集团系统服务器等硬件设备项目技术方案1.doc
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1、XXX集团系统服务器等硬件设备项目技术方案福建世通信息产业发展有限公司2013年4月目 录1. 项目背景41.1. 概述41.2. 建设目标41.3. 建设原则42. 网络结构62.1. 网络拓朴62.2. 网络性能73. MPLS VPN的方案设计83.1. 定义说明83.2. MPLS技术93.3. MPLS网络设计113.3.1. IP路由协议选择123.3.2. MPLS 骨干网络设计153.3.2.1. 几点说明193.3.3. MP-iBGP的设计193.3.4. 虚路由转发表的设计223.3.5. 路由区分和路由目标的设定233.3.5.1. 路由区分233.3.5.2. 路由目
2、标243.3.5.3. RD/RT的使用及分配253.3.6. PE 与 CE 间的路由253.3.7. MPLS VPN接入设计:273.3.7.1. 本地以太网接入273.3.7.2. 专线接入303.3.7.3. 县级网络接入303.3.8. QoS的设置311. 项目背景1.1. 概述专网定位于为企事业单位的各种IT系统提供高速、高带宽、支持多种业务的骨干传输网络,它为各种业务和应用提供统一的综合传送平台。它不仅为现有的财务、营业、计费、网管、办公自动化系统、人事、客户服务,科技管理等提供信息传送的平台,而且随着网络的升级,还可以为视频会议、远程教学、实时点播、内部网络电话等新的信息服
3、务提供网络通道。多协议标记交换MPLS(Multiprotocol Lable Switching)是Internet核心网络路由/转发技术最为关键的一个发展,MPLS提供了Layer 3路由控制和Layer 2交换转发的无缝综合,解决影响Internet发展的许多复杂问题,如网络带宽、转发性能、可伸缩性、流量工程、QoS、VPN等。MPLS VPN可以使企业的各个业务系统建立安全的,高效的VPN服务,它的好处主要是可以采用现有的或具有通用功能的路由器实现,不需要增加额外的设备。在投资保护上具有很大的优势。1.2. 建设目标根据XXX集团财务软件应用要求,同时,集团OA应用软件需要,网络平台建
4、设的定位,就是要建立一个高速、高可靠性、扩展性良好、支持多业务的综合网络平台。在省公司和全省各分公司建立MPLS VPN骨干网节点,在各县公司、建立MPLS VPN网的接入节点,构成一个网络结构清晰、传输带宽充裕、技术先进的数据网络。 1.3. 建设原则(1) 高可靠性的原则。MPLS VPN网不仅作为办公自动化系统的承载网络,而且还会成为越来越多的生产系统的骨干传输网络,如:视频系统、网管系统、OA系统等。这对网络的可靠性提出了很高的要求。没有一个高可靠性的网络,不仅会影响到办公系统和管理系统的正常运作,降低办公和管理效率;而且因为对生产系统造成的影响,而导致服务质量和服务水平的下降。(2)
5、 高效性的原则。根据应用系统需求而建立的MPLS VPN网应该是一个高效的网络,它不仅要保证网上承载业务正常可靠的运行,而且依靠网络设备的强大处理能力和节点间高速的链路连接,为各种应用系统建立一个高效、顺畅的通道。(3) 可扩展性强的原则。MPLS VPN网的建设既要能满足目前应用系统的需求,又要考虑未来一段时间内各种业务发展的情况。它不仅要求具备规模的可扩展性,而且要能适应技术升级和换代的需求。既能保证网络的平滑升级,又能进行投资的保护。(4) 坚持适度超前发展的原则。MPLS VPN网的建设应能满足未来310年业务发展的需求,在规模、技术和投资上应该适度超前发展,避免频繁的扩容而引起的业务
6、中断。2. 网络结构2.1. 网络拓朴整个网络结构如上图所示。XXX建设办公自动化信息系统网络,在省中心机房部署高性能的三层路由交换设备,地市交换机采用支持OSPF等动态路由协议的路由交换设备,前期建设省中心到地市采用全星形结构,后期业务发展后以及流量增加后,利用动态路由协议组成一个具有环路保护的网状网络结构。区县直接接入地市。利用XXX的传输平台组建一个具有支撑多业务的网络,全网采用省市县三级网络结构,省中心选用1台高性能路由交换设备,各地市各配置1台高性能路由交换设备,各个县级节点交换机,采用星形方式接入地市路由交换设备,在地市节点汇聚后,接入省中心路由交换设备。 考虑到将来XXX除了OA
7、等网络建设需求外,还有资产专网、 财务专网、视频会议系统等应用,考虑到设备投入成本,此次的设备选型要考虑支持MPLS VPN特性,网络拓扑如下所示:2.2. 网络性能福建XXX办公自动化信息系统网络是承担全省XXX内部办公联网、以及资产、财务、视频会议等专网的核心承载网络。要求能实现防火墙、负载均衡、认证计费、集中网管等功能,为福建XXX增值业务的扩展提供基础,同时省市级的骨干设备也要具备平滑升级到10G数据传输服务的能力。在不降低网络可靠性的前提下,可采用交换机的集群或者堆叠技术,减化网络架构。如上图所示,各地的网络设备通过MPLS VPN的配置,可以划分多个VPN,不同的应用之间可以相互隔
8、离,在一定程度上保障了网络的安全性。网络平台建设的总体目标将集中于以下几个方面:l 标准的可扩展性:省中心网络的结构和设备大部分业务的主机及各数据服务器集中到省中心,保证一个层次分明,架构简单且安全、高性能、易扩展、易管理且保证各业务的安全访问的中心交换网络极其重要。福建XXX办公自动化信息系统网络方案应采用分层的网络设计;每个层次的设计所采用的设备本身都应具足够高的端口密度,为后续福建XXX办公自动化信息系统网络方案扩展奠定基础。应能支持负载均衡、VLAN接入、认证计费等功能。功能的可扩展性是福建XXX办公自动化信息系统网络方案随着发展提供增值业务的基础。省市骨干设备要具备平滑升级到10G数
9、据传输服务的能力。在升级过程中,必须保证业务不间断,同时必须保证原模块能正常使用,保护原有投资。l 可维护管理性:为方便网络维护及管理,本次项目采用的网管系统能够实现网络拓朴显示、网络状态监控、故障事件实时告警、网络流量统计。在系统中,如采用第三方设备,网管系统能够切有效管理到这些设备,能够及时发现网络瓶颈,降低网络设备的故障时间。3. MPLS VPN的方案设计3.1. 定义说明多协议标签交换(MPLS: Multiprotocol Label Switching):多协议标签交换技术是将第二层交换和第三层路由结合起来的一种L2/L3集成数据传输技术。虚拟专用网络(VPN: Virtual
10、Private Network):VPN是在公用网络设施基础之上构建的安全可靠的专用网络。服务提供商骨干网(Service Provider Backbone Network):在此文档中指MDCN三期工程的MPLS骨干网,它可以承载多个互相隔离的专有应用系统网络。客户(Customer):在此文档中指独立的专有应用网络系统。客户边界路由器(CE: Customer Edge router):在客户端的路有器,它通过一台或多台PE路有器连接到服务提供商网络。服务提供商边界路由器(PE: Provider Edge router):服务提供商网络中的路由器,用来连接客户边界路由器。服务提供商核心
11、路由器(PC: Provider Core router,也称为:P):服务提供商网络中用来连接PE路由器的路由器,但它本身不作为PE路由器。3.2. MPLS技术MPLS技术是一种在开放的通信网上利用定长标签引导数据高速传输和交换的网络新技术。它是独立于链路层和物理层的技术,能保证各种各样的网络互联互通,使得各种不同的网络数据传输技术在同一个MPLS平台上统一起来。MPLS的主要优点在于减少了网络的复杂性,兼容了现有各种主流网络技术,大幅度降低了组网成本;在向用户提供IP业务时能确保QoS和安全性。MPLS不但支持流量工程,并且也是当前最有前景的支持VPN实现的技术。MPLS技术的成功之处在
12、于它在无连接的IP网络中引入了面向连接的机制,通过一个短的、固定长度的称为“标签”的标识符,利用标签机制转发分组。其核心思想是:边缘的路由,核心的交换。MPLS/VPN的实现过程:客户的边界路由器CE连接到MPLS的PE路由器,通过MPLS内部创建的VPN,客户的数据被封装并透明地传送到其它的CE路由器。CE路由器向VPN广播包含它下属节点的所有设备的路由表。一个MPLS/VPN网络由一些分离的站点组成,这些站点通过MPLS服务提供商的骨干网络互联。在每一个站点有一个或多个CE路由器,每个CE连接一个或多个PE路由器。相关联的PE之间使用MP-BGP(Border Gateway Protoc
13、ol-Multiprotocol)协议通信。VPN的IP地址范围独立定义,任意两个VPN的IP地址集可以有重叠。在同一个VPN专网中使用的IP地址必须是一个单独地址集。每个CE与它直接相连的PE路由可达。另外,在所有VPN中的PE路由器的IP地址不能重复。MPLS支持的路由协议MPLS内部(PC-PC、PC-PE或PE-PE之间)的路由通过标准的第三层路由协议来实现,如:OSPF、BGP等。第三层路由协议维护的信息将用于给相邻节点分配标签。MPLS与用户之间(PE与CE之间)的路由协议可以是:OSPF、IS-IS、RIP、BGP或静态路由。MPLS骨干网内部的路由协议,即PE-P-PE的IGP
14、路由协议可以是OSPF或IS-IS。为传送用户VPN的路由信息,在对应的PE之间使用MP-BGP路由协议。从用户的观点看,虽然要穿过服务提供商管理的VPN通道,但用户看到的是CE之间直接互联,并通过CE将每一个站点的用户内部路由器连接起来。服务提供商的MPLS网络对用户是透明的,看不到内部的结构,也看不到MPLS网内部传输的路由。从服务提供商的角度看,其MPLS网络与用户网络比较是非常不同的。每个用户只有一个VPN,而一个服务提供商可以有多个VPN。服务提供商只能管理每个VPN在MPLS骨干网中的通道,它看不到由VPN组成的专网的内部结构。PE路由器分别为每个VPN维护一张路由表,表中有其直接
15、相连的VPN站点的路由信息,并且与相应VPN相关的PE之间交换这些路由信息。3.3. MPLS网络设计在充分了解XXX现状的基础上,我们针对福建XXX数据网的 MPLS VPN建设工程提出的方案设计主要有如下内容:1、 升级现有的7500系列路由器的IOS版本以支持MPLS应用,注意相应路由器Flash及内存满足要求即可。因此应该做相应的设备调查。2、 IGP路由协议的设计和优化,目前支持MPLS的IGP主要有两种:OSPF、ISIS。如果DCN目前未采用上述两种IGP,则必须进行路由协议的修改。路由优化的目标是使IGP的层次区域分明,利于路由策略的实施。3、 MP-BGP协议的设置,BGP支
16、持大量路由的运载和丰富的属性定义。目前MPLS RFC2547BIT的VPN通过BGP来进行实现,因此必须配置BGP协议。4、 MPLS VPN中对路由器的定义:主要为P、PE、CE的定义。在DCN网络中,所有的7500/7206系列路由器可以定义为PE。5、 注意MPLS VPN中的VRF、RD、RT等命名方式的规范化,有利于网络的管理和维护。3.3.1. IP路由协议选择OSPF(OpenShortestPathFirst)开放最短路径优先是IETF专为Internet网络协议开发的内部网关协议(IGP)。该工作组成立于1988年,旨在设计基于最短路径优先(SPF)算法的IGP,以用于In
17、ternet中。当时,RIP协议由于其跳数限制,路由包的广播发送,路由收敛的速度等原因,已经越来越不适应Internet的发展。OSPF属于链路状态协议的一种。运行OSPF的路由器会将LSA(Link State Advertisement)链路状态通告通过Multicast的方式通告给和它处于同一层次(Area)的所有路由器,而不是象RIP,IGRP等距离矢量协议那样将路由表的全部或部分只发送给起邻居。OSPF路由器通过LSA的收敛,知道本层次的网络拓扑,通过累加链路状态信息,利用SPF算法计算到达每个节点的最短路径。当运行OSPF的路由器加电后,路由器向其相连的路由器发送HELLO信息包,
18、以获得相连的路由器的信息,同时告知自己的信息。通过HELLO信息包,同层次的路由器会选举一个指定路由器(Designed Router)和备份指定路由器(Backup Designed Router)。由指定路由器向其它路由器发送LSA信息包。当路由器交换LSA信息包后,路由器的链路状态数据库同步,此时称路由器邻接(adjacent)。由指定路由器发送LSA信息包,会大大地减少路由器之间的数据包流量。路由器会定时的发送LSA,同时当路由器发现对方的链路状态数据库和自己的链路状态数据库不同时,它会立即发送LSA。我们知道在距离矢量路由协议中,如RIP或IGRP,当线路或拓扑发生变化时,路由器由于
19、防止路由循环,会等待一系列的定时器的定时,如更新计时器,无效计时器等等,这些造成路由器收敛时间的增加。而OSPF路由协议在发现有事件(Event)发生时,立即发送LSA,所以OSPF会比距离矢量协议收敛更快。在OSPF路由协议中,每一个区域中的路由器都按照该区域中定义的链路状态算法来计算网络拓扑结构,这意味着每一个区域都有着该区域独立的网络拓扑数据库及网络拓扑图。对于每一个区域,其网络拓扑结构在区域外是不可见的,同样,在每一个区域中的路由器对其域外的其余网络结构也不了解。这意味着OSPF路由域中的网络链路状态数据广播被区域的边界挡住了,这样做有利于减少网络中链路状态数据包在全网范围内的广播,也
20、是OSPF将其路由域或一个AS划分成很多个区域的重要原因。同时,OSPF是一个有层次的路由协议,而不象距离矢量协议是一个平(Flat)的路由协议。在OSPF数据包中,有一个域(Field)用来放置区域号(AreaID)。一个路由器可以处于不同区域之中,称为边界路由器。一个区域边界路由器有自身相连的所有区域的网络结构数据。不同区域的路由器不能相互通讯,同平的链路状态路由协议相比,也大大减少了路由器之间的数据通讯量。下面为一个OSPF数据包的格式:版本号类型数据包长度路由器ID区域ID校验和证明类型证明数据(变长)在OSPF路由协议中,有了证明类型和证明两个field,路由器之间可以做相互的校验,
21、从而路由协议之间更加安全。相对于其他协议,OSPF有许多优点。OSPF支持各种不同鉴别机制(如简单口令验证,MD5加密验证等),并且允许各个系统或区域采用互不相同的鉴别机制。依据以下的条件选择路由方式和路由协议:l 安全可靠l 尽可能少的广域网上的路由信息传输;l 有利于提高网络的可靠性;l 适合建立大型广域网络;l 采用开放的国际标准,利于全网设备互连;l 具有尽可能短的路由收敛时间;l 适应MDCN网的建设情况等等。对于一个大型的网络系统,覆盖地域范围广,连接节点众多。所以针对网络具体情况,比较各种路由技术在先进性、可靠性、实用性和开放性等方面的优劣,我们选择OSPF(Open Short
22、est Path First)最短路径优先路由协议作为系统使用的主要路由协议,同时,根据具体需求,配合使用静态路由。MPLS VPN网络系统是分布于全省的大型高速高效广域网系统,若其网络路由设计采用平面式的结构,那么,在网络中,链路状态数据库的大小、路由计算时间和路由信息报文数量都会极其庞大,远远超出规划设计的限额,包括:路由设备内存需求巨大,计算时间过于漫长、传输延迟无法忍受,广域网通信链路带宽利用率低,网络开销成本太高等等。所以,我们针对MPLS 网络系统的情况,设计MPLS 网络的路由结构采用多层路由结构框架即划分为多个AREA,这也与MPLS VPN网络拓扑结构的构架相吻合。在MPLS
23、网络系统中,我们可以把整个网络系统作为一个自治系统AS按照一定的OSPF路由法则划分为多个区域。根据网络链路设计,我们在路由上也采用层次化的设计,网络的核心层(省公司)和各地市分公司组成的双星型网络,构成OSPF路由的AREA 0骨干,每个分公司的两个设备连接到核心层的两个节点上,分公司的上联设备为路由AREA 0骨干的ABR(边界路由器),每个分公司所属的本地局域网和下属县构成一个AREA,这样我们可以在ABR处将这个分公司所连接的各个下级节点的路由进行汇总。每一个区域通过OSPF边界路由器相连,区域间可以通过路由总结(Summary)来减少路由信息,减小路由表,提高路由器的运算速度。这样不
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