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洪桐广电宽带接入系统设计:可靠性与可管理性为核心
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更新于2024-07-04
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本文档是关于洪桐广电宽带接入系统的设计方案,旨在提供一种先进、稳定且成熟的网络技术来满足洪桐县宽带上网的需求。设计的核心理念包括系统的可靠性与稳定性以及可管理性。 首先,为了确保系统的可靠性,方案强调了以下几点: 1. 高可靠性的服务器:采用可热插拔的部件,具备故障容错能力,如支持磁盘镜像,能够减少单点故障的影响。 2. 网络设备的选择:选择高可靠性的网络设备,并考虑在网络设备和通讯线路层面实施备份,以防止单点故障导致整个系统的中断。 3. 管理功能:网络管理员需能够实时监控设备运行状况,即使在网络设备物理位置分散的情况下也能远程管理,体现了系统的可扩展性和灵活性。 此外,文档还着重于系统的可管理性: - 失效管理:系统必须能及时检测和记录网络故障,追踪其根源,这对于大型网络尤其关键,因为故障可能难以定位。 - 配置管理:对网络设备的参数、状态、名字等重要信息进行统一管理,以适应网络结构和设备配置的动态变化。 - 性能管理:网络性能是首要考虑因素,由于网络规模大且影响因素众多,性能管理需精细调整,确保整体网络高效运行。 本设计方案不仅关注硬件设备的选型,还重视软件系统的优化,力求在满足用户需求的同时,提供一个稳定、高效、易于维护的宽带接入环境。这是一项综合性的工程,旨在提升洪桐县的宽带服务质量,确保用户的网络体验。
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个服务类,并利用扩展访问控制列表(扩展 ACL),为每个服务类定义拥塞处理和
带 宽 分 配 策 略 。 IP 优 先 权 功 能 利 用 在 IP 头 上 用 于 标 识 服 务 类 型
(Type-of-Service)的三个比特位,确定每个分组的服务类。IP 优先权功能为预
定分配提供了相当的灵活性,包括客户分配(如根据应用程序和访问服务器)和基
于 IP 或 MAC 地址、物理端口或应用程序的网络分配。
IP 优先权功能既可采用被动模式(接收客户分配的优先权),也可采用主动
模式,此时,网络根据预先定义的策略设置优先权或超越客户分配的优先权。IP
优先权可被映射到邻接技术(如标记交换、帧中继或 ATM),在非均匀网络环境下
提供端到端的 QoS 策略。在不改变现有应用程序,不需要复杂化网络信令的前提
下,仅利用 IP 优先权功能就可建立服务类。
允许访问速率(CAR):
用允许访问速率(CommittedAccessRate-CAR)管理访问带宽 CAR 为网络管理
员提供了一个为业务目的地分配带宽,并制定超过带宽分配额度时的业务处理策
略的工具。CAR 既可以用于网络入口也可以用于网络出口。CAR 阈值可根据访问
端口、IP 地址和应用程序设定。CAR 测量业务负载,限制带宽资源分配,能适应
IP 业务固有的流量突增特点。
CAR 利用扩展 ACL 对超出分配带宽的业务制定处理策略,包括重新定义带宽
可用阈值、修改分组的优先级、制定分组丢弃原则等。CAR 策略的选择包括:
FirmCAR-丢弃超过分配带宽的分组
CAR+Premium-为分组重新定义更高或更低的优先级
CAR+BestEffort-丢弃之前先为其分配一个极大的阈值
PerApplicationCAR-为不同的应用程序制定不同的策略
用于拥塞管理的随机早期预测(RED):
RED 为网络管理员提供了灵活制定流量控制策略的能力,使其能在拥塞情况
下保持尽可能大的吞吐量。RED 与抗干扰的传输协议(如 TCP)协同工作,可根据
如下的实现算法智能化地避免网络拥塞:
区分网络可适应的临时性流量爆炸和将耗尽网络资源的极度超载。
提供公平的带宽递减策略,按比例减少带宽的可用额度。RED 和 TCP 协同工
作,在大流量出现时,能预先控制拥塞,并用丢弃分组的方式,保持大吞吐量。
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同时,RED 也为网络管理员提供了相当灵活的参数设置手段,包括调整队列长度
阈值的最大值和最小值、分组丢弃几率和 MIB,分组交换和分组丢弃的管理策略
等。
加权 RED,基于服务类的拥塞管理:
WRED 结合了 IP 优先权和 RED 功能,为不同类别的服务提供不同的性能--对
优先权较高的分组优先处理。WRED 在拥塞情况下仍能进行优先处理,而且不会
加剧拥塞。网络管理员可以灵活地为不同的服务类定义排队长度最大和最小阈值
以及分组丢弃率。系统还为每个服务级别提供 MIB,以实现网络管理的可见性。
根据服务类别加权公平排队(WFQ):
WFQ 提供了这样一种能力,在为较低优先级业务公平分配现有带宽的同时,
保证要求低延时的高优先级和低优先级流。高优先级流立即得到处理,低优先级
流则插入队列,按比例共享现存带宽。在出现拥塞时,低优先级流的分组可能被
丢弃。QoS 服务提供了基于服务类型的分布式 WFQ,从而提高了性能和可扩展性。
由此可见,通过 Qos 服务的提供,网络在提高队多媒体,视频等先进的应用
程序的同时,并不牺牲网络的性能。为应用,特别使多媒体应用提供了良好的保
障。在本方案中所选用的网络产品,都包括队 QOS 的支持。
5、NAT 技术
随着 Internet 的飞速发展,网上丰富的资源产生着巨大的吸引力。接入
Internet 、访问 Internet 成为当今信息业最为迫切的需求。 但这受到 IP 地址
的许多限制。首先,许多局域网在未联入 Internet 之前,就 已经运行许多年了,
局域网上有了许多现成的资源和应用程序,但它的 IP 地址分 配不符合 Internet
的国际标准,因而需要重新分配局域网的 IP 地址,这无疑是劳 神费时的工作;
其二,随着 Internet 的膨胀式发展,其可用的 IP 地址越来越少, 要想在 ISP
处申请一个新的 IP 地址已不是很容易的事了。这不仅仅是费用的问题, 而是 IP
地址的现行标准 IPv4 决定的。当然,随着 IPv6 的出台,这个问题应当能够 得到
解决。但从 IPv4 到 IPv6 的升级不是一两天就能完成的。
NAT(网络地址翻译)能解决不少令人头疼的问题。它解决问题的办法是:
在 部网络中使用部地址,通过 NAT 把部地址翻译成合法的 IP 地址,在 Interne
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t 上使用。其具体的做法是把 IP 包的地址域用合法的 IP 地址来替换。 NAT 功能
通常被集成到路由器、防火墙、ISDN 路由器或者单独的 NAT 设备中。 NAT 设备
维护一个状态表,用来把非法的 IP 地址映射到合法的 IP 地址上去。每个包 在
NAT 设备中都被翻译成正确的 IP 地址发往下一级,这意味着给处理器带来了一
定 的负担。但这对于一般的网络来说是微不足道的,除非是有许多主机的大型
网络 。需要注意的是,NAT 并不是一种有安全保证的方案,它不能提供类似防
火墙、包过滤、隧道等技术的安全性,仅仅在包的最外层改变 IP 地址。这使得
黑客可以很容易地窃取网络信息,危及网络安全。
NAT 有三种类型:静态 NAT(staticNAT)、NAT 池(pooledNAT)和端口 NAT
( PAT)。
静态 NAT 设置起来最为简单,部网络中的每个主机都被永久映射成 外部网
络中的某个合法的地址。而 NAT 池则是在外部网络中定义了一系列的合法地址,
采用动态分配的方法映射到部网络。PAT 则是把部地址映射到外部网络的一个 IP
地址的不同端口上。根据不同的需要,各种 NAT 方案都是有利有弊。
使用 NAT 池
使用 NAT 池,可以从未注册的地址空间中提供被外部访问的服务,也可以从
部网络访问外部网络,而不需要重新配置部网络中的每台机器的 IP 地址。例如 ,
建立在 NT+IIS 服务器上的部试验子网 192.168.0.0,其网络地址属于 C 类 保
留地址。作为企业网的一个子网,其 IP 地址不分配给企业网上的设备而仅仅局
限在试验子网的设备上。为了使企业网能访问到这个部网,在网络上增加一条 静
态路径,使信息能回传给 Cisco4700 路由器。其中的路由器可以把部网和企业 网
连接起来,使之能相互访问。在部网中不要使用 RIP 协议,因为使用 RIP 后, 部
网络相对外部来说变得不可见了。
这样,本地信息可以相互访问了,但由于 192.168.0.0 属于保留地址,
故 不能直接访问 Internet。所以在路由器中设置一个 NAT 池,用来翻译来自部
网络 的 IP 包,把它的 IP 地址映射成地址池(pooledaddresses)中的合法 IP
地址。那么 ,部网可以访问 Internet 上的任何服务器,Internet 上的任何主
机也能通过 TC P 或 UDP 访问到部网。
采用 NAT 池意味着可以在部网中定义很多的部用户,通过动态分配的办法 ,
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