實驗室超高速局域網的設計與實現

孫立

摘要 現如今，計算機網絡系統已經普遍的應用于實驗室各種研發工作中，可以對所研發的項目進行精準的控制。不同于高速無線局域網標準IEEE8 02. lln，超高速無線局域網標準IEEE802. llac，有著吞吐量提升的優越性，可以解決局域網中業務作用信息量過大時造成的沖突。近些年來，對于實驗室超高速局域網的設計已經越來越被人們所重視。

【關鍵詞】超高速局域網 實驗室 網絡設計優化

1 前言

實驗室計算機局域網是在實驗室工作范圍內將所需的獨立設備連接到一起工作的網絡系統。便于統一控制和管理，可以達到資源共享的同時減輕了設備維護的工作量。而超高速局域網絡的建立，可以提升工作效率，增大信息容量，提高速率，縮短時間，減少功耗等優點。進而使得科研工作能夠定位更精準，計算工作更精密，控制更精細，給科研工作帶來了許多便利。所以實驗室超高速局域網絡的建立是每個實驗室建立必不可少的組成部分。

2 實驗室超高速局域網的組建與設計

2.1 超高速局域網絡設計原則

局域網設計應該以信息的高速處理運算及共享為主。局域網絡不僅僅有對科研項目的控制運算等作用外，還應該兼有各個部門、科研小組之間的聯動、互動、協調作用。除了高速的運算和信息處理外，還應該有能夠對科研項目成果及資料的共享、保存及加密處理等作用。

2.2 實驗室超高速局域網設計要求

局域網設計應根據實驗室實際的科研工作成員人數，網絡需求量及數據吞吐量等進行實際的考慮設計。應該要滿足高強度、高速度、高質量、多元化等局域網絡業務要求。其中對于所查詢的資料的圖像、聲音、數據等進行高效的處理，設計時應該先著重與某個單體科研項目的網絡需求設計，在從整體上調整。此外，局域網應該采取樹狀、多層分布靈活性的拓撲結構。通過三四層的光網絡結構，能夠很好的將實驗室局域網絡與外部其他網絡連接完成信息共享。在外部設立獨立的管控機制，便于對實驗室中的網絡發生突發狀況時進行統一管理或斷開，并對數據庫及核心交換機等進行統一的數據管理。

2.3 實驗室超高速局域網設計關鍵技術

局域網絡的設計，采取OSPF路由協議及NET技術。OSPF是一種常見的鏈式路由，由于其他的路由協議受技術限制的問題，對于實驗室這種光節點眾多，支鏈眾多的超高速局域網中并不適合。OSPF路由間的相互交換協議，能夠為實驗室提供良好的全網絡的拓撲結構，便于后期的管理和維護。同時OSPF具有速度快、占用資源少、方便在多節點多層級的超高速網絡中架設等優勢。

2.4 實驗室超高速局域網設計接入層

為了確保網絡通訊的穩定及流暢。在設計局域網寬帶資源時，應該保證內部網絡主干能力有一定的沉冗量，可以保證即使多臺計算機同時使用時，也能提供穩定的網絡服務。核心設備的選取都應該在標準之上，剩余的部分處理功率作為備用，方便日后的升級改造或用于突發情況。

2.5 實驗室超高速局域網核心服務器的選擇

實驗室局域網因其工作的特殊性，核心服務器應該具有強大的運算能力，對大量數據的吞吐能力，穩妥高效的數據存儲能力等。所以在軟硬件的選擇上都要嚴格要求，處理器、內存的選擇都要根據實際情況進行選擇，固態硬盤、服務器系統的選擇都應該及時的更新換代。核心服務器除了必要的穩定運行性，還要留有一定可拓展空間，便于日后對拓展設備。

3 建設超高速局域網技術關鍵及優勢

3.1 橫向虛擬化

3.1.1 橫向堆疊技術優勢

（l）配置管理簡化：將多個設備邏輯上設定為一個設備，便于管理。配置文件消除了單一網關，去除了多個IP地址的配置。

（2）環路避免：采用跨設備鏈路聚合，不再使用生成樹協議和VRRP協議。內部過個超高速局域網的互聯，提供了充足的內部通道寬帶。

（3）可靠性高：因物理設備通過協議實現互相備份。當一個成員設備出現故障時，通過跨框聚合技術，加速L2/L3轉發流量收斂，實現業務數據的迅速恢復。

3.2 縱向虛擬化

通過縱向維度的深度擴展，將網絡拓撲從三層轉變為大二層，減少管理節點。設備分為控制設備和擴展設備，控制設備選取高性能框式交換機同時連接多臺擴展設備。實現網絡拓撲簡化，管理節點減少。

3.2.1 縱向堆疊技術優勢

（l）管理平面隔離：用戶可通過專有命令直接登陸邏輯設備，進行功能管理和配置。每個邏輯設備有單獨的配置文件，可以起到設備的重啟和加載配置。對整個網絡系統，設備通過進行標識，處理各自網管信息。

（2）數據平面隔離：每個設備有獨立的數據平面，來支撐系統的運行的硬件和軟件資源。設備硬件資源是獨享的，實現了數據平面的隔離。

（3）故障隔離：每個設備有獨立的進程和網絡轉發數據，經過資源的合理劃分，可以將設備故障控制在此邏輯設備內，不影響其他邏輯設備，達到了故障隔離的效果。

3.3 千兆到桌面

超高速局域網的建立，使得網絡技術走出了LAN的狹小范圍，并承擔WAN和MAN等大規模、長距離網絡的建設。主流網絡結構從千兆為骨干、百兆接入向萬兆骨干、千兆接入方向過渡成為必然的趨勢。組播或視頻點播、帶大附件的電子郵件、文件傳輸器、大容量帶寬的語音、視頻、多媒體等的應用，極大提升了網絡的價值。隨著全千兆交換機的普及以及應用的不斷進步，“千兆到桌面”已經開始逐步實現。

3.4 冗余功能

冗余配置可以在故障發生時介入和承擔故障部件的工作，減少系統故障時間。

3.3.1 磁盤冗余

通過RAID技術將多塊硬盤按一定要求組成陣列由陣列控制器管理。同一數據在其他硬盤有備份，當一塊硬盤出現故障時，確保數據不會丟失。

3.3.2 電源冗余

通過配備雙份支持熱插拔電源，各分攤一半的功率，當某臺發生故障時，正常運行的電源會滿負荷的向服務器供電，并示警。

3.3.3 網卡冗余

在服務器上插了兩個網卡，當某塊網卡出現故障或通道出現問題，所有通信工作將切換到正常的網卡或通道。

4 結語

為了實驗室內科研工作的順利進行，超高速局域網的建立是必不可少的，其全面、高效、共享的特性為科研工作的開展提供了便利。因此重視超高速局域網在實驗室內的應用，方便科研工作的進行，由此為國家研究出更多更好的科研項目成果。

參考文獻

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