計算機論文校園網(wǎng)IP虛擬化設計方案

　　本計算機論文設計了IRF技術實現(xiàn)校園網(wǎng)IP虛擬交換機系統(tǒng)方案，對其包含MAC地址容量、端口突發(fā)緩存容量及轉(zhuǎn)發(fā)能力、N∶1虛擬化等系統(tǒng)性能進行了測試分析，其結(jié)果表明IRF能夠滿足各項要求，同時保持較好的系統(tǒng)性能，能夠很好地實現(xiàn)P虛擬化。通過智能彈性框架IRF技術，是對傳統(tǒng)校園網(wǎng)絡架構的一場變革，它比原有堆疊技術能更好地兼容已經(jīng)非常成熟的網(wǎng)絡特性，能夠更穩(wěn)定、快速、高效地解決現(xiàn)今校園網(wǎng)出現(xiàn)的問題�！�信息化研究》(雙月刊)創(chuàng)刊于1975年，由江蘇省電子學會主辦。本刊以前瞻性、權威性、實用性為主特色，跟蹤電子信息技術的最新發(fā)展動態(tài)，報道最新的實用電子技術和新產(chǎn)品，是電子信息技術應用領域內(nèi)具有權威性和影響力的綜合性技術刊物。

　　摘要：針對目前校園網(wǎng)IP存在的問題，文章提出了校園網(wǎng)IP虛擬化設計方案，設計研究了IRF技術方案，最后對其包含MAC地址容量、端口突發(fā)緩存容量及轉(zhuǎn)發(fā)能力、N∶1虛擬化等系統(tǒng)性能進行了測試分析。結(jié)果表明IRF能夠滿足各項要求，同時保持較好的系統(tǒng)性能，能夠很好地實現(xiàn)校園網(wǎng)IP虛擬化。這為之后的校園網(wǎng)IP虛擬化技術的應用奠定了科學理論基礎。

　　關鍵詞：校園網(wǎng)IP;虛擬化技術;IRF技術

　　隨著“數(shù)字化校園”網(wǎng)絡的建立和應用，計算機、移動接入端的不斷增加，涉及教學、科研、服務各個方面，校園網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大對信息化的依賴也逐步增加，網(wǎng)絡結(jié)構依附校園信息化的快速發(fā)展也逐漸復雜化。學校數(shù)據(jù)中心的規(guī)模也隨著數(shù)據(jù)大集中持續(xù)發(fā)展而逐步擴大，對二層網(wǎng)絡的區(qū)域范圍要求逐步擴大。校園網(wǎng)IP隨著信息化數(shù)字化的迅速發(fā)展逐步暴露出流量倍增、IPv4地址枯竭及缺乏安全等問題，另外還擁有系統(tǒng)性能差及缺乏足夠端口等缺點[1-2]，因此亟待運用新方法處理其各種難題。虛擬交換機技術擁有相當可觀的轉(zhuǎn)發(fā)能力及端口容量，同時還擁有相對較高的可靠性，將其運用到IP校園網(wǎng)，能夠在很大程度上處理其面臨的各種難題[3-4]。因此本文研究了IP城域網(wǎng)虛擬化設計方案及其系統(tǒng)性能。

　　1理論依據(jù)

　　智能彈性架構(IntelligentResilientFramework，IRF)是H3C公司融合高端交換機的技術，在中低端交換機上推出的創(chuàng)新性建設網(wǎng)絡核心的新技術。IRF是一種網(wǎng)絡架構虛擬化技術，可以將多臺物理設備(一般指交換機)互連形成一個聯(lián)合矩陣。無論在管理還是在應用層面上，將被視為一個整體。它不但可以解決兩臺或多臺設備上端口管理、編號的問題，簡化業(yè)務和管理工作，還可以解決物理設備上的文件同步、傳統(tǒng)二層冗余技術與路由技術協(xié)同的問題。其具備高可靠性、高擴展性、易用性、可管理性，實用性等特點。

　　2虛擬化設計方案

　　在數(shù)據(jù)量的持續(xù)升高的狀況下，引入功能強大的IRF虛擬技術[5]，能夠直接應用在某特定場景，其拓撲架構如圖1所示。IRF堆疊把若干盒式設備經(jīng)過堆疊口完成連接構成一臺虛擬設備，這在很大程度上縮小了管理工作量及維護成本，同時還擁有相對很好的擴展及安全性，其線纜連接順序如圖2所示。IRF的連接形式如表1所示。通常情況下系統(tǒng)中擁有很多設備，致使IRF會出現(xiàn)系統(tǒng)分裂而導致多臺配置一致的設備持續(xù)運轉(zhuǎn)，若不解決將導致網(wǎng)絡沖突現(xiàn)象出現(xiàn)。虛擬交換機對外運用橋MAC，以至于如果出現(xiàn)分裂將致使其他非Master儀器維持原始橋MAC從新?lián)袢∨eMaster以完成MAC學習。IRF運用橋MAC處理形式致使其組網(wǎng)更加簡便，其形式包含：(1)MAC依Master去掉后立即改變;(2)保留6min后改變;(3)始終不變。IRF堆疊分裂后為防止配置一致的儀器出現(xiàn)網(wǎng)絡沖突，其完成多活性檢測(Multi-ActiveDectection，MAD)、鏈路匯聚控制協(xié)議(LinkAggregationControlProrocol，LACP)及雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(BidirectionalForwardingDectection，BFD)[6]等協(xié)議以完成監(jiān)測及沖突處理，其配置如表3所示。在LACP協(xié)議中，IRF經(jīng)過添加MasterD完成擴展，IRF分裂后，LACP及BFD都能夠經(jīng)過MasterD完成對儀器的處理。如果檢測到若干具有配置一致的儀器時，相對小的MasterD將持續(xù)運轉(zhuǎn)，而大的MasterD其狀態(tài)會由Active改變至Recovery即關掉全部非保留物理端口。運用日志完成提示修復發(fā)生故障的鏈路，恢復IRF以確保每個端口重新正常運轉(zhuǎn)。

　　3性能測試分析

　　3.1基本性能測試

　　測試MAC地址表最大容量及GE端口突發(fā)緩存容量，其單端口MAC地址要不能低于64K及各端口緩存能力大于100ms，其測試結(jié)果如圖3—4所示。端口轉(zhuǎn)發(fā)能力測試完成PairtoPair吞吐量、時延及其抖動，報文長度覆蓋及時長分別是64/128/256/512/1024/1518字節(jié)及120s，其測試結(jié)果如圖5所示。根據(jù)圖3能夠獲知，源MAC及目的MAC地址計數(shù)均是128000，表明IRF單端口MAC地址容量是128K。根據(jù)圖4能夠獲知，IRF對相異大小的流量緩存容量分別是：64字節(jié)：T64=1765549/1488095=1.186s;256字節(jié)：T256=1763607/452899=3.894s。根據(jù)圖5能夠獲知，IRF各種包長度的報文都可完成線速轉(zhuǎn)發(fā)，且其時延結(jié)果正常。

　　3.2虛擬化性能測試

　　測試N∶1虛擬化技術，其拓撲結(jié)構如圖6所示。DUT-1及DUT-2經(jīng)過兩條鏈路構建堆疊，將其虛擬為一臺儀器，完成兩臺DUT的端口配置，于測試儀接口及B之間組建100000條流量，同時進行雙向線速流量完成其接口接收報文統(tǒng)計。通過插拔虛擬化設備主控板以完成丟包統(tǒng)計及其流量丟包數(shù)運算，其測試結(jié)果如圖7所示。根據(jù)圖7能夠獲知，其能夠確保流量無丟失，同時很好地完成流量負載分擔。

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