美结合。

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