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摘要：文章介绍了南京医科大学万兆校园网建设的必要性及整个建设过程，包括万兆网络的网络架构、实施步骤及实际应用等。万兆网络克服了原有千兆网络导致的瓶颈问题，对于校园网的高速畅通，提高用户的网络体验，推进学校的信息化建设，具有不可替代的作用。
关键词：万兆网络；瓶颈；cisco
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）32-0035-02
Construction and Applications of Ten Gigabit Campus Network at Nanjing Medical University
XIE Jian
（Information and Network Center， Nanjing Medical University， Nanjing 210029， China）
Abstract： This paper introduces the necessity of Nanjing Medical University Ten Gigabit Campus Network Construction and the entire process， including the Ten Gigabit network architecture， implementation steps and practical application. Ten Gigabit network overcomes the bottleneck problem of the original Gigabit network， which leads to smooth， high-speed campus network， improves the user experience， promotes the informatization construction of the school， has an irreplaceable role.
Key words： Ten Gigabit network ；bottleneck； cisco
近年来，我国高校信息化建设陆续发展，高校信息化规模越来越大，校园网覆盖率基本已经达到100%，大部分高校校园网正在向高效、安全的校园网平台发展，为高校的教育事业发展提供良好的条件。目前高校校园网可以为师生提供教学、科研和综合信息服务，成为高校对外的主要窗口，但校园网也暴露出了很多问题，尤其是高校万兆校园网进入了大量部署阶段，由于网络语音、视频、下载等应用的大量需求，往往导致网络线路出现拥塞、瓶颈，最直接的影响就是用户网络体验较差。大部分985、211等重点高校都进行了校园网万兆、甚至十万兆级别的线路升级，通过物理线路的扩容很好地解决网络瓶颈问题。因此我校校园网升级万兆势在必行[1]。
1 南京医科大学现有校园网络存在瓶颈
南京医科大学校园网1995年接入cernet网络，成为江苏省首批接入教育网的高校之一。经过多年的升级改造，目前学校已形成教育网、电信、网通的多出口网络模式。校园网络出口为1000M的网通、600M电信以及200M教育网。校园网络主干均为千兆互连，覆盖宿舍区、教学区、休闲区。近年来随着网络用户的日益增多，用户反应网络体验效果较差，尤其是高峰期时间段视频、下载以及正常页面的web浏览都较慢。通过校园网流量监控系统的数据分析，校园网千兆主干线路在网络高峰期时间段完全跑满。同时各个网络出口实际带宽利用率不高，即使是将流控设备完全放开，各个网络出口也没有出现跑满的现象。经过讨论分析，认为校园网内部千兆网络存在瓶颈问题（高峰期视频、下载及web浏览），导致了流量始终上不去[2]。
2 南京医科大学万兆校园网建设
2.1 建设目标
1） 坚持“主干万兆、千兆到各楼宇及桌面“的设计思想，提升校园网主干的负载能力及稳定性。
2） 在原有千兆校园网的基础上进行升级，应能保护原有校园网的已有投资，要求与原有校园网实施优化整合。
3） 尽可能减少对原有校园网的变动，改造完成后易于网络管理及维护。
4） 能够实现语音、图像及数据高速传输，具备性能优越的资源共享功能[3]。
2.2 网络架构
为了解决校园网络瓶颈问题，必须对校园网络进行万兆升级改造。具体拓扑图如图1所示。
图1 南京医科大学网络拓扑图
学校五台和江宁校区各有一台cisco7609核心交换机以及锐捷的8608系列核心交换机。四台核心交换机之间的互联线路（图中虚线描述的线路）为此次万兆升级改造的线路。两台锐捷核心交换机的ios版本为最新版本，无需升级。两台思科核心交换机现有的ios版本不支持万兆线卡，需要对ios进行升级。
2.3 实施步骤[4-7]
考虑到升级改造过程中存在的风险，主要按照以下步骤进行了具体实施 （以两台思科7609交换机为例）。
①通过网络光纤测试仪，分别对万兆升级涉及的线路进行测试，确保光纤线路的性能指标在万兆线路的要求范围内。
②备份思科核心交换机的配置及系统ios文件。（每台设备配备了双引擎，配置之前每台设备在主引擎及备份引擎上分别插入新的CF卡）：
Format disk0： //格式化磁盘（disk0位于CF卡插槽位置，新flash卡需要插入引擎，格式化成與思科交换机一致的文件系统）
Copy running-config disk0： //复制思科交换机运行配置到disk0 Copy startup-config disk0： //复制思科交换机启动配置到disk0
Cd sup-bootflash： //进入sup-bootflash区（此区为ios存储的位置，也有可能在其他的flash位置，南京医科大学思科7609交换机默认的flash位置在sup-bootflash）
Copy ******.bin disk0： //拷贝当前目录下的******.bin文件到disk0：
Cd disk0： //进入disk0存储区
Dir //打开当前目录，列出文件
Copy running-config slavedisk0： //复制运行配置到備份引擎
Copy startup-config slavedisk0： //复制启动配置到备份引擎
Copy ******.bin slavedisk0： //拷贝当前目录下的******.bin文件到slavedisk0：
③校验主备引擎CF卡中预先存放的新版本ios系统文件：
Verify disk0：***.bin //此bin文件为预先保存在CF卡中的新版本ios系统文件
Verify slavedisk0：***.bin //备用引擎校验
Show boot //查看当前系统启动文件
④设置交换机通过新版本的ios文件进行启动：
Boot system disk0：***.bin //设置启动ios为disk0：里的***.bin（备份引擎会自动识别其引擎上同一位置的启动文件）
Copy running-config startup-config //保存配置文件
另外一台思科核心交换机配置同上，全部配置完成后，通过查看物理端口状态及相关网络测试命令进行网络连通的测试。
两台锐捷核心交换机由于ios系统文件为最新版本，无需对系统进行升级，因此通过直接断电，分别在两台设备上插入万兆线卡，重启设备即可。
2.4 实际应用
校园网万兆升级完成后，可以明显发现万兆线路已经跑到了1.5G，原有千兆线路由于瓶颈问题，最多最能到达900M。高峰期视频、下载及web浏览流量始终上不去也有明显改善，流量图如图1、2、3所示。 通过比较，很清晰地看出有了明显效果，带来了更好的网络体验效果。
3 结束语
南京医科大学万兆校园网的建成有效地增强了网络的稳定性及先进性，更好地为全校教学科研、后勤服务等做保障，尤其对于网络性能要求较高的相关应用系统及提高用户网络体验，起到了重要的作用。同时为有高校万兆校园网建设需求的单位提高了很好的经验借鉴[8]。
参考文献：
[1] 彭隽，劳凤丹，邹仁明.万兆全冗余校园网出口升级改造方案[J].武汉大学学报，2012（S1）.
[2] 李学勇，孔德川，徐佑萍.高校校园网升级与万兆以太网技术应用[J].河南科技学院学报，2005（1）.
[3] 田欣.山东中医药大学新校区万兆校园网规划与设计[J].中国医学教育技术，2006（3）.
[4] 申众.万兆以太网在校园网中的应用[J].网络安全技术与应用，2007（5）.
[5] 吴荣生，郭联志.万兆校园以太网的设计与性能分析[J].长沙通信职业技术学院学报，2008（4）.
[6] 刘冀川，李冬梅.万兆以太网技术的研究与实现[J].无线电工程，2012（12）.
[7] 周解全，赵青，舒位光.校园网拓扑结构优化方案的探讨[J].中国医学教育技术，2006（6）.
[8] 黄志红.万兆以太网在图书馆的应用[J].内蒙古科技与经济，2007（21）.
关键词：万兆网络；瓶颈；cisco
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）32-0035-02
Construction and Applications of Ten Gigabit Campus Network at Nanjing Medical University
XIE Jian
（Information and Network Center， Nanjing Medical University， Nanjing 210029， China）
Abstract： This paper introduces the necessity of Nanjing Medical University Ten Gigabit Campus Network Construction and the entire process， including the Ten Gigabit network architecture， implementation steps and practical application. Ten Gigabit network overcomes the bottleneck problem of the original Gigabit network， which leads to smooth， high-speed campus network， improves the user experience， promotes the informatization construction of the school， has an irreplaceable role.
Key words： Ten Gigabit network ；bottleneck； cisco
近年来，我国高校信息化建设陆续发展，高校信息化规模越来越大，校园网覆盖率基本已经达到100%，大部分高校校园网正在向高效、安全的校园网平台发展，为高校的教育事业发展提供良好的条件。目前高校校园网可以为师生提供教学、科研和综合信息服务，成为高校对外的主要窗口，但校园网也暴露出了很多问题，尤其是高校万兆校园网进入了大量部署阶段，由于网络语音、视频、下载等应用的大量需求，往往导致网络线路出现拥塞、瓶颈，最直接的影响就是用户网络体验较差。大部分985、211等重点高校都进行了校园网万兆、甚至十万兆级别的线路升级，通过物理线路的扩容很好地解决网络瓶颈问题。因此我校校园网升级万兆势在必行[1]。
1 南京医科大学现有校园网络存在瓶颈
南京医科大学校园网1995年接入cernet网络，成为江苏省首批接入教育网的高校之一。经过多年的升级改造，目前学校已形成教育网、电信、网通的多出口网络模式。校园网络出口为1000M的网通、600M电信以及200M教育网。校园网络主干均为千兆互连，覆盖宿舍区、教学区、休闲区。近年来随着网络用户的日益增多，用户反应网络体验效果较差，尤其是高峰期时间段视频、下载以及正常页面的web浏览都较慢。通过校园网流量监控系统的数据分析，校园网千兆主干线路在网络高峰期时间段完全跑满。同时各个网络出口实际带宽利用率不高，即使是将流控设备完全放开，各个网络出口也没有出现跑满的现象。经过讨论分析，认为校园网内部千兆网络存在瓶颈问题（高峰期视频、下载及web浏览），导致了流量始终上不去[2]。
2 南京医科大学万兆校园网建设
2.1 建设目标
1） 坚持“主干万兆、千兆到各楼宇及桌面“的设计思想，提升校园网主干的负载能力及稳定性。
2） 在原有千兆校园网的基础上进行升级，应能保护原有校园网的已有投资，要求与原有校园网实施优化整合。
3） 尽可能减少对原有校园网的变动，改造完成后易于网络管理及维护。
4） 能够实现语音、图像及数据高速传输，具备性能优越的资源共享功能[3]。
2.2 网络架构
为了解决校园网络瓶颈问题，必须对校园网络进行万兆升级改造。具体拓扑图如图1所示。
图1 南京医科大学网络拓扑图
学校五台和江宁校区各有一台cisco7609核心交换机以及锐捷的8608系列核心交换机。四台核心交换机之间的互联线路（图中虚线描述的线路）为此次万兆升级改造的线路。两台锐捷核心交换机的ios版本为最新版本，无需升级。两台思科核心交换机现有的ios版本不支持万兆线卡，需要对ios进行升级。
2.3 实施步骤[4-7]
考虑到升级改造过程中存在的风险，主要按照以下步骤进行了具体实施 （以两台思科7609交换机为例）。
①通过网络光纤测试仪，分别对万兆升级涉及的线路进行测试，确保光纤线路的性能指标在万兆线路的要求范围内。
②备份思科核心交换机的配置及系统ios文件。（每台设备配备了双引擎，配置之前每台设备在主引擎及备份引擎上分别插入新的CF卡）：
Format disk0： //格式化磁盘（disk0位于CF卡插槽位置，新flash卡需要插入引擎，格式化成與思科交换机一致的文件系统）
Copy running-config disk0： //复制思科交换机运行配置到disk0 Copy startup-config disk0： //复制思科交换机启动配置到disk0
Cd sup-bootflash： //进入sup-bootflash区（此区为ios存储的位置，也有可能在其他的flash位置，南京医科大学思科7609交换机默认的flash位置在sup-bootflash）
Copy ******.bin disk0： //拷贝当前目录下的******.bin文件到disk0：
Cd disk0： //进入disk0存储区
Dir //打开当前目录，列出文件
Copy running-config slavedisk0： //复制运行配置到備份引擎
Copy startup-config slavedisk0： //复制启动配置到备份引擎
Copy ******.bin slavedisk0： //拷贝当前目录下的******.bin文件到slavedisk0：
③校验主备引擎CF卡中预先存放的新版本ios系统文件：
Verify disk0：***.bin //此bin文件为预先保存在CF卡中的新版本ios系统文件
Verify slavedisk0：***.bin //备用引擎校验
Show boot //查看当前系统启动文件
④设置交换机通过新版本的ios文件进行启动：
Boot system disk0：***.bin //设置启动ios为disk0：里的***.bin（备份引擎会自动识别其引擎上同一位置的启动文件）
Copy running-config startup-config //保存配置文件
另外一台思科核心交换机配置同上，全部配置完成后，通过查看物理端口状态及相关网络测试命令进行网络连通的测试。
两台锐捷核心交换机由于ios系统文件为最新版本，无需对系统进行升级，因此通过直接断电，分别在两台设备上插入万兆线卡，重启设备即可。
2.4 实际应用
校园网万兆升级完成后，可以明显发现万兆线路已经跑到了1.5G，原有千兆线路由于瓶颈问题，最多最能到达900M。高峰期视频、下载及web浏览流量始终上不去也有明显改善，流量图如图1、2、3所示。 通过比较，很清晰地看出有了明显效果，带来了更好的网络体验效果。
3 结束语
南京医科大学万兆校园网的建成有效地增强了网络的稳定性及先进性，更好地为全校教学科研、后勤服务等做保障，尤其对于网络性能要求较高的相关应用系统及提高用户网络体验，起到了重要的作用。同时为有高校万兆校园网建设需求的单位提高了很好的经验借鉴[8]。
参考文献：
[1] 彭隽，劳凤丹，邹仁明.万兆全冗余校园网出口升级改造方案[J].武汉大学学报，2012（S1）.
[2] 李学勇，孔德川，徐佑萍.高校校园网升级与万兆以太网技术应用[J].河南科技学院学报，2005（1）.
[3] 田欣.山东中医药大学新校区万兆校园网规划与设计[J].中国医学教育技术，2006（3）.
[4] 申众.万兆以太网在校园网中的应用[J].网络安全技术与应用，2007（5）.
[5] 吴荣生，郭联志.万兆校园以太网的设计与性能分析[J].长沙通信职业技术学院学报，2008（4）.
[6] 刘冀川，李冬梅.万兆以太网技术的研究与实现[J].无线电工程，2012（12）.
[7] 周解全，赵青，舒位光.校园网拓扑结构优化方案的探讨[J].中国医学教育技术，2006（6）.
[8] 黄志红.万兆以太网在图书馆的应用[J].内蒙古科技与经济，2007（21）.