“互聯網+”時代網絡拓撲架構設計及優化

貴州省信息中心　張貴軍

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“互聯網+”時代網絡拓撲架構設計及優化

貴州省信息中心張貴軍

隨著互聯網技術的快速發展和進步，其已經在多個領域得到了廣泛普及和使用，構建了云計算平臺、IDC數據中心等，為信息化應用服務提供了邏輯業務支撐。為了適應現代信息化系統功能多、數量大、用戶訪問頻次多等情況，亟需構建一個較好的網絡拓撲架構并且對其進行優化，適應現代大數據、云計算用戶訪問需求。

“互聯網+”；網絡拓撲；云計算；智能存儲

1.引言

隨著互聯網技術的快速發展和進步，其已經在電子政務、電子商務、金融證券、電力通信等領域得到廣泛普及和使用，取得了顯著的應用成效。隨著互聯網技術的快速發展，網絡拓撲架構已經經歷了網狀、星型、總線型和混合型架構，同時也引入了分布式計算、云計算、智能存儲等技術，開始向智能拓撲架構發展，以便能夠保證網絡應用數據存儲、訪問和加工［1］。論文詳細地分析了網絡拓撲架構發展現狀，同時針對網絡拓撲架構引入優化技術，包括云計算虛擬化技術、優先級存儲技術、標準化建設技術等，為網絡組建提供參考。

2.“互聯網+”時代網絡拓撲架構現狀

隨著信息化技術的發展和進步，人們已經進入到了“互聯網+”時代，網絡拓撲架構經過多年的發展，也誕生了多種類型。

（1）光纖網絡拓撲架構。光纖網絡利用光纖傳輸數據，是一種有線網絡，因此光纖網絡拓撲架構在設計時多采用總線型、星型、網狀等架構，并且隨著廣域網絡的發展和進步，目前許多大型網絡開始采用混合架構模式，比如局域網采用星型拓撲架構，兩個局域網之間采用總線型拓撲架構進行連接［2］。

（2）傳感器網絡拓撲架構。目前，傳感器網絡在電力通信、環境監測、智能制造等領域得到廣泛應用，許多傳感器設備部署在生產設備、監控街道、海洋森林等場景，利用無線網絡構成數據傳輸平臺，網絡拓撲架構多采用自組織網絡架構，這樣可以確保設備隨時加入、刪除，保證數據通信［3］。

目前，有線網絡、無線網絡在數據傳輸、轉發和保存過程中，傳統的網絡架構已經無法適應大數據、移動計算、智能存儲需求，因此亟需引入先進的網絡技術優化網絡拓撲結構，實現網絡分層管理，確保網絡高效通信。

3.“互聯網+”時代網絡拓撲架構優化設計

“互聯網+”時代，網絡拓撲架構承載的數據、業務更多，為了能夠實現網絡資源、數據和業務的融合管理，網絡拓撲架構優化內容包括以下幾個方面：

（1）數據信息和應用業務程序邏輯獨立。網絡拓撲架構的設備承載的應用程序和用戶數量數以千萬計，不同的用戶需要訪問關聯的數據，因此網絡設備亟需采用先進的應用程序和數據隔離技術，以保證用戶信息的完整性、邏輯獨立性，保證應用進程、動態鏈接庫、應用內容能夠獨立運行，不會影響其他服務器或應用程序的執行［4］。

（2）數據動態遷移。互聯網保存的信息量非常多，為了能夠提高用戶服務水平和網絡設備使用的經濟效率，網絡設備存儲空間劃分為不同的訪問優先級，建設的成本也不同。一般來講，網絡設備可以判斷用戶程序和數據的訪問頻次，根據訪問頻次實現動態遷移，將訪問頻次較高的數據放置在優先級較高的位置，同時也可以將訪問頻次減少的數據遷移到優先級較低的位置［5］。

（3）數據透明訪問。網絡設備建設過程中，為了提高數據傳輸、交換和共享能力，網絡設備建設采用的技術更多，比如采用ESB（企業數據交換總線）技術可以注冊多種業務，這些業務可以實現異構系統數據共享；利用Mapreduce技術實現數據的分片存儲，能夠提高系統的利用率，進一步改善網絡設備數據遷移能力。

（4）信息設備資源虛擬化管理。大數據時代，網絡設備建設最為關鍵的技術是虛擬化，虛擬化可以提高網絡設備硬件利用率，并且能夠降低網絡設備硬件的購買容量，把應用程序及其運行所需的數據獨立出來，按照不同的分配策略賦予用戶邏輯存儲空間，這樣就可以均衡網絡設備數據的負載，實時地監控數據資源的使用狀態，改進數據中心的利用率。

因此，為了能夠實現上述目標，網絡機房優化可以從以下幾個方面開展。

（1）基于云計算虛擬化網絡軟硬件資源，按需提供服務，提高用戶接入量。云計算可以把網絡信息化平臺劃分三個層次，分別是應用服務層、管理層、基礎設施服務層。網絡應用層可以為用戶提供云平臺接口，只需要分配一個賬號和密碼，盡可訪問云端資源。網絡管理層是應用服務層和基礎設施服務層之間傳輸紐帶，其提供上下通信、資源調度監控、服務器負載管理、用戶訪問管理、應用服務管理、計費管理和安全管理等，以便系統能夠實現高性能服務，提高用戶使用感知。網絡基礎設施服務層可以管理底層通信、數據存儲、應用服務器等硬件資源，并且將資源虛擬化，以保證用戶訪問系統擁有足夠的資源。

（2）采用先進的三層網絡拓撲架構。光纖網絡拓撲設計可以采用三層網絡架構，分別是數據核心交換層、單元交換子層和服務器層。光纖網絡系統組網采用層次化設計原則，將不同的功能和應用部署于不同的層面，便于管理和數據交流，易于對故障點做出準確判斷和解決故障。網絡的數據核心交換層可以管理網絡的核心資源，優化骨干網絡的數據傳輸，構建一個帶寬較高的通信網絡，提高網絡的可靠性。網絡的單元交換子層可以按照不同的科室、部門，也可以根據不同的MAC地址、IP地址等劃分網絡傳輸單元，每一個單元都可以支持VLAN功能，保證網絡的靈活性和易管理性。機房網絡承載的業務較多，每一類業務都包括海量的數據資源和應用程序，因此可以按照邏輯業務請求將相關的處理結果集成封裝在一起，反饋給用戶。

（3）采用先進的網絡拓撲架構設計標準。目前，網絡拓撲架構設計雖然沒有制定統一的標準，但是經過多年的實踐探索，網絡拓撲架構設計采用的等級標準體系為TIA-942體系，具體的標準等級分別是T4、T3、T2、T1四個層次。網絡拓撲架構設計采用不同的等級產生的建設和運維成本不同，存在較多的差異，大數據環境下可以采用多樣化的建設標準，分別是T4和T3標準，這樣就可以實現網絡平臺的層次化，既降低平臺建設成本，同時實現多層次、個性化定制功能。

4.結束語

隨著4G通信網絡、光纖網絡的快速發展和應用，網絡應用引入了先進的云計算、大數據、透明計算和智能存儲技術，為了能夠實現網絡資源、應用程序的融合，可以利用虛擬化、分層化、標準化管理技術設計網絡拓撲架構，結合對大數據的數據遷移、動態評估技術等構建一個優先級分層的機房網絡管理平臺，利用模塊化原則將各個模塊集成在一起，實現集中化建設模式和大規模部署，最大限度地發揮網絡應用需求。

［1］趙海，蔡巍，王進法，等.能源互聯網架構設計與拓撲模型［J］.電工技術學報，2015，30（11）:30-36.

［2］豆培培，何涇沙.基于網絡拓撲的動態時延估算模型的研究［J］.電子設計工程，2014，22（10）:111-113.

［3］王紅劍，裴昌幸，朱暢華，等.一種基于DNMAI架構的網絡拓撲發現方法［J］.計算機應用研究，2014，24（3）:234-237.

［4］李康.基于B/S架構的網絡拓撲發現系統的研究與設計［J］.科技信息，2010，02（23）:111-112.