华中科技大学东校区学生宿舍子网解决方案

　　说明：

　　1.方案采用锐捷网络提供的网络设备进行设计，充分遵循：

　　先进性：采用先进成熟的概念、技术和方法，能支撑各种现在与未来一段时期的主流网络应用，又具有发展潜力，包括基础方案、扩展方案和管理方案。

　　可行性：所设计的方案能够充分考虑网络教育的特点和应用对象的技术、资源、管理等方面的约束，并能很好地结合锐捷网络产品特点进行方案的设计。

　　灵活性：按照模块化、层次化的原则设计网络，网络具有较好的伸缩性、可以根据网络建设的不同阶段灵活配置和扩展，具有能不断吸收新技术、新方法的功能。

　　实用性：网络易维护、易管理，可实施性好。

　　可靠性：能利用产品自身特色，保证网络系统运行稳定可靠、高效。充分显示先进性等；

　　2.该设计方案并非实际已建设的实际案例。
　

　　一、 前言

　　随着Internet的迅猛发展及教育网络基础建设的全面实施，高校信息化、网络化为学校的腾飞与发展创造了新的契机。为了进一步推动华中科技大学信息化的建设，扩大校园网的覆盖面，改善东校区学生学习条件，为学生创造一个更为便利的学习环境，在已有校园网建设的基础上，本文提出并讨论本校东校区学生宿舍网建设解决方案。

　　华中科技大学东校区学生宿舍网本期工程的建设目标是，将学校新建的的15栋韵苑学生公寓共10694个信息点连入校园网，本期项目完成后，东校区的学生将和主校区一样，每一个学生都可以在宿舍访问校园网并进而访问Internet。

　　二、 需求分析

　　1． 核心交换设备要求具有强大的处理能力和良好的安全、可靠性、可扩展性；支持各种成熟技术，未来能平滑升级到万兆。

　　2． 接入层网络设备需要支持基于MAC地址802.1X功能和基于端口802.1X功能，以此保证账号的唯一性；同时，支持远程telnet管理、mib-II及远程开关交换机端口功能；此外还要求适应大量用户并发认证及复杂的工作环境等。

　　3． 要求能够实现对用户名、IP地址、MAC地址、交换机端口、交换机IP的同时绑定，以此杜绝非法用户恶意盗用合法用户的用户名、密码、IP和MAC等现象，确保计费工作。

　　4． 解决用户私自架设代理服务器的现象。

　　5． 支持标准Radius认证计费，可连接多种接入设备。一方面要求设备支持802.1x认证方式；另一方面又要求系统支持基于时长、流量以及包月的计费模式；从而为网络管理提供完善、灵活、可定制的计费策略；同时还需要保证30000个以上用户并行时网络运营的稳定和管理简便。

　　6． 网络必须具备高可靠、易管理等特征。

　　三、 网络设计原则

　　学生宿舍网既有一般网络设计的特点，又有着其特殊性，除了一般网络所必需的可靠性、稳定性和安全性等条件外，在进行学生宿舍网建设规划时，还应该考虑所有信息点的可控性、高性能以及关键业务的QoS保证等。另外在网络设计中，如何预留扩展空间和进行投资保护，以满足新应用的需求以及信息量增长和变化需要，也是学生宿舍网建设过程中需要重点考虑的因素。

　　在充分考虑学生宿舍网的多应用、易管理的同时，本方案同时还遵循如下原则：

　　1） 高性能

　　构建宿舍网网络的组网技术必须是高带宽的组网技术；骨干交换设备必须支持线速交换，以保证无阻塞的数据交；另外从网络结构设计上，需要考虑到一些高流量多媒体应用的分布式部署，以降低跨骨干网的流量，提高网络的性能。

　　2） 关键业务服务质量保证

　　宿舍网中有各种各样的应用业务数据流，当网络流量处于高峰期时，必定会影响关键业务数据流的响应时间，对于多媒体业务来说就会有说话结巴、图像马赛克的情况。因此高性能的网络，也还是需要QOS服务质量保证的。

　　3） 信息点可控性

　　宿舍网的信息点分布很广，与一般企业网比较，宿舍网用户的流动性大，比较难管理，为了保证网络资料的有效利用，对信息点的可控性要求是必须的。除了对访问带宽限制，还必须提供基于用户的接入认证、授权和计费。为了不影响网路性能，应该在接入层设备分布式实现信息点的控制。

　　4） 先进性

　　所选的设备必须具有很好的扩展性，当网络规模或带宽需要扩展时，能够以最小的代价满足新的需求。

　　5） 可靠稳定性

　　可靠稳定的网络平台，是应用业务系统得以实施和推广的基石。网络平台的设计必须从设备、网络拓扑结构、网络技术等几个方面保证网络的可靠稳定性。

　　6） 安全性

　　宿舍网网络平台的安全，除了要保障网络平台的安全性，还需要在一定程度上保障应用业务系统和其它网络资源的安全。网络平台应该从几个方面保证网络安全：1）设备本身的访问安全；2）内部网之间资源访问安全；3）路由系统的安全；3）互联网访问安全。

　　四、 网络解决方案

　　针对用户需求，我们采用了千兆骨干、百兆到桌面，整个网络采用分布式三层交换构架。具有超高的带宽和良好的可扩展、可管理性。具体网络拓扑见下图：

　　核心层：在网络核心层选用锐捷网络（原实达网络）自主研发的万兆核心交换机RG-S6806。RG-S6806具有256G的交换容量，143M的包转发率；最大可以支持8个万兆/96个千兆/128个百兆端口；硬件本身采用分布式的交换体系，且多种复杂功能硬件实现，具有良好的可扩展性和超高的交换性能。不但可以满足目前的接入需求，同时也可以满足未来发展的需要。

　　汇聚层：在楼栋汇聚层我们选用锐捷网络的STAR-S3550系列三层交换机；通过在楼栋做本地分布式三层交换，大大减少了骨干网的负担。STAR-S3550系列交换机具有12.8/18.5Gbps的交换容量，6.6/10.1M的二、三层包转发率，保证所有端口的线速转发。同时STAR-S3550还提供24/48个百兆电口、2个千兆扩展槽，通过L2 Trunk技术提供全双工4G的主干带宽。

　　接入层：接入层我们选用锐捷网络的支持802.1x的千兆智能交换机RG-S2126G/2150G；此款交换机具有超高的交换处理能力和超强的接入控制能力，同时作为智能交换机，它不仅可以支持2－7层的智能交换，能识别各种应用流、数据流如视频、语音等对网络延时、抖动要求较高的应用；还具有全面的QoS保障体系，支持802.1P、DSCP数据标记技术，支持SP、WRR、CAR、WRED等队列及拥塞控制技术，可以为用户提供全程端到端的QoS保障。

　　安全计费：我们采用基于802.1x技术的SAM系统结合接入层S2126G/S2150G交换机对学生接入控制进行管理。

　　锐捷网络提供的安全认证计费解决方案选择在接入交换机STAR-S2126G/S2150G上做认证计费，这样一来就为学校提供了四个重点服务：一是可以最大程度上做到分布认证，认证效率高；二是可以有效减少宿舍楼栋交换机的负担；三是能够对接入用户实行有效、全面、完整的控制；四是扩展性好，为大规模的用户认证计费提供了保障和技术基础。

　　网络管理：为了对整个网络的设备进行管理，建议配置STAR View网管系统。

　　STAR View管理系统能提供整个网络的拓扑结构，能对以太网络中的任何通用IP设备、SNMP管理型设备进行管理，结合管理设备所支持的SNMP管理、Telnet管理、Web管理、RMON管理等构成一个功能齐全的网络管理解决方案，实现从网络级到设备级的全方位的网络管理。STAR View可以对整个网络上的网络设备进行集中式的配置、监视和控制，自动检测网络拓扑结构，监视和控制网段和端口，以及进行网络流量的统计和错误统计，网络设备事件的自动收集和管理等一系列综合而详尽的管理和监测。通过对网络的全面监控，网络管理员可以重构网络结构，使网络达到最佳效果。

　　五、 网络方案特点

　　1 高性能

　　千兆主干，百兆交换到桌面：核心选用可支持万兆技术的交换平台，主干采用千兆，百兆交换到桌面，满足大容量、高速率的数据传输。

　　复杂功能硬件实现:核心的RG-S6806不仅硬件实现三层路由和交换, 关键功能, 如ACL、QOS、策略路由等复杂功能均通过硬件实现，汇聚的STAR-S3550也是硬件实现三层交换、ACL以及QoS，特别是核心交换机RG-S6806采用板卡智能分布式处理设计，用户接口模块可以独立实现路由、交换、ACL、QOS、收集用户信息等功能，这种分布式处理可以极大地提高整体处理能力。

　　分布式三层交换：在汇聚层引入第三层交换，减轻核心交换机的压力，可有效减少广播包，并提高网络传输效率；

　　超高背板保证所有数据包线速转发：本方案采用的核心、汇聚、接入层交换机均具有超高的交换容量和二、三层包转发率，确保所有数据线速转发。

　　分布式认证、认证报文与业务数据流分离：基于802.1X的锐捷安全认证管理系统，由每一个接入层的安全交换机承担对接入用户的认证，采用认证报文与业务数据流分离技术，实现网络的高速传输无瓶颈。

　　2 智能化

　　端到端的QoS：由接入交换机到汇聚到核心，全面覆盖端口速率限制、应用流分类识别，关键业务流量带宽保证等多层交换质量保证；

　　基于流的智能识别：全程基于交换机物理端口、MAC地址、IP地址、TCP/UDP端口号来区分同的业务流；
　　基于流的带宽控制：全程基于交换机端口、MAC地址、IP地址、协议、应用组合进行带宽限速；

　　3 高安全

　　全局网络安全：通过安全控制协议建立一种联动机制，以Radius为核心，支持第三方的防火墙、IDS、安全交换机联动起来，实现全局的网络安全；

　　事前的准确认证和身份定位：用户使用网络前，通过用户帐号与IP、MAC、交换机IP、端口、VLAN六元素的复合绑定，对用户进行准确的身份认证，其中帐号与交换机以及接入端口的绑定，实现了准确的用户定位。

　　事中的实时处理：当网络中有对受保护的关键服务器或系统进行恶意攻击的时候，IDS入侵检测系统能够检测到发起攻击的源IP地址，通过S-SCP安全控制协议，IDS实时将攻击源IP通知S-Radius，S-Radius在在线用户表中找到源恶意攻击者，通过SNMP协议将恶意攻击者剔除下线。这一整个过程实现了全自动的实时处理。

　　事后的完整审计：日志服务器记录有用户完整的访问记录，包括源IP、目的IP、源端口、目的端口、源MAC、目的MAC、访问开始时间、访问结束时间、发送流量、接受流量等，结合日志管理查询系统，可以进行快速完整的审计。
　　入网即认证:用户只要使用网络即要进行身份认证，保证只有申请开户的合法用户才可以使用网络。

　　强大的接入控制：对接入用户进行帐号与IP、MAC、交换机IP、端口、VLAN六元素的复合绑定同时实现帐号漫游；

　　4 高可靠

　　链路级冗余备份及负载均衡：核心的RG-S6806和汇聚的STAR-S3550除了支持传统的802.1d生成树协议外，同时支持最新的802.1w、802.1s生成树协议，在保证链路冗余的情况下，实现了两个链路间的负载均衡。

　　关键部件冗余: RG-S6806提供冗余的管理交换引擎、冗余的电源等关键部件的冗余，配合锐捷先进的RAPS（锐捷自动保护系统），实现系统高的稳定性和可靠性。

　　RG-S6806提供冗余的管理交换引擎、冗余的电源等关键部件的冗余，配合锐捷先进的RAPS（锐捷自动保护系统），实现系统高的稳定性和可靠性。

　　严格测试：所选设备经Smartbit等专业仪器严格测试，保证研发和生产阶段的可靠性；

　　5 易管理

　　三张图：简单、清晰的设备管理图、拓扑状态图和流量分析图将网络管理工作量降到最低；

　　中文化：中文化界面及内核，特别适合中国人使用；

　　一站式：可在一个网管工作上实现对全网的完整管理，并支持第三方网管软件无缝管理。

　　完满解决IP地址冲突和IP地址盗用：锐捷S-Radius对用户进行认证时的IP属性校验，完全杜绝了IP地址冲突的发生，包括认证前IP不按要求设置的不予通过认证以及认证通过后更改IP地址立即剔除下线；对用户帐号与IP地址绑定，为每个用户分配一个固定的IP地址，防止IP地址被他人盗用。

　　评审小组：
　　锐捷网络产品事业部
　　北京赛迪信息评测有限公司

　　评语：方案的需求分析到位，较准确地分析了学生宿舍网络应用系统的特点，在技术方案设计上体现了先进性、安全性、可扩展、可管理、易运营等特点，采用了先进的“千兆骨干、百兆到桌面”的设计例念和分布式三层交换网络构架。必须指出的是，在方案设计是应该注意先进性和实用性的结合，并做好与现有网络系统的融合，这是校园网建设特点所基本要求的。