“平安新钢”视频支持系统的应用与优化.pdf

2023年12 月计算机应用文摘第3 9 卷第2 4期“平安新钢”视频支持系统的应用与优化廖文,廖静,王纤（新余钢铁集团有限公司，江西新余3 3 8 0 0 0）摘要：目前，新余钢铁集团有限公司的视频规模越来越大，急需建立一个网络来统计、管理并监控所有的视频设备。为实现该目标，网络维护人员通过分析业务流量种类、大小及带宽，决定添加防火墙、堡垒机、交换机、收发器、光纤、网线等网络设备，从而建立扩容性好、主干带宽为40 GB/s以上的星形网络拓扑，进而适应流量巨大的视频数据传输，同时便于网络维护人员的日常维护与管理。关键词：网络技术；防火墙；交换机；网络拓扑；日常维护与管理中图法分类号：TP393Application and optimization of“Pingan Xingang video support systemAbstract:At present,the video scale of Xinyu Iron&.Steel Group Co.,Ltd.is becoming increasinglylarge,and there is an urgent need to establish a network to collect,manage,and monitor all videoequipment.To achieve this goal,network maintenance personnel analyze the types,sizes,andbandwidths of business traffic and decide to add network equipment such as firewalls,bastionmachines,switches,transceivers,optical fibers,network cables,etc.,in order to establish a starshaped network topology with good scalability and a backbone bandwidth of over 40 GB/s,which canadapt to the huge traffic of video data transmission and facilitate the daily maintenance andmanagement of network maintenance personnel.Key words:network technology,firewall,switch,network topology,daily maintenance andmanagement1引言文献标识码：ALIAO Wen,LIAO Jing,WANG Xian(Xinyu Iron&Steel Group Co.,Ltd.,Xinyu,Jiangxi 338000,China)平安新钢防火罐“平安新钢”的设计初衷是对新余钢铁集团有限公司（以下简称“我司”)的所有视频资源进行整合，其中需要利用网络使各个二级单位的视频资源相连接。随着接入视频资源的量级上升，网络问题不断发生。对此，本文将对“平安新钢”视频支持系统项目网络技术的应用与优化展开研究，旨在为网络维护人员提供支持,对网络进行及时地整改和优化。2“平安新钢”视频支持系统项目的网络应用“平安新钢”视频支持系统项目的主干网络拓扑如图1所示,该网络架构采用目前市面上最成熟的主流三层网络架构1 3。这三层网络架构采用层次化模型进行设计，将复杂的网络设计分为接人层、汇聚层及核心层,每个层次均着重于某些特定的功能,如图2 所示。大数据机病校心数据机房汇絮设村汇聚新焦化汇聚图1“平安新钢”视频支持系统的网络拓扑作为局域网的边界卫士,防火墙负责过滤网络数据、屏蔽网络攻击、记录和控制通过防火墙的信息内容和活动,起到隔离的作用4。为更好地服务于网络维护人员，并降低故障处理时间，防火墙开启了VPN功能，使网络维护人员可在办公室访问“平安新钢”的内网资源。汇聚交换机上配置了i-stack,dhcp，t e l n e t 及划分了VLAN,VLAN-interface,VRRP,ACL等,并用其提高了设备的最大网络传输带宽。目前，核心层至汇聚层良山事业部汇聚能中汇聚口料场汇聚金三角综合楼汇聚一钢汇累二钢汇贸9号炉汇禁优特钢汇架44的主干带宽均不小于40 GB/s,可以满足“平安新钢”未来接人10 0 0 0 路视频资源的需求。其中,汇聚点使用两台设备进行了堆叠，链路使用Eth-trunk双链路上行,这极大地提高网络的可靠性。由于汇聚层是大量接人设备的集中点，网络维护人员基于安全性在汇聚层应用了ACL、路由策略、QOS策略,旨在减少核心层的路由条目数量，这不仅提高了网络的转发速度，还确保了网络的安全性。核心层高速数据交换汇聚层路由汇聚及流量收敛接入层电脑及其他终端接入和访问控制网络设计分三层：核心层、汇聚层、接入层图2 层级化网络模型接入交换机直接面向设备终端（如摄像头、硬盘录像机、解码器、PC等），为终端提供了访问接口,因此接人层包含种类丰富的网络端口，具有强大的接入能力5 6 。摄像头、硬盘录像机、解码器、PC等终端可满足现场操作人员的工作需求,利用这些设备，工作人员可以观察工作所需的视频画面,并结合视频资源进行对应的操作，如炼铁厂料斗下料、炼钢厂转炉进铁水、轧钢厂板胚出炉、钢带轧制等。现场摄像头等终端产生的视频流可通过接入交换机上行至汇聚交换机，随后在核心交换机进行高速转发，从而实现视频存储。当办公网用户需要观看画面时，系统可将视频流推送至平台供用户观看。其中，流量会经过防火墙，防火墙可为每个浏览视频的用户提供安全保障。3“平安新钢”视频支持系统的网络优化随着网络规模的扩大，网络问题不断出现,用户经常会遇到带宽拥塞、应用性能低下、画面卡顿等情况。网络维护人员可通过接入硬件及软件操作的方式进行参数采集、数据分析，从而找出影响网络质量的原因，进而通过技术手段、硬件设备等使网络达到最佳运行状态，并使网络资源获得最佳效益。基于现场维护的实际情况，主要存在以下三种网络优化方法。3.1带带宽不足的网络优化网络的接入层具有丰富的接口，这些接口的速率均为百兆或千兆，一般网络链路的推荐利用率在40%计算机应用文摘以下。若端口带宽超过40%，则网络维护人员必须对其进行对应的网络优化。网络维护人员凭借自身对网络拓扑的了解,采用“核心一汇聚一接入”的思路查找网络带宽不足的链路,进入对应的网络交换设备，使用dis logbuffer，d i strapbuffer,display interface brief等查看命令，查看端口的接口速率和带宽利用率，如图3 所示。当接口利用率超过40%时，可以利用新增链路、eth-trunk、更换高速率端口等技术手段扩展链路带宽，满足流量转发要求、解决画面卡顿问题。displayinterfacebriefBrief information on interfaces in route mode:Link:ADM:administratively down;Stby-standbyProtocol:(s)-spoofingInterfaceInLoopeNULLOVlan1Brief information on interfaces in bridge mode:Link:ADM-administratively down;Stby-standbySpeed:(a).-autoDuplex:(a)/A-auto;H-half;F-fullType:A-access;T-trunk;H-hybridInterfaceGE1/0/1GE1/0/2GE1/0/3GE1/0/4GE1/0/5GE1/0/6GE1/0/7GE1/0/8GE1/0/93.2网络成环的网络优化网络环路是指数据包不断的闭环网络中传输中到达不了目的地，导致设备掉线或局域网网络性能差,网络环网分为二层环网和三层环网，共同的特点就是目的路径不明确导致数据转发混乱。二层环网是广播信息经过两个交换机的时候会不断恶性循环的产生广播,造成环路，而三层环路则是原路由意外不能工作,造成路由通告错误,形成一个恶性循环,由于STP等防止环网的协议出现，一般来说三层环网造成的危害远远大于二层环网。如图4所示，对于二层环网，网络维护人员可以直接进入对应交换机查看 stp状态和mac地址表，找到stp的discard端口或者mac地址表项不稳定的端口，在交换设备上直接关闭成环端口并联系其他维护人员，确认现场状态来判断是否二层环网是否消除。对于三层环网，中大型网络往往会同时应用静态路由、OSPF、BG P等路由技术，一旦出现三层环网造成的危害比较大，查找问题较为麻烦。关键性的手段就是查看防火墙、核心交换机、汇聚交换机等设备的路由表（图5），结合网络出现的实际情况和影响范围再分析路由表的表项,综合判断是哪一层可能出现了路由指向错误,再去手动修改2023年第2 4期LinkProtocol PrimaryIPDescriptionUPUP(s)UP(s)UPUPUPLink Speed,DuplexTypePVID DescriptionUP100M(a)F(a)UP100M(a)F(a)UP1G(a)F(a)UP100M(a)F(a)UP100M(a)F(a)UP1G(a)F(a)UP1G(a)F(a)UP1G(a)F(a)UP100M(a)F(a)图3 查询交换机接口实时状态一-14.14.14.1AAAAA12023 年第 2 4期设备的路由表，最后通过ping命令来确认网络是否恢复正常。dismac-addressMACAddressState0000-5411-af2f140000-5411-b033140000-5414-5837140000-5414-5843140002-b3a8-c68e140018-233b-a7f514o019-d1dd-b6fe140030-1119-be31140030-1119-be3214oodo-b77d-efcc0080-f440-a67aeodo-c9a8-9abboode-c9cf-fbd8oode-c9cf-fbdaoode-c9cf-fbec00d0-c9cf-fc98disiprouting-tableprotocolstaticRoute Flags:R-relay,D-download to fib,T-to vpn-instancePublicroutingtable:StaticDestinations:24Staticroutingtable status:Destinations:24Destination/MaskProto8.8.4.4/32Static10.50.15.0/24Static6010.50.16.0/245tatic6010.50.25.0/245tatic6010.50.26.0/24Static6010.50.49.0/24Static60010.50.67.0/24Static6010.50.68.0/24Static6010.50.69.0/245tatic6010.50.73.0/24Static6010.50.74.0/24Static6010.50.75.8/24Static6010.50.76.0/245tatic6010.50.77.0/24Static60010.50.79.0/245tatic60010.50.80.0/24Static6010.50.85.0/24Static6010.50.86.0/245tatic6010.50.88.0/245tatic6010.50.96.0/245tatic6010.50.98.0/24Static6010.50.99.0/24Static6010.50.150.0/24Static6059.53.213.189/32Static60图5查询网络中的静态路由表项3.3月局域网与局域网互联的网络优化当两个不同且均含有网关的局域网进行互联时，它们会相互发送 tc 报文,从而确定 stp 的网络拓扑状态。当接收到tc报文时,交换设备就会自动刷新一遍设备本身的mac 地址表（mac 地址表用以实现二层数据转发），这给设备造成了极大的转发压力，视频资源存在卡顿、无法播放等情况，严重地甚至会缩短网络交换机设备的工作寿命。采用“核心一汇聚一接入”的思路，网络维护人员可以逐级查找tc报文异常的链路，同时通过输人display stp topology-change,display stp tc-bpdu statistics等命令查询设备 stp状态并进入对应的物理端口查看状态。以上步骤可粗略判断局域网与局域网互联的物理接口,网络维护人员仅需前往现场拔掉对应的网线即可。此外，有特殊情况需要保留互联接口，网络维护人员可以通过ACL访问控制策略来实现流量管控,如宣告特定IP地址流量通过和宣告特定mac 地址流量通过(图6)等。计算机应用文摘67#shaojiejizhukongshi-acl-mac-4001dis this#aclmac4001rule 0 permit source-macaccb-5125-0285ffff-ffff-ffffrule 5 permit source-mac accb-5125-027c ffff-ffff-ffffVLANIDPort/NicknameLearnedGE1/0/3LearnedGE1/0/3LearnedGE1/0/3LearnedGE1/0/3LearnedGE1/0/3LearnedGE1/0/3LearnedGE1/0/3LearnedGE1/0/3LearnedGE1/0/314141414141414图4查询设备mac-address表Routes:24Routes:24PreCost600000045Agingrule 6permit source-mac accb-5125-0286ffff-ffff-ffffrule10 denyreturnLearnedLearnedLearnedLearnedLearnedLearnedLearnedFlags NextHopD0.0.0.0RD10.100.100.15RD10.100.100.15RD10.100.100.39RD10.100.100.39RD10.100.100.15RD10.100.100.3RD10.100.100.3RD10.100.100.3RD10.100.100.15RD10.100.100.62RD10.100.100.62RD10.100.100.61RD10.100.100.61RD10.170.170.2RD10.170.170.2RD10.100.100.61RD10.100.100.61RD10.100.100.15RD10.170.170.2RD10.100.100.3RD10.100.100.3RD10.100.100.39D0.0.0.0图6 宣告特定mac地址流量通过GE1/0/3GE1/0/3GE1/0/3GE1/0/3GE1/0/3GE1/0/3GE1/0/3ConfiguredRoutes:24InterfaceNULLVlanif100Vlanif100Vlanif100Vlanif100Vlanif10oVlanif10oVlanif100Vlanif100Vlanif100Vlanif100Vlanif100Vlanif100Vlanif100Vlanif170Vlanif170Vlanif100Vlanif100Vlanif100Vlanif170Vlanif100Vlanif100Vlanif10eNULLO4“平安新钢”视频支持系统的运行效果(1)在“平安新钢”视频系统项目规划初期，内部网络工程师考虑到业务流量以视频为主，故采用了硬件性能好、带宽大的交换机设备，并设计了合理、高效的网络拓扑,在网络配置中应用端口划分、acl、o s p f 等网络技术，在为用户提供更好的观看体验的同时，降低了视频维护人员的工作压力。(2)在“平安新钢”视频系统投用后，其接入约6000幅画面，流量巨大，链路的实时带宽约为12 CB/s,得益于Eth-trunk 链路设计,设计带宽大小为80CB/s，利用率为15%，目前用户反映较好，未出现网络卡顿、延时等现象。5结束语自2 0 2 2 年1月运行以来，“平安新钢”视频支持系统网络运行稳定，未出现卡顿等情况，且用户反映良好。随着我司网络优化工作的不断推进，未来将保留三个局域网，分别为办公网络、视频网络、智能综合网络,且这些网络之间将设置防火墙。目前,网络技术应用较为普遍，但我司存在网络优化短板，导致某些局域网出现卡顿、不流畅等问题，未来网络维护人员将为我司的智能制造建设添砖加瓦，从而为其智能化转型贡献力量。参考文献：1刘栋.电子信息工程中计算机网络技术的应用研究J.电子质量,2 0 2 2(7):13 0-13 3.2刘金明.基于电子信息工程中计算机网络技术的实践分析J.网络安全技术与应用,2 0 2 2(7)：16 2-16 3.3】宋雷蕾,万世明.计算机网络技术在电子信息工程中的运用J.无线互联科技,2 0 2 2,19(13)：13 2-13 4.4阿迪娅扎曼别克.计算机网络安全中虚拟网络技术的应用研究J.中国设备工程,2 0 2 2（12）：18 9-19 1.5覃光文.大数据分析在移动通信网络优化中的应用J.数字通信世界,2 0 2 2(3）：13 1-13 3.6罗林.移动通信网络优化现状及发展趋势J.电子世界，2022(1):156-157+159.作者简介：廖文(19 9 5一）,助理工程师,研究方向：电讯维检。