宽带城域网总体方案建议书.doc

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1、宽带城域网总体方案建议书宽带城域网总体方案建议书 总体方案建议总体方案建议 二一九二一九年八月八日 第 2 页 共 117 页 目目 录录 1.城域网建设的背景与建设原则城域网建设的背景与建设原则-6 1.1.IP 数据业务特征数据业务特征-6 1.2.宽带网络技术选择宽带网络技术选择-7 1.2.1.IP over ATM-7 1.2.2.IP over SDH -9 1.2.3.IP Over Gigabit Ethernet -10 1.2.4.IP over DWDM-14 1.3.城域网的建设背景城域网的建设背景 -16 1.4.城域网的建设原则城域网的建设原则 -17 2.城域网网

2、络结构城域网网络结构-18 2.1.城域网总体结构城域网总体结构 -18 2.1.1.城域网三层设计结构 -19 2.1.2.城域网二层设计结构 -21 2.2.宽带城域网详细网络结构描述宽带城域网详细网络结构描述 -22 2.2.1.核心层 -22 2.2.2.骨干层 -24 2.2.3.汇接层 -25 情况 1：小区-25 情况 2：智能大厦(Intelligent building)-28 2.3.网络设备选型网络设备选型 -30 2.3.1.Foundry 骨干路由交换机 -30 2.3.2.RedBack 的用户管理系统-32 2.4.网络设计特点网络设计特点 -33 2.5.路由协

3、议与策略路由协议与策略 -34 2.5.1.城域网核心网路由 -34 2.6.网络流量分析网络流量分析 -35 3.城域网业务实现模式城域网业务实现模式-37 3.1.应用业务应用业务 -37 3.2.用户业务分类用户业务分类 -38 3.2.1.专线接入的服务 -39 宽带城域网总体方案建议书 第 3 页 共 117 页 3.2.2.城域网本地服务 -39 3.2.3.局域网互连 -40 4.城域网的安全特性城域网的安全特性-41 4.1.用户的隔离与广播的抑制用户的隔离与广播的抑制 -41 4.1.1.Uplink 隔离 -41 4.1.2.MAC 地址过滤-41 4.1.3.广播包的抑制

4、 -42 4.2.网络安全网络安全 -43 4.2.1.Foundry 交换机的安全特性 -43 5.城域网地址分配城域网地址分配-45 5.1.获取获取 Internet 服务的地址方案服务的地址方案 -45 5.2.获取城域网服务的地址方案获取城域网服务的地址方案 -45 6.VPN 增值服务增值服务-46 6.1.简介简介 -46 6.2.方案方案 1：私有：私有 VLAN 上的上的 VPN-46 6.3.方案方案 2：通过：通过 IPsec 建立建立 VPN-47 相应 VPN 产品介绍-49 6.4.方案方案 3： 通过通过 PPPoE 建立建立 VPN -54 7.城域网服务质量保

5、证城域网服务质量保证-56 7.1.高性能高性能 -56 7.2.带宽管理带宽管理 -56 7.2.1.固定的流速限制 -56 7.2.2.自适应速率限制 -57 8.用户管理和计费系统用户管理和计费系统-58 8.1.MIND 计费系统介绍计费系统介绍 -58 8.1.1.概述 -58 8.1.2.计费系统的总体结构 -58 8.1.3.业务管理 -60 8.1.4.用户管理 -60 8.1.5.用户认证 -62 宽带城域网总体方案建议书 第 4 页 共 117 页 用户接入层认证 -62 8.1.6.计费管理 -62 接入层计费 -63 增强的资费引擎 -64 8.1.7.结算 -64 网

6、内结算 -64 网间结算 -64 8.1.8.出帐 -65 8.1.9.其他功能 -65 系统管理 -65 远程营业系统 -66 用户自助系统 -67 统计分析 -67 8.2.城域网用户业务类型城域网用户业务类型 -68 8.2.1.对 Internet 接入用户基于 RADIUS 计费-68 8.2.2.固定租用费率 -68 8.2.3.基于 SNMP 的 IP 计费 -69 8.3.计费系统软硬件需求计费系统软硬件需求 -69 8.3.1.系统介绍 -69 8.3.2.总体要求 -70 8.3.3.RTS-70 8.3.4.可选计费客户端 -71 8.3.5.WEB 客户端 -71 8.

7、3.6.数据库服务器 -72 8.4.本期工程详细系统配置本期工程详细系统配置 -75 9.网络管理系统网络管理系统-76 9.1.简介简介 -76 9.2.配置配置 IP-78 9.3.分配系统级别参数分配系统级别参数 -79 9.4.监视系统信息监视系统信息 -79 9.5.配置配置 FSRP(BigIron)-80 9.6.配置配置 Multicast -80 9.7.配置配置 OSPF-82 10.安全管理系统安全管理系统-84 宽带城域网总体方案建议书 第 5 页 共 117 页 11.城域网应用系统城域网应用系统-89 11.1.Web Cache 缓存系统缓存系统-89 11.1

8、.1.前言 -89 11.1.2.系统方案描述 -90 Transparent Cache 技术-90 Cache Load Balance 技术-92 Cache Fail Over-92 分层的 Web Cache 结构-93 CDN 应用 -93 系统配置 -95 11.2.WWW 服务系统服务系统-95 11.3.Email 服务系统服务系统-96 11.3.1.总体需求分析 -96 建设原则 -96 需求分析 -97 邮件系统建设方案 -97 11.4.VOD 和流式媒体服务系统和流式媒体服务系统-99 11.4.1.前言 -99 11.4.2.NetCache Server Acc

9、elerator 技术简介-100 11.4.3.视频点播系统增强解决方案-105 流媒体系统的简介-105 视频点播系统增强解决方案-106 网络的安全性-111 网络的易管理性与易维护性-112 易维护性-114 Log 信息和计费 -115 内容管理-116 宽带城域网总体方案建议书 第 6 页 共 117 页 1. 城域网建设的背景与建设原则城域网建设的背景与建设原则 1.1.IP 数据业务特征数据业务特征 在通信技术、计算机技术和网络技术飞速发展的今天，尤其是以 Internet 的发展为主导的信息时代，世界各国都在积极发展本国的信息高速公路。技术 上的推陈出新，又使人们在众多的选择

10、面前显得有点无所适从。目前 Internet 网上的业务仍以非实时的 IP 数据业务为主，要想有效地支持 IP 业务，必须了 解其业务的特征。与传统的话音业务相比，IP 数据业务有三个明显的特点： 第一，IP 数据业务流量呈现自相似性。即不管在一个给定的物理链路上同 时存在多少业务，其流量都具有同样的特性，相比之下，话音业务用户越多， 其业务流越平滑。而 IP 数据业务负荷峰值远远高于传统的话音电路。于是，对 于高平均峰值与平均负荷比的 IP 业务，IP 网络必须具有高疏导能力，以减少 IP 业务拥塞，不丢失 IP 数据包。为此，一种可能的解决方案是提供网络缓存或 增加缓存器的容量，以消除波峰

11、和波谷。然而，大容量的缓存器有可能造成业 务传送的延时。而对于含有实时流的多媒体业务，这显然不是一种很好的做法。 因此更宽的带宽便是另一种合理的解决方案。对于需要较好服务质量要求的业 务，采用独享带宽的方式也是最直接有效的。 第二，在多数 IP 网链路上收方、发方通道间存在着传送数据的严重不对称 性。数据流呈现非对称性的原因在于各地区之间信息化发展的不平衡。比如现 在信息源大部分在美国，势必造成数据传送的严重不对称性。结果是，在 Internet 网络中，相当数量的带宽，有时能达到 50，都是闲置的，而在其它 部分业务却是异常繁忙，带宽告罄。对于这种情况，我们可以采用在出口配置 大容量缓存的方

12、式，缓解收发不平衡的现象。 第三，IP 网上的业务流不仅受限于网络本身，还受限于服务器拥塞。美国 贝尔实验室的分析表明，超过 50的浏览器拥塞是由服务器引起的。服务器拥 塞问题最终依赖于带宽的增加和 CPU 处能力的改进，如果 WDM 的引入导致传 输链路带宽增长的速度快于 CPU 性能增长的速度，那么，在未来的网络上，由 宽带城域网总体方案建议书 第 7 页 共 117 页 于信息的处理速度慢而导致的拥塞将成为主要制约因素。 从 IP 数据业务的特征可以看出，未来 IP 网络的发展应着重从承载设备处 理速度，流量控制，网络带宽等几方面来考虑。 1.2.宽带网络技术选择宽带网络技术选择 新一代

13、宽带 1P 网络要建立在现有的网络技术基础上，建立在当前最先进的 网络传输技术基础上。自二十世纪九十年代以来，陆续出现并大量应用的宽带 网络技术主要有 IP over ATM（也称为 IP+ATM） 、IP over SONET/SDH、IP over DWDM、IP Over Gigabit Ethernet 等，下面分别介绍这几种技术的特点，并 进行比较。 IP 0ver ATM，融合了 IP 和 ATM 技术特点，发挥 ATM 支持多业务、提供 QoS（服务质量保证）的技术优势。IP over SDH，直接在 SDH 上传送 IP 业务， 对 IP 业务提供了完善支持，提高了效率。而 I

14、P over DWDM，采用高速路由交 换机设备和 DWDM（密集波分复用）技术，极大地提高了网络带宽，对不同码 率、数据帧格式的业务提供全面支持。IP Over Gigabit Ethernet，采用直接基于 光纤的 Gigabit Ethernet 或 10G Ethernet 网络，直接在光纤上传送以太网信息， 提供 IP 业务的支持。 1.2.1. IP over ATM IP over ATM 的基本原理和工作方式为：将 IP 数据包在 ATM 层全部封装 为 ATM 信元，以 ATM 信元形式在信道中传输。当网络中的交换机接收到一个 IP 数据包时，它首先根据 IP 数据包的 IP

15、 地址通过某种机制进行路由地址处理， 按路由转发。随后，按已计算的路由在 ATM 网上建立虚电路（VC） 。以后的 IP 数据包将在此虚电路 VC 上以直通（Cut 一 Through）方式传输，直到下一个 路由器，从而有效地解决了 IP 网络中路由器的瓶颈问题，并将 IP 包的转发速 度提高到交换速度。 实现 IP over ATM， 把相应的解决方案分为两种模型：重叠模型和集成模 型。 重叠模型 宽带城域网总体方案建议书 第 8 页 共 117 页 重叠模型的实现方式主要有：IETF 推荐的 IPOA、CIPOA（C1assic IP Over ATM） 、 ATM Forum 推荐的 L

16、AN 仿真（LANE： LAN Emulation）和多协议 MPOA 等（MPOA： Muti-Protocol over ATM） 。重叠技术的主要思想是：IP 的 路由功能仍由 IP 路由器来实现，需要地址解析协议 ARP 实现 MAC 地址与 ATM 地址或 IP 地址与 ATM 地址的映射。而其中的主机不需要传统的路由器， 任何具有 MPOA 功能的主机或边缘设备都可以和另一设备通过 ATM 交换直接 连接，并由边缘设备完成包的交换即第三层交换。 重叠模型的信令标准完善成熟，采用 ATM ForumITU-T 的信令标准，与 标准的 ATM 网络及业务兼容。但该技术对组播业务的支持仅

17、限于逻辑子网内 部，子网间的组播需通过传统路由器，因而对广播和多发业务效率较低。 集成模型 集成模型的实现技术主要有：Ipsilon 公司提出 IP 交换（IP Switch 技术） 、 Cisco 公司提出的标记交换（Tag switch）技术、IBM 公司设计的 Aggregate Route-Based IP Switching(ARIS)、Lucent/Cascade/Ascend 公司推出的 IP Navigator、日本东芝公司开发的 Cell Switching Router(CSR)和 IETF 推荐的 MPLS 技术。集成模型的主要思想是：将 ATM 层看成 IP 层的对等层

18、，将 IP 层 的路由功能和 ATM 层的交换功能结合起来，使 IP 网络获得 ATM 的选路功能。 ATM 端点只需使用 IP 地址标识，从而不需要地址解析协议。该技术传输 IP 数 据包效率较高，且不需地址解析协议。但目前标准还未完成，与标准的 ATM 技术结合不是很好。 从以上分析可以看出，IP Over ATM 具有以下特点： 优点： （1）由于 ATM 技术本身能提供 QoS 保证，因此可利用此特点提高 IP 业 务的服务质量。 （2）具有良好的流量控制均衡能力以及故障恢复能力，网络可靠性高。 （3）适应于多业务。 （4）对其它几种网络协议如 IPX 等能提供支持。 缺点 （1）对

19、IP 路由的支持一般，IP 数据包分割加入大量头信息，造成很大的 宽带城域网总体方案建议书 第 9 页 共 117 页 带宽浪费（一般为 2030） 。 （2）在复制多路广播方面缺乏高效率。 （3）由于 ATM 本身技术复杂，导致管理复杂，在扩展性方面最大的问题 还是对于两个分立的网络进行管理的复杂性。IP 和 ATM 基于完全不用的协议 体系（无连接和基于连接） ，它们都有其各自的地址模型、路由协议、信令协议 和资源分配方案。在一个基于分组的网络环境中实现 IP Over ATM 是很困难、 很复杂的。 （4）PVC 的 N2 问题严重限制的网络的可扩展性。 （5）由于闭合网的结构（完全网状

20、连接）造成对内部网关 IGP 的较大压 力。 （6）由于 ATM SAR 限制了接口的带宽，目前 ATM 接口最大带宽为 622Mbps，并且由于 ATM SAR 的局限性很难提高接口速率。 1.2.2. IP over SDH IP Over SDH 以 SDH 网络作为 IP 数据网络的物理传输网络。它使用链路及 PPP 协议对 IP 数据包进行封装，把 IP 分组根据 RFC1662 规范简单地插入到 PPP 帧中的信息段。然后再由 SDH 通道层的业务适配器把封装后的 IP 数据包 映射到 SDH 的同步净荷中，然后向下经过 SDH 传输层和段层，加上相应的开 销，把净荷装入一个 SD

21、H 帧中，最后到达光层，在光纤中传输。IP over SDH，也称 Packet over SDH（PoS） ，它保留了 IP 面向无连接的特征。 支持 IP over SDH 技术的协议、标准和草案主要有： PPP 协议 PPP 协议（即 IETF FRC1661：The Point-to-Point Protocol 和 RFC2153：PPP vendor Extension 是一个简单的 OSI 第二层网络协议。其标头只有两个字节，没 有地址信息，只是按点到点顺序，面向无连接。PPP 协议可将 IP 数据包切成 PPP 帧（符合 RFC1662：PPP in HDLC-Link Fam

22、ing）以满足映射到 SDHSonet 帧结构（符合 RFC1619：PPP over SDH）上的要求。 简化的数据链路协议（SDL） 宽带城域网总体方案建议书 第 10 页 共 117 页 在 IPPPPHDLCSDH 中，使用的基于 HDLC 的帧定界协议存在一些 问题，主要表现在：用户使用 HDLC 帧时，网管需要对每一个输入、输出字节 都进行监视。当用户数据字节的编码与标志字节相同时，网管需要进行填充、 去填充操作。 为此，Lucent 提出了简化数据链路协议 SDL。SDL 用户对同步或异步传送 的可变长的 IP 数据包进行高速定界，可适用于 OC-48STM-16 以上速率的 IP over SDH。 SDL 协议主要应用于点到点的 IP 传送，可以用于任何类型的数据包（如 IPv4、IPv6 等） 。与 HDLC 相比，SDL 更容易应用于高速链路，并且可能提供 链路层的 QoS。 从以上分析可以看出，IP over SDH 具有以下特点： 优点： （1）对 IP 路由的支持能力强，具有很高的 IP 传输效率。 （2）符合 Int