數(shù)字檔案館網(wǎng)絡中交換機分析選型與設計

本文格式為Word版，下載可任意編輯——數(shù)字檔案館網(wǎng)絡中交換機分析選型與設計1數(shù)字檔案館及其技術布局檔案館館藏文獻信息的數(shù)字化和網(wǎng)絡化是數(shù)字檔案館概念或定義的兩個根本要素，因此，有時人們又把數(shù)字檔案館稱為電子檔案館、虛擬檔案館。

從數(shù)字檔案館的館藏、應用來看，進展進程總是與人類社會科學技術的進展精細相聯(lián)系的，數(shù)字檔案館的相關技術如下：數(shù)字化技術；高密度存儲技術；多媒體技術；計算機技術；通信和網(wǎng)絡技術。

數(shù)字檔案館的主要技術特征如下：

數(shù)字檔案館采用分布式數(shù)據(jù)庫和學識庫：通過先進的數(shù)字化存儲技術，對信息資源建立分布式的大型文獻信息庫及檢索系統(tǒng)，對海量數(shù)據(jù)舉行存儲和管理；

數(shù)字檔案館采用計算機網(wǎng)絡使遠程檔案信息的共享成為可能，抑制了地理時空和信息類型的局限，把本地的常用館藏（印刷型、縮微型、電子型）與通過計算機網(wǎng)絡供給的世界各地檔案館的服務以及其他信息資源、學識資源結(jié)合起來；

數(shù)字檔案館是一種學識管理實體，在學識信息檢索模式上可以通過多種媒介、多種語言、跨地域、跨數(shù)據(jù)庫舉行檢索，各學識信息資源庫之間實現(xiàn)全球鏈接；

數(shù)字檔案館采用以用戶為中心的服務模式：通過計算機網(wǎng)絡，用戶不必直接到檔案館查找資料，只需坐在網(wǎng)絡終端前，就可以對遠程的數(shù)據(jù)庫（包括各個信息服務中心、檔案館，國家和國際上的信息數(shù)據(jù)庫等）舉行聯(lián)機欣賞、檢索，當用戶在聯(lián)機查找過程中遇到問題時，檔案館員可向用戶供給各種形式的便當生動的服務。

根據(jù)這些本質(zhì)特征，也可以將數(shù)字檔案館的特點概括為五個方面：信息實體虛擬化；信息資源數(shù)字化；信息傳遞網(wǎng)絡化；信息利用共享化；信息供給學識化。

數(shù)字檔案館的技術整體解決方案為三層技術架構(gòu)，分別為檔案資源加工層、檔案資源管理層、檔案資源應用服務層。

首先，由檔案資源加工層將各種類型的資料轉(zhuǎn)化為有序的數(shù)字資源。將各種紙質(zhì)資料、音頻資料、視頻資料舉行數(shù)字化加工，轉(zhuǎn)化為數(shù)字格式的資源；有目的有方向地采集原本無序分散的網(wǎng)絡資源，將之舉行初步有序化處理；將各種數(shù)據(jù)庫、電子檔案等舉行必要的格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)標簽等處理，使各種資料具備數(shù)字檔案館的根本管理和服務需求。

經(jīng)過加工的數(shù)字資源進入資源管理層。資源管理要完成的工作任務是：網(wǎng)絡資源的分類、整合及發(fā)布；對各種異構(gòu)的數(shù)字資源舉行整合，使之形成統(tǒng)一的檢索和使用界面；將經(jīng)過加工和帶有標簽的數(shù)字資源舉行多種表現(xiàn)形式的發(fā)布。

直接面向用戶和讀者的是應用服務層。系統(tǒng)對用戶舉行天性化服務，用戶能定制自己所關注的資源信息，實時獲取由檔案館系統(tǒng)根據(jù)用戶關注點所自動推送的即時信息。通過云計算供給異構(gòu)資源檢索平臺，使用戶真正享受到遠程、跨數(shù)據(jù)庫無縫檢索。

2數(shù)字檔案館網(wǎng)絡中第三層交換機的分析與選型

交換機是數(shù)字檔案館網(wǎng)絡中關鍵設備之一，根據(jù)網(wǎng)絡類型分類常見的有以太網(wǎng)交換機（EthernetSwitch）、ATM（AsynchronousTransferModeSwitch）交換機等；根據(jù)網(wǎng)絡開放七層模型（OSI）劃分有其次層交換機和第三層交換機。

下面重點介紹目前在高速局域網(wǎng)中應用的第三層交換機。

在三層交換機產(chǎn)生以前，在數(shù)字檔案館的創(chuàng)辦中，采用交換網(wǎng)絡存在這樣的問題：當系統(tǒng)規(guī)模擴大到確定程度后，每個站點可使用的有效帶寬會裁減，網(wǎng)絡的性能會下降。假設根據(jù)確定的條件將整個網(wǎng)絡劃分成大量子網(wǎng)，這樣一來可以增加網(wǎng)絡的沖突域，擴大系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)才能。可是當各個子網(wǎng)之間需要通信時，由于二層交換機是鏈路層設備，其致命弱點是不能有效跨越異構(gòu)子網(wǎng)探索網(wǎng)絡層地址，所以只好選擇路由器，路由器能夠?qū)崿F(xiàn)子網(wǎng)之間的互連，帶來的問題是價格高、延遲大，本來具有“線速”的交換網(wǎng)，經(jīng)過路由器以后又變得分外慢，無法適應人們的需要，人們需要一種像交換機一樣快的路由器，或者具有路由器才能的能識別三層地址的交換機，由此便產(chǎn)生了三層交換機。

2.1三層交換機的根本工作原理。三層交換機就是將網(wǎng)絡層的功能融入交換機，以交換機的性能完成路由器的功能，即二層的橋和三層的路由合二為一，使得網(wǎng)絡的路由功能分布于整個網(wǎng)絡中的各個交換節(jié)點之上。第三層交換機兼有其次和第三層傳輸功能，因而它能支持大多數(shù)同一虛擬網(wǎng)之間節(jié)點的通信，還能夠完成播送域的隔離，同時，用它來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的路由器在局域網(wǎng)之間的互連功能。采用三層交換機可以完成路由尋徑，降低時延，完成數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。

概括實現(xiàn)方法可以分為如下兩類：

第一類是在交換機上增加第三層轉(zhuǎn)發(fā)模塊，將路由器的三個核心過程中的第三層轉(zhuǎn)發(fā)片面以硬件形式來實現(xiàn)，同時優(yōu)化路徑查詢中的路由算法。概括過程是：當?shù)谌龑咏粨Q機收到一個數(shù)據(jù)包時，首先在一個地址緩存中完整的32位的目的地址路徑表項查找該數(shù)據(jù)包的目的地址，當找到了相應的表項后，數(shù)據(jù)包就通過硬件很快被轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳的路由器去。

其次類方法也是在交換機上加載第三層轉(zhuǎn)發(fā)模塊，但其轉(zhuǎn)發(fā)功能完全由硬件實現(xiàn)，其中包括三個核心過程的路由查詢、第三層轉(zhuǎn)發(fā)，另外如多址播送、播送等也由硬件實現(xiàn)，充分利用了硬件處理速度快的優(yōu)勢。

三層交換機把路由器識別網(wǎng)絡層地址的載能引入傳統(tǒng)的交換機，它雖然不能取代路由器接入廣域網(wǎng)等全部功能，但能在鏈路層實現(xiàn)三層傳輸，既能供給子網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的連接，又能保持交換機的低延遲、低價位、大流量的固有特性，這樣就得志了日益增長的視頻和Internet需求。

2.2Bay公司的三層交換機SwitchNode。Bay公司的三層交換機SwitchNode總體布局稱為快速轉(zhuǎn)發(fā)分布交換體系布局，由一個基于68060CPU的操縱處理器，以及四個具有不同端口的插入模塊組成，該交換機規(guī)律連接如圖1所示。

操縱處理器的功能是集中管理四個插入式交換模塊，核心任務是完成自學習全網(wǎng)拓撲，建立和填寫路由表，并通過一條專用的1.2Gb/s的操縱和管理總線，把路由表調(diào)配到每個交換模塊的高速緩存中去。它還通過另一條1.2Gb/s的數(shù)據(jù)總線，操縱交換模塊中的DMA專用集成電路實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。每個交換模塊都具有專用處理器，處理器配備有Bay的網(wǎng)絡路由服務（BayRS）軟件，通過編碼技術，執(zhí)行智能化的交換決策和查找任務。這種雙總線的分開和尋址與傳輸?shù)暮献?，正是三層交換機具備優(yōu)越性能的理由所在。

三層交換機與傳統(tǒng)交換機的根本識別是怎樣得到全網(wǎng)絡的路由信息，SwitchNode創(chuàng)造全網(wǎng)路由表有兩種方法：一是IP自學習方式，不需運行路由協(xié)議，可把路由器的MAC地址與其他設備的地址集成于路由表內(nèi)，IP自學習方式和二層交換創(chuàng)造路由選擇表沒有本質(zhì)識別，只是把路由器的MAC地址當作目的節(jié)點的MAC地址加進路由表而已；二是路由方式，例如組建大型網(wǎng)狀網(wǎng)絡時，在若干個虛擬子網(wǎng)之間舉行信息交換，此時需運行簡樸的路由協(xié)議，如RIP（路由網(wǎng)際協(xié)議）、OSPF（開放式最短路徑優(yōu)先）等，使SwitchNode交換機像低延時、高線速的路由器一樣，舉行第三層路由交換。

3選擇主干交換機時需要考慮的因素

假定擬建立一個大型數(shù)字檔案館局域網(wǎng)，同時要求將局域網(wǎng)接入因特網(wǎng)，選擇主干交換機時需要考慮的因素如下：

3.1數(shù)字檔案館局域網(wǎng)的拓撲布局和主要業(yè)務。數(shù)字檔案館局域網(wǎng)的拓撲布局；內(nèi)部子網(wǎng)的劃分；虛擬子網(wǎng)的設立等，多媒體視頻傳送是主要業(yè)務需求。

3.2數(shù)字檔案館局域網(wǎng)的帶寬、速度和服務質(zhì)量。目前可供選用的主干網(wǎng)技術有ATM、以太網(wǎng)、光纖分布式數(shù)字接口（FDDI）等，其中，F(xiàn)DDI已經(jīng)被淘汰。考慮到本金和易用性，多數(shù)企業(yè)容許選擇以太網(wǎng)。假設數(shù)字檔案館原先已經(jīng)創(chuàng)辦了其他類型的主干網(wǎng)，如FDDI、令牌環(huán)網(wǎng)等，那么新主干網(wǎng)的選擇就務必考慮與原有網(wǎng)絡的兼容問題，新主干網(wǎng)交換機除了千兆以太網(wǎng)端口以外還應考慮具備FDDI、ATM、令牌環(huán)等其他網(wǎng)絡端口，以便異種網(wǎng)絡之間的互連。

3.3穩(wěn)當性、安好性。對于數(shù)字檔案館局域網(wǎng)來說，穩(wěn)當性和安好性