2017, Vol. 38
表1(Table 1)
2. 中国山西 030025 太原大裂谷动力学国家野外科学观测研究站
2. National Continental Rift Valley Dynamics Observatory of Taiyuan, Shanxi Province 030025, China
中国地震行业骨干网自2008年建成以来，从数据采集、传输、分析、应用方面实现地震监测预报的数字化和网络化，为产出和利用各类实时地震监测数据，实现跨地区、跨行业的数据共享，为公众提供地震信息服务等发挥巨大经济、社会效益。
但随着地震监测台网的建设规模逐渐扩大、业务系统的增加以及信息化工作的发展深入，现有广域骨干网络架构在网络资源的有效利用、骨干网络的扩展能力以及远程视频会议、视频监控等信息业务应用上，存在一定制约性。考虑提高骨干网络的可靠性、核心业务的连续性、通信资源的合理分配以及网络可扩展性、维护的便捷性要求，结合现有骨干网通信资源，采用双平面组网架构，实现地震资源的有效利用、业务的合理调度，使地震行业网各类信息化业务在不同网络平面上高效稳定运行。
1 现有骨干网络架构 1.1 概况中国地震行业网现有骨干网架构以传统业务中心为核心，研究机构与监测站点通过科研院所、省市自治区的区域中心，实现业务与数据汇集和交换的组网模式。业务系统在网络上分层分级，即国家、省级、大中城市、台站与县级4个层次（陈会忠，2007）。充分考虑多业务中心在网络基础平台上集成的理念，网络资源得以较充分利用。
在网络传输上，设立中国地震台网中心和广东省地震局2个网络中心，通过专线分别与全国各区域中心联通，数据链路采用OSPF路由协议（图 1），同时各区域网络中心通过Internet VPN（虚拟专用网络）与中国地震台网中心实现骨干网的信道备份。各区域中心通过双信道+VPN备份信道，实现与中国地震台网中心网络枢纽的连接，确保网络连通的稳定性。
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图 1 地震行业骨干网通信传输拓扑 Fig.1 The seismic industry backbone communication topology |
骨干网络架构有以下优点：实现骨干网链路的主备，可通过设定链路cost值，较灵活地实现2条链路的路径优先级选择；通过OSPF area设置，各区域中心将本区域各地市台站网络接入路由，通告给骨干区域Area0，加快路由收敛、降低路由负载（赵军，2009）。利用LoopBack地址，便于核心骨干网络分级与路由设备的唯一标识和管理。
1.3 缺点骨干网络架构存在以下缺点：不易实现链路的负载均衡，第二信道资源利用率较低；各类数据业务无法进行分流，核心地震业务数据与一般性工作业务数据均通过同一信道进行传输，通信信道带宽压力较大；在同一信道内，同行业各类业务数据的优先级和网络传输安全策略界定较难，容易出现次要业务与核心业务抢信道资源现象。
2 一网双平面架构组网 2.1 组网架构如图 2，利用中国地震行业网骨干网现有资源，划分成2个逻辑平面（环网），各区域中心、学科中心现有2台核心路由分别接入A环和B环，满足主干网络拓扑设计中应遵循的N-1链路可靠性和N-1设备可靠性原则（马莹等，2013）。A环与B环路由设备均使用OSPF Area0域地址，实现骨干环网的高速数据交换与路由收敛。
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图 2 一网双平面架构拓扑示意 Fig.2 One network double plane topology architecture |
行业网运行的业务按照一定规则进行优先级分类，划分为核心业务和一般业务2类。核心业务接入A平面，一般业务接入B平面，实现业务的网络分流和环网间的可控备份，合理调度网络资源。
各区域中心内部使用OSPF通告路由，骨干平面内骨干路由器之间、区域中心的2台接入路由器间采用iBGP路由协议，骨干平面间以及与区域中心之间的路由器采用eBGP路由协议（韩海波，2013）。
2.2 组网优点一网双平面组网架构具有以下优点：①投入成本低：组网“硬件”使用现有资源，建设成本较低，各区域中心信道和路由接入设备均满足一网双平面接入架构需求，中国地震台网中心和广东省地震局间的互联链路已具备；②网络稳定性高：A平面和B平面实现可控互备，通过对业务的重要类别定义资源使用的优先级，可保证网络出现故障时核心业务的稳定运转；③业务有效分流：将地震行业的业务流量，根据优先级、类别，分流到2个平面上承载，并实现灵活合理调度，有效使用通信资源；④网络安全性高：针对A、B平面制定业务保障策略及平面内、平面间的安全策略，满足各类业务不同的安全需求；⑤通信质量提高：网络路由间通过BGP（边界网关）协议连接，可减少交换和路由设备的运行负荷，并对路由聚合和过滤等表现出良好的支持，提高各Area域间频繁通信的稳定性（李良一，2014）。
2.3 业务分流建议地震行业网业务分类应从全局出发，涵盖地震监测预报类、地震灾害预防类、地震应急与救援类和政务办公类。可参考地震标准体系及实际网络化应用，进行业务重要级、优先级的划分。
根据目前地震行业网内运行业务的关联性进行分类，将地震监测预报、应急救援、震灾预防和科技等业务关联性较强的核心业务接入A平面；辅助类的电子政务、财务、人事、教育等接入B平面，考虑到合理利用信道带宽资源，将网络关联性较低的视频会议类业务也接入B平面（表 1）。
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表 1 业务系统分流建议 Tab.1 The earthquake business diversion proposal |
2个逻辑上相对独立的环网，可将网络故障对业务系统的影响降低在环网内。同时，环网间的可控互备，确保了核心业务的不间断运行。针对非核心工作业务，可提前规划业务保障策略，B平面某节点连接发生故障时，在A平面对该节点内运行的一般业务进行有选择的业务备份，确保业务连续。
对各业务系统通信传输需求的分类梳理，制定终端接入、业务信息服务接入优先级规则、策略，合理分配网络资源，避免次要业务对主要业务的冲击。相同安全等级的系统互联，也应根据系统业务和安全需求，制定系统互联安全策略，并采取相应安全防护措施（尹德录等，2012）。
一网双平面网络架构，可清晰界定各类业务信息系统的网络边界，确定信息系统安全保护等级。通过灵活机动的网络安全软硬件部署和平面安全策略规则制定，实现A、B环网的网络与信息安全有效防护。
一网双平面网络架构内多个业务信息系统网络边界共享，可将按照学科分类的多个原业务信息系统合并为2个逻辑信息服务系统，从业务和安全管理上更加科学合理。
3 结束语采用“一网双平面”骨干网技术，可解决目前地震行业网存在的链路负载均衡、传输资源有效利用和业务分流优先级界定等问题，利用现有网络通信传输信道和骨干网接入设备，以较低投入实现地震行业骨干网的优化；进一步满足各业务系统的应用和安全需求，全面增强地震信息业务传输能力，提供更安全的网络接入服务。
| 陈会忠. 中国数字地震观测网络工程的科技进步[J]. 防灾博览, 2007, 17(5): 20-21. | |
| 韩海波. "一网双平面"——一种新的广域骨干网络架构[J]. 计算机系统应用, 2013, 22(8): 23-28. | |
| 李良一. BGP协议原理以及工作分析[J]. 硅谷, 2014, 7(7): 46 | |
| 马莹, 李炜. 电力数据网双平面网络架构研究[J]. 科技视界, 2013(23): 147 | |
| 尹德录, 单德华, 王中, 等. 地震信息网络的安全运行与技术防范[J]. 地震地磁观测与研究, 2012, 33(3): 308-312. | |
| 赵军, 李卫东, 刘小京. 地震系统行业网路由应用概述[J]. 地震地磁观测与研究, 2009, 30(1): 81-86. |