1 數字檔案館及其技術結構

檔案館館藏文獻信息的數字化和網絡化是數字檔案館概念或定義的兩個基本要素，因此，有時人們又把數字檔案館稱為電子檔案館、虛擬檔案館。

從數字檔案館的館藏、應用來看，發(fā)展進程總是與人類社會科學技術的發(fā)展緊密相聯系的，數字檔案館的相關技術如下：數字化技術；高密度存儲技術；多媒體技術；計算機技術；通信和網絡技術。

數字檔案館的主要技術特征如下：

數字檔案館采用分布式數據庫和知識庫：通過先進的數字化存儲技術，對信息資源建立分布式的大型文獻信息庫及檢索系統(tǒng)，對海量數據進行存儲和管理；

數字檔案館采用計算機網絡使遠程檔案信息的共享成為可能，克服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）與通過計算機網絡提供的世界各地檔案館的服務以及其他信息資源、知識資源結合起來；

數字檔案館是一種知識管理實體，在知識信息檢索模式上可以通過多種媒介、多種語言、跨地域、跨數據庫進行檢索，各知識信息資源庫之間實現全球鏈接；

數字檔案館采用以用戶為中心的服務模式：通過計算機網絡，用戶不必直接到檔案館查找資料，只需坐在網絡終端前，就可以對遠程的數據庫（包括各個信息服務中心、檔案館，國家和國際上的信息數據庫等）進行聯機瀏覽、檢索，當用戶在聯機查找過程中遇到問題時，檔案館員可向用戶提供各種形式的方便靈活的服務。

根據這些本質特征，也可以將數字檔案館的特點概括為五個方面：信息實體虛擬化；信息資源數字化；信息傳遞網絡化；信息利用共享化；信息提供知識化。

數字檔案館的技術整體解決方案為三層技術架構，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化為有序的數字資源。將各種紙質資料、音頻資料、視頻資料進行數字化加工，轉化為數字格式的資源；有目的有方向地采集原本無序分散的網絡資源，將之進行初步有序化處理；將各種數據庫、電子檔案等進行必要的格式轉換、數據標簽等處理，使各種資料具備數字檔案館的基本管理和服務需求。

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

直接面向用戶和讀者的是應用服務層。系統(tǒng)對用戶進行個性化服務，用戶能定制自己所關注的資源信息，及時獲取由檔案館系統(tǒng)根據用戶關注點所自動推送的即時信息。通過云計算提供異構資源檢索平臺，使用戶真正享受到遠程、跨數據庫無縫檢索。

2 數字檔案館網絡中第三層交換機的分析與選型

交換機是數字檔案館網絡中關鍵設備之一，根據網絡類型分類常見的有以太網交換機（Ethernet Switch）、ATM（Asynchronous Transfer Mode Switch）交換機等；根據網絡開放七層模型（OSI）劃分有第二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中應用的第三層交換機。

在三層交換機產生以前，在數字檔案館的建設中，采用交換網絡存在這樣的問題：當系統(tǒng)規(guī)模擴大到一定程度后，每個站點可使用的有效帶寬會減少，網絡的性能會下降。如果根據一定的條件將整個網絡劃分成許多子網，這樣一來可以增加網絡的沖突域，擴大系統(tǒng)的聯網能力?？墒钱敻鱾€子網之間需要通信時，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子網尋找網絡層地址，所以只好選擇路由器，路由器能夠實現子網之間的互連，帶來的問題是價格高、延遲大，本來具有“線速”的交換網，經過路由器以后又變得非常慢，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，或者具有路由器能力的能識別三層地址的交換機，由此便產生了三層交換機。

2.1 三層交換機的基本工作原理。三層交換機就是將網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，使得網絡的路由功能分布于整個網絡中的各個交換節(jié)點之上。第三層交換機兼有第二和第三層傳輸功能，因而它能支持大多數同一虛擬網之間節(jié)點的通信，還能夠完成廣播域的隔離，同時，用它來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的路由器在局域網之間的互連功能。采用三層交換機可以完成路由尋徑，降低時延，完成數據包的轉發(fā)。

具體實現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發(fā)模塊，將路由器的三個核心過程中的第三層轉發(fā)部分以硬件形式來實現，同時優(yōu)化路徑查詢中的路由算法。具體過程是：當第三層交換機收到一個數據包時，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據包的目的地址，當找到了相應的表項后，數據包就通過硬件很快被轉發(fā)到下一跳的路由器去。

第二類方法也是在交換機上加載第三層轉發(fā)模塊，但其轉發(fā)功能完全由硬件實現，其中包括三個核心過程的路由查詢、第三層轉發(fā)，另外如多址廣播、廣播等也由硬件實現，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等全部功能，但能在鏈路層實現三層傳輸，既能提供子網與局域網之間的連接，又能保持交換機的低延遲、低價位、大流量的固有特性，這樣就滿足了日益增長的視頻和Internet需求。

2.2 Bay公司的三層交換機Switch Node。Bay公司的三層交換機Switch Node總體結構稱為快速轉發(fā)分布交換體系結構，由一個基于68060CPU的控制處理器，以及四個具有不同端口的插入模塊組成，該交換機邏輯連接如圖1所示。

控制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拓撲，建立和填寫路由表，并通過一條專用的1.2Gb/s的控制和管理總線，把路由表分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的數據總線，控制交換模塊中的DMA專用集成電路實現數據傳輸。每個交換模塊都具有專用處理器，處理器配備有Bay的網絡路由服務（Bay RS）軟件，通過編碼技術，執(zhí)行智能化的交換決策和查找任務。這種雙總線的分離和尋址與傳輸的配合，正是三層交換機具備優(yōu)越性能的原因所在。

三層交換機與傳統(tǒng)交換機的根本區(qū)別是怎樣得到全網絡的路由信息，Switch Node創(chuàng)建全網路由表有兩種方法：一是IP自學習方式，不需運行路由協議，可把路由器的MAC地址與其他設備的地址集成于路由表內，IP自學習方式和二層交換創(chuàng)建路由選擇表沒有本質區(qū)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，例如組建大型網狀網絡時，在若干個虛擬子網之間進行信息交換，此時需運行簡單的路由協議，如RIP（路由網際協議）、OSPF（開放式最短路徑優(yōu)先）等，使Switch Node交換機像低延時、高線速的路由器一樣，進行第三層路由交換。

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字檔案館局域網，同時要求將局域網接入因特網，選擇主干交換機時需要考慮的因素如下：

3.1 數字檔案館局域網的拓撲結構和主要業(yè)務。數字檔案館局域網的拓撲結構；內部子網的劃分；虛擬子網的設立等，多媒體視頻傳送是主要業(yè)務需求。

3.2 數字檔案館局域網的帶寬、速度和服務質量。目前可供選用的主干網技術有ATM、以太網、光纖分布式數字接口（FDDI）等，其中，FDDI已經被淘汰。考慮到成本和易用性，多數企業(yè)愿意選擇以太網。如果數字檔案館原先已經建設了其他類型的主干網，如FDDI、令牌環(huán)網等，則新主干網的選擇就必須考慮與原有網絡的兼容問題，新主干網交換機除了千兆以太網端口以外還應考慮具備FDDI、ATM、令牌環(huán)等其他網絡端口，以便異種網絡之間的互連。

3.3 可靠性、安全性。對于數字檔案館局域網來說，可靠性和安全性也是至關重要的因素，因此，要求主干網交換機還必須具備完善的冗余措施，以保證主干網的正常運行。例如，在交換機中提供雙電源供電工作模式等。

3.4 主干交換機的品牌。目前，主干網交換機的著名廠商有Cisco、3Com、Bay、Lucent、Intel等。

（作者單位：鄭州牧業(yè)工程高等?？茖W校人文與社會科學系 來稿日期：2013-04-18）