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摘 要： 摘要：針對電網(wǎng)公司主干數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需求特點，為保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不會因為單點故障而中斷，在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用具有冗余特點的三層體系結(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：針對電網(wǎng)公司主干數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需求特點，為保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不會因為單點故障而中斷，在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用具有冗余特點的三層體系結(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)進行有機結(jié)合。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計,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，電纜的長度不斷增加，電纜運行維護工作面臨著巨大壓力。而電力企業(yè)對高壓電纜的管理還處于對運行狀況進行定期巡視和檢查，故障后進行檢修的階段，不僅耗費人力物力，而且使用肉眼觀察故障點使得，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)不會因為單點故障而中斷是主干數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計需要考慮的主要問題。因此，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要在網(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)進行有機結(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)計與實現(xiàn)
1.1網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計
網(wǎng)絡(luò)拓撲即網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)形狀，其將物理網(wǎng)絡(luò)的布局通過幾何學(xué)上的點、線、面形式抽象表達，因此，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(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。目前常見的網(wǎng)絡(luò)拓撲主要有總線型拓撲、星型拓撲、環(huán)型拓撲、樹型拓撲、網(wǎng)狀拓撲等。
總線型拓撲網(wǎng)絡(luò)是使用同軸電纜將所有工作站連接起來，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，避免信號反彈所產(chǎn)生的干擾，所有工作站地位平等，無中央控制節(jié)點，信息發(fā)送采用CSMA/CD的廣播方式，隨著通信的節(jié)點增加，沖突概率也隨之增加。
星型拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是各個工作站節(jié)點通過光纖或者雙絞線連接至中心節(jié)點，中心節(jié)點一般為交換機，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，但其存在單點故障的風險。環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是通過通信介質(zhì)，將所有工作站節(jié)點連接成環(huán)型，數(shù)據(jù)通過自舉控制方式沿著環(huán)型的一個方向在各個節(jié)點間傳輸，這種組網(wǎng)方式存在不易擴充、單點故障和維護較難的問題。
樹型拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)屬于分級控制網(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)狀拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是各個工作站點通過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，維護比較復(fù)雜。綜上所述，本文主干網(wǎng)絡(luò)采用基于樹型的三層體系架構(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，在國家核心層、省級匯聚層采用了雙核心及上下行設(shè)備分開的架構(gòu)設(shè)計，同時省級和地市節(jié)點具有城域網(wǎng)匯聚接入、專線匯聚及接入的功能。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(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高端路由器，其主控板、業(yè)務(wù)板、電源都要進行冗余備份，來保證電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
網(wǎng)絡(luò)拓撲中采用的IRF[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路由設(shè)備通過IRF端口關(guān)聯(lián)在一起，從邏輯上形成一臺虛擬設(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)路的風險，便于后期維護與管理。
1.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)
依據(jù)上述設(shè)計，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)采用MPLS(多協(xié)議標簽交換)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。MPLS利用路由信息建立基于標簽的虛擬轉(zhuǎn)發(fā)連接，這樣的優(yōu)勢在于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)點主要包括三類[4]，分別為入節(jié)點(Ingress)、中間節(jié)點(Transit)、出節(jié)點(Egress)。入節(jié)點負責為進入MPLS網(wǎng)絡(luò)的分組添加標簽，中間節(jié)點依據(jù)標簽沿著一系列的標簽交換路由構(gòu)成標簽交換路徑，將分組輸送給出口路由，出節(jié)點負責剝離分組標簽，從而轉(zhuǎn)發(fā)給目的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。主干網(wǎng)絡(luò)中MPLS中使用的標簽分發(fā)方式有兩種：
(1)下游自主方式：對于一個特定的等價轉(zhuǎn)發(fā)類，下游標簽交換路由為該等價轉(zhuǎn)發(fā)類分配標簽，并主動將標簽通告給上游的標簽交換路由。
(2)下游按需方式：對于一個特定的等價轉(zhuǎn)發(fā)類，上游標簽交換路由請求下游標簽交換路由為該等價轉(zhuǎn)發(fā)類分配標簽，下游標簽交換路由收到請求后，為該等價轉(zhuǎn)發(fā)類分配標簽并告知上游的標簽交換路由。
主干網(wǎng)絡(luò)中的MPLSVPN由三部分構(gòu)成：(1)用戶網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備：該設(shè)備通過結(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)，負責與VPN用戶建立連接和維護連接，并與其他對等設(shè)備建立標簽交換路徑。(3)骨干設(shè)備：該設(shè)備具備MPLS轉(zhuǎn)發(fā)能力，根據(jù)外層標簽進行MPLS轉(zhuǎn)發(fā)，無須創(chuàng)建VPN用戶及相關(guān)表項的維護。
2主干數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實現(xiàn)
存儲體系架構(gòu)從最初的DAS(Direct-AttachedStorage)，經(jīng)過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，其使用一個專用的存儲服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)直接相連，通過NFS或CIFS對外提供文件級訪問服務(wù)，因此，NAS是一個優(yōu)越的存儲方案。
SAN是存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的一種架構(gòu)，其通過網(wǎng)絡(luò)方式連接存儲設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)器，這個網(wǎng)絡(luò)專用于主機和存儲設(shè)備之間的訪問，當有數(shù)據(jù)的存取需要時，數(shù)據(jù)可以通過存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)器和后臺存儲設(shè)備之間高速傳輸，同時數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)塊I/O的形式在IP網(wǎng)絡(luò)上進行傳輸。iSCSI協(xié)議是一種IP存儲網(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報文，實現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)上的塊級數(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。同時也是SCSI技術(shù)的延伸，通信機制使用發(fā)起端和目標端的方式建立連接，認證機制采用基于名字的方式。本方案采用基于iSCSI技術(shù)的IPSAN存儲架構(gòu)[5]。
核心存儲設(shè)備使用高端萬兆存儲IX3040，屬于10Gb以太網(wǎng)iSCSI技術(shù)的高端萬兆存儲產(chǎn)品，其內(nèi)部采用萬兆(12Gb)交換體系。而連接主機的前端接口則可根據(jù)不同需要分別為多千兆匯聚萬兆或萬兆以及FC/千兆/萬兆混合，從而保證了萬兆存儲的實際應(yīng)用的可行性。存儲支撐的業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括重點數(shù)據(jù)存儲備份、OA應(yīng)用、FTP應(yīng)用等，剩余存儲空間供今后新增業(yè)務(wù)使用。為了提高系統(tǒng)的可靠性，可設(shè)置2臺陣列實現(xiàn)數(shù)據(jù)互備，且分布在不同地理位置，實現(xiàn)互備容災(zāi)。
3結(jié)論
針對電網(wǎng)公司主干數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需求特點，為保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不會因為單點故障而中斷，在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要在網(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)進行有機結(jié)合。
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