实验室超高速局域网的设计与实现

孙立

摘要 现如今，计算机网络系统已经普遍的应用于实验室各种研发工作中，可以对所研发的项目进行精准的控制。不同于高速无线局域网标准IEEE8 02. lln，超高速无线局域网标准IEEE802. llac，有着吞吐量提升的优越性，可以解决局域网中业务作用信息量过大时造成的冲突。近些年来，对于实验室超高速局域网的设计已经越来越被人们所重视。

【关键词】超高速局域网 实验室 网络设计优化

1 前言

實验室计算机局域网是在实验室工作范围内将所需的独立设备连接到一起工作的网络系统。便于统一控制和管理，可以达到资源共享的同时减轻了设备维护的工作量。而超高速局域网络的建立，可以提升工作效率，增大信息容量，提高速率，缩短时间，减少功耗等优点。进而使得科研工作能够定位更精准，计算工作更精密，控制更精细，给科研工作带来了许多便利。所以实验室超高速局域网络的建立是每个实验室建立必不可少的组成部分。

2 实验室超高速局域网的组建与设计

2.1 超高速局域网络设计原则

局域网设计应该以信息的高速处理运算及共享为主。局域网络不仅仅有对科研项目的控制运算等作用外，还应该兼有各个部门、科研小组之间的联动、互动、协调作用。除了高速的运算和信息处理外，还应该有能够对科研项目成果及资料的共享、保存及加密处理等作用。

2.2 实验室超高速局域网设计要求

局域网设计应根据实验室实际的科研工作成员人数，网络需求量及数据吞吐量等进行实际的考虑设计。应该要满足高强度、高速度、高质量、多元化等局域网络业务要求。其中对于所查询的资料的图像、声音、数据等进行高效的处理，设计时应该先着重与某个单体科研项目的网络需求设计，在从整体上调整。此外，局域网应该采取树状、多层分布灵活性的拓扑结构。通过三四层的光网络结构，能够很好的将实验室局域网络与外部其他网络连接完成信息共享。在外部设立独立的管控机制，便于对实验室中的网络发生突发状况时进行统一管理或断开，并对数据库及核心交换机等进行统一的数据管理。

2.3 实验室超高速局域网设计关键技术

局域网络的设计，采取OSPF路由协议及NET技术。OSPF是一种常见的链式路由，由于其他的路由协议受技术限制的问题，对于实验室这种光节点众多，支链众多的超高速局域网中并不适合。OSPF路由间的相互交换协议，能够为实验室提供良好的全网络的拓扑结构，便于后期的管理和维护。同时OSPF具有速度快、占用资源少、方便在多节点多层级的超高速网络中架设等优势。

2.4 实验室超高速局域网设计接入层

为了确保网络通讯的稳定及流畅。在设计局域网宽带资源时，应该保证内部网络主干能力有一定的沉冗量，可以保证即使多台计算机同时使用时，也能提供稳定的网络服务。核心设备的选取都应该在标准之上，剩余的部分处理功率作为备用，方便日后的升级改造或用于突发情况。

2.5 实验室超高速局域网核心服务器的选择

实验室局域网因其工作的特殊性，核心服务器应该具有强大的运算能力，对大量数据的吞吐能力，稳妥高效的数据存储能力等。所以在软硬件的选择上都要严格要求，处理器、内存的选择都要根据实际情况进行选择，固态硬盘、服务器系统的选择都应该及时的更新换代。核心服务器除了必要的稳定运行性，还要留有一定可拓展空间，便于日后对拓展设备。

3 建设超高速局域网技术关键及优势

3.1 横向虚拟化

3.1.1 横向堆叠技术优势

（l）配置管理简化：将多个设备逻辑上设定为一个设备，便于管理。配置文件消除了单一网关，去除了多个IP地址的配置。

（2）环路避免：采用跨设备链路聚合，不再使用生成树协议和VRRP协议。内部过个超高速局域网的互联，提供了充足的内部通道宽带。

（3）可靠性高：因物理设备通过协议实现互相备份。当一个成员设备出现故障时，通过跨框聚合技术，加速L2/L3转发流量收敛，实现业务数据的迅速恢复。

3.2 纵向虚拟化

通过纵向维度的深度扩展，将网络拓扑从三层转变为大二层，减少管理节点。设备分为控制设备和扩展设备，控制设备选取高性能框式交换机同时连接多台扩展设备。实现网络拓扑简化，管理节点减少。

3.2.1 纵向堆叠技术优势

（l）管理平面隔离：用户可通过专有命令直接登陆逻辑设备，进行功能管理和配置。每个逻辑设备有单独的配置文件，可以起到设备的重启和加载配置。对整个网络系统，设备通过进行标识，处理各自网管信息。

（2）数据平面隔离：每个设备有独立的数据平面，来支撑系统的运行的硬件和软件资源。设备硬件资源是独享的，实现了数据平面的隔离。

（3）故障隔离：每个设备有独立的进程和网络转发数据，经过资源的合理划分，可以将设备故障控制在此逻辑设备内，不影响其他逻辑设备，达到了故障隔离的效果。

3.3 千兆到桌面

超高速局域网的建立，使得网络技术走出了LAN的狭小范围，并承担WAN和MAN等大规模、长距离网络的建设。主流网络结构从千兆为骨干、百兆接入向万兆骨干、千兆接入方向过渡成为必然的趋势。组播或视频点播、带大附件的电子邮件、文件传输器、大容量带宽的语音、视频、多媒体等的应用，极大提升了网络的价值。随着全千兆交换机的普及以及应用的不断进步，“千兆到桌面”已经开始逐步实现。

3.4 冗余功能

冗余配置可以在故障发生时介入和承担故障部件的工作，减少系统故障时间。

3.3.1 磁盘冗余

通过RAID技术将多块硬盘按一定要求组成阵列由阵列控制器管理。同一数据在其他硬盘有备份，当一块硬盘出现故障时，确保数据不会丢失。

3.3.2 电源冗余

通过配备双份支持热插拔电源，各分摊一半的功率，当某台发生故障时，正常运行的电源会满负荷的向服务器供电，并示警。

3.3.3 网卡冗余

在服务器上插了两个网卡，当某块网卡出现故障或通道出现问题，所有通信工作将切换到正常的网卡或通道。

4 结语

为了实验室内科研工作的顺利进行，超高速局域网的建立是必不可少的，其全面、高效、共享的特性为科研工作的开展提供了便利。因此重视超高速局域网在实验室内的应用，方便科研工作的进行，由此为国家研究出更多更好的科研项目成果。

参考文献

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[2]何巨峰，基于软交换系统的通信网在景电工程的应用[J].甘肃科技纵横，2018， 47 （02）： 13-15. 26.