圖書館館際網絡互聯建設基礎

魏爾嘯

摘要：在互聯網時代，圖書館信息建設，除了自身的數據構建，更強調數據的流動性。通過共享數據，擴展網絡節點負載均衡，提高穩定性和安全性的同時，提升數據易用性和利用率。圖書館覆蓋全國行政區劃，作為傳統的信息節點，加強神經網絡改造，必將擴大信息中心的大數據服務效益。

關鍵詞：圖書館信息化、館際網絡

1、網絡連接技術對比

目前異地網絡連接一般采用虛擬網絡或實體網絡兩種方式。這兩種方式的實現，在技術上存在多種變型。

1.1虛擬專用網絡

虛擬專用網絡的功能是在公用網絡上建立專用網絡，進行加密通訊。在企業網絡中有廣泛應用。VPN網關通過對數據包的加密和數據包目標地址的轉換實現遠程訪問。VPN有多種分類方式，主要是按協議進行分類。VPN可通過服務器軟件、VPN獨立設備或擴展板卡等多種方式實現。VPN屬于遠程訪問技術，簡單地說就是利用公用網絡架設專用網絡。VPN使用的是互聯網上的公用鏈路。通過VPN服務器利用加密技術在公網上封裝出一個數據通訊隧道。用戶數據在邏輯鏈路中傳輸。它涵蓋了跨共享網絡或公共網絡的封裝、加密和身份驗證鏈接的專用網絡的擴展。VPN主要采用了隧道技術、加解密技術、密鑰管理技術和使用者與設備身份認證技術。

1.1.1分類標準

根據不同的劃分標準，VPN可以按幾個標準進行分類劃分：

（1）按VPN的協議分類：

VPN的隧道協議主要有三種，PPTP、L2TP和IPSec，其中PPTP和L2TP協議工作在OSI模型的第二層，又稱為二層隧道協議，IPSec是第三層隧道協議。

（2）按VPN的應用分類：Access VPN（遠程接入VPN）：客戶端到網關，使用公網作為骨干網在設備之間傳輸VPN數據流量；Intranet VPN（內聯網VPN）：網關到網關，通過單位的網絡架構連接來自同單位的資源；Extranet VPN（外聯網VPN）：與合作伙伴企業網構成Extranet，將一個單位與另一個單位的資源進行連接。

（3）按所用的設備類型進行分類：

網絡設備提供商針對不同客戶的需求，開發出不同的VPN網絡設備，主要為交換機、路由器和防火墻；路由器式VPN：路由器式VPN部署較容易，只要在路由器上添加VPN服務即可；交換機式VPN：主要應用于連接用戶較少的VPN網絡；防火墻式VPN：防火墻式VPN是最常見的一種VPN的實現方式，許多廠商都提供這種配置類型

（4）按照實現原理分類：

重疊VPN：此VPN需要用戶自己建立端節點之間的VPN鏈路，主要包括：GRE、L2TP、IPSec等眾多技術。對等VPN：由網絡運營商在主干網上完成VPN通道的建立，主要包括MPLS、VPN技術。[1]

1.1.2實現方式

VPN的實現有很多種方法，常用的有以下四種：

VPN服務器：在大型局域網中，可以通過在網絡中心搭建VPN服務器的方法實現VPN。軟件VPN：可以通過專用的軟件實現VPN。硬件VPN：可以通過專用的硬件實現VPN。集成VPN：某些硬件設備，如路由器、防火墻等，都含有VPN功能。

1.2基于物理鏈路的專用網絡

是指遵守RFC 1918和RFC 4193規范，使用私有IP地址空間的網絡。其優點是穩定性和私密性是不可替代的，缺陷是基礎建設投入明顯，成本代價提高。在軍隊、金融、政府、醫療、教育等領域的專用網絡應用較多。總體來講是一種封閉型網絡，其數據資源限定在內部網絡中使用，即保證跨地域線路連接，又保證信息安全。因為是專有線路，不占用互聯網帶寬，在網絡速率上傳輸效率較高。

圖書館使用專有線路網絡的主要考慮，是基于數字資源使用權限為目的。數字版權是可以通過新興的數字媒體傳播內容的權利。數字資源具有流通速度快，共享復制的特點，適用范圍已經遠超紙質媒介信息。通過資源加密和專網技術結合完成指定級別的資源保護，也是現今法律框架下對知識保護的必然要求。同時考量到今后視頻、音頻的點播與直播應用擴展，在即時數據并發量上的負載能力，和虛擬現實、增強現實的實時渲染對網絡資源的高負荷占用。在聯通與穩定的基礎上為日后圖書館數據中心的技術轉型做好底層鏈路支持。

VPN設備提供的虛擬網絡，具有較低的經濟成本的優勢，只要雙方協議封裝一直，即可完成隧道對接。但穩定性較差，依賴于硬件運行及公網波動狀況。而且資源地址變動，也存在一定的配置維護成本，不適用于長時間連接和資源訪問流量大的地域。在線路連接技術選擇上還需要根據實際應用情況，進行相應的網絡資源規劃。

2、連接技術實用性簡明分析

2.1網絡設計原則

可靠性和安全性：在網絡的設計中，主要考慮兩個層次：一是整個網絡的可靠性和安全性，采用高可靠性和安全性的電信網絡平臺；二是網絡設備的可靠性和安全性。經濟性和可擴充性：采用的網絡結構和設備充分考慮到易升級換代，并且在升級時可以最大限度的保護原有的硬件設備和軟件投資。實用性和先進性：首先采用成熟的網絡技術，使網絡保證實用和適用。其次，跟蹤國際網絡技術的新發展，設計技術先進的網絡，保證計算機網絡可靠、先進并具有科學性。標準化：整個網絡的設計采用標準化的網絡體系，以方便網絡的升級、擴展和互聯。

2.2虛擬網絡專線MPLS-VPN

2.2.1網絡拓撲圖（見圖1）：

圖1 VPN拓撲示例

2.2.2方案特點說明：

MPLS可以節約大量運營成本：三層MPLS VPN線路租用、設備采購、通信費用和管理成本等諸多方面，均能節省大量的前期線路建設投入，在隨后的各市、縣接入點拓展，其成本優勢將進一步凸顯。靈活的可擴展性：基于三層MPLS的VPN在增加節點和客戶數量方面有較強的可擴展性，可以在省圖書館的節點間創建全互通或點到多點等多種邏輯拓撲，拓撲的改變十分靈活。網絡組建和維護簡單：用戶接入方式簡單，對用戶端設備要求低。可保持原有網絡規劃：三層MPLS VPN 對于客戶端設備沒有特殊要求，一般路由器都適用，因此可以繼續使用原設備。三層MPLS VPN 支持使用私有地址，不必改變地址規劃方案。支持多種業務的融合：支持數據、語音、圖像、視頻等多種業務。對于語音、視頻等實時性強的業務，可以通過提高其網絡優先級，優化傳輸效果。能夠提供服務質量保證：網絡具有強大的QoS能力，通過提供不同的服務級別來保證關鍵通信的質量。另外，MPLS VPN核心層只對IP數據包做第二層交換，加快了數據包的轉發速度，減少了時延和抖動，增加了網絡吞吐能力，大大提高了網絡的質量保證。安全可靠：采用先進的MPLS 作為通道機制實現透明報文傳輸，與ATM 、FR 等傳統類型VPN 具有同等的安全級別。[2]endprint

2.3實體專有網絡線路MSTP

2.3.1線路方案特點

MSTP（Multi-Service Transport Platform，多業務傳送平臺）是指基于SDH平臺，同時實現TDM業務、ATM業務、以太網業務等的接入、處理和傳送，提供統一網管的多業務節點。（見圖2），MSTP是對SDH的優化，它具備原有SDH的所有功能，同時支持以太、ATM、DDN等二層交換、透傳等，滿足綜合業務承載和專線透傳等應用。

MSTP本質是對SDH網絡的優化：它具備原有SDH網絡的所有功能，同時支持以太、ATM、DDN等二層交換、透傳等，滿足綜合業務承載和專線透傳等應用。大帶寬且線速轉發：MSTP網絡提供端到端的FE-FE、FE-GE匯聚能力；適配帶寬大，業務線速轉發；帶寬靈活調整，LCAS技術保證平滑升級；接口可光可電，具備直接拉遠能力。完善的網管系統：統一網絡級管理，對端到端業務開通、監控和維護。網管可以實現提供遠端大客戶操作終端。網絡安全的最佳選擇：骨干、本地傳輸SDH雙向自愈環保證了數據傳輸的穩定性和正確性；重要節點采用雙歸；設備重要單元交叉、時鐘、電源1+1保護；重要業務，如：E1/T1、E3/T3、155Me、FE；支持1：n TPS。支持QinQ實現VLAN擴展：VLAN嵌套實現ID資源擴展至4096×4096。傳輸速率高，信道利用率高，網絡時延小，傳送穩定，故障率低：滿足視頻會議等實時性要求高的應用需求。

圖2 MSTP優勢

2.3.2組網示意圖（見圖3）：

圖3 MSTP組網案例

2.3.3可行性方案描述

在中心節點，新增核心傳輸設備，采用物理雙路由接入就近電信端，考慮近期需求和遠期結合，可以先期采用可擴展基礎設備型號，后期進行板卡擴容。在個分支點，新增匯聚傳輸設備，采用物理雙路由接入就近電信端，支持FE口接入。業務開通時，全程錄入資源管理系統，實現網管系統故障主動發現。新采購設備采用客戶網管系統可網管設備，方便后續維護工作。中心端新增設備需要有雙電源、雙主控板保護。需要考慮本地和長途電路規劃區分，以及并發率和實際傳送數據量。遠期對縣級圖書館線路拓容時，可以根據實際需求和經費承受能力再進行提速。

3、網絡方案規劃與實施要點

圖書館相對于商業性網絡節點，優勢在于不以市場利益為導向。擁有均衡分布的節點基礎，便于網絡層級延伸和數據中轉。但是弊端是地方資金分配差異較大，軟硬件配置標準差異明顯，造成網絡供給能力良莠不齊。需要避免重復基礎建設，減少業務拓展的初期投入，依據基礎能力，合理分配節點建設目標，明確職能分工和資源利用關系。是一個集權與分布式的綜合組網方式，規范連接接口。

相對于其他行業領域，圖書館數據的特點是安全性較低、在線并發流不大，但數據總量極高，主要問題在于資源訪問權限和適用范圍的法律限制。所以針對其行業特點，在資金充裕和基礎建設較強的地區采用實體專線連接，保障中繼關鍵節點的網絡承載能力和數據分發能力。對于資金薄弱的地域，降低其網絡數據匯聚級別，以虛擬網絡線路作為主要連接方式。虛擬網絡連接必須統一連接方式，對于遠程辦公的小型局域網可以采用VPN服務器的軟件實現方式。但對于大面積范圍內的多節點連接還是應該采用，硬件設備VPN或電信運營商的底層VPN，增強網絡穩定性和可擴展性。在分屬不同VPN區域的虛擬設備可以采用不同品牌，對于同一VPN區域的網絡虛擬設備必須統一品牌，保證連接標準的一致。

由于硬件集成VPN的兩端通信存在一定的網絡波動，受制于互聯網出口限制。根據各節點網絡的負載狀況，對于級別較高的分節點可以采用電信運營商的VPN專線策略。

完成館際網絡線路連接的主要目的還是建立在網絡層之上的具體應用接口。網絡基礎實現后，需要進一步架設各種數據庫應用平臺，來支撐館際網絡運營價值。包括身份認證、版權管理、文獻整合發布、聯合參考咨詢等等。真正實現大數據的共享共建，勢必會提升圖書館在網絡智能時代的社會地位和信息職能，最終惠利于民。

參考文獻：

[1] 呂春雨.企業網遠程寬帶接入的實現[J].煉油與化工.2004年03期

[2] 涂中群.基于MPLS VPN實現圖書館多校區網絡融合[J].圖書情報工作，2011，55（5）endprint