基于sp的多vla環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)可靠性分析

基于sp的多vla環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)可靠性分析

網(wǎng)絡(luò)的可靠性也稱為可用性，指網(wǎng)絡(luò)上提供服務(wù)的延遲。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來越多,對網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求也越來越高。由于任何一個網(wǎng)絡(luò)組件都可能發(fā)生故障,因此網(wǎng)絡(luò)的可靠性通常需要通過一定的冗余來實(shí)現(xiàn)。1網(wǎng)絡(luò)核心冗余方案網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)一般分為核心層、匯聚層和接入層,核心交換機(jī)負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換。單核心網(wǎng)絡(luò)中,一旦核心交換機(jī)發(fā)生故障,則影響整個網(wǎng)絡(luò)。因此,本設(shè)計(jì)采用核心冗余方案,使用兩臺核心交換機(jī)共同分擔(dān)所有匯聚設(shè)備的數(shù)據(jù)交換,當(dāng)其中任何一臺核心交換機(jī)出現(xiàn)故障,則另一臺核心交換機(jī)迅速承擔(dān)全部數(shù)據(jù)交換,以保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行。采用核心冗余方案,兩臺核心交換機(jī)不只是起到簡單的備份作用,還應(yīng)使用MSTP實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的負(fù)載分擔(dān),使用VRRP實(shí)現(xiàn)訪問外部網(wǎng)絡(luò)的流量分擔(dān),從而確保網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。2多生成樹協(xié)議的使用多臺交換機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中,為了保障網(wǎng)絡(luò)可靠,通常采用線路冗余方案,使得當(dāng)某些線路出現(xiàn)故障時仍能保證網(wǎng)絡(luò)通暢。但這樣會出現(xiàn)路徑回環(huán),進(jìn)而產(chǎn)生廣播風(fēng)暴、多幀復(fù)制和MAC地址表抖動等問題,造成網(wǎng)絡(luò)不可用。STP(SpanningTreeProtocol,生成樹協(xié)議)可以在交換網(wǎng)絡(luò)中形成一棵無環(huán)路的樹,在邏輯上消除網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路,解決環(huán)路故障并實(shí)現(xiàn)冗余備份。STP的主要思想是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在備份鏈路時,只允許主鏈路激活,備份鏈路處于阻塞狀態(tài),只有主鏈路因故障而被斷開后,備份鏈路才會被打開。STP基于端口創(chuàng)建生成樹。在多VLAN環(huán)境中,STP使用統(tǒng)一的生成樹,所有VLAN共享一棵生成樹,其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致,因此在一條鏈路上,所有的VLAN要么全部處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài),要么全部處于阻塞狀態(tài)。這種情況下,雙核心網(wǎng)絡(luò)中在任何時刻最多只能有一個核心處于工作狀態(tài),而另一個處于空閑狀態(tài),設(shè)備利用率低。MSTP(MultipleSpanningTreeProtocol,多生成樹協(xié)議)基于實(shí)例創(chuàng)建生成樹。在多VLAN環(huán)境中,MSTP可以創(chuàng)建多個實(shí)例,每個實(shí)例對應(yīng)多個VLAN,每個實(shí)例維護(hù)自己獨(dú)立的生成樹。這樣,不同的VLAN可以有不同的生成樹拓?fù)?不同VLAN在同一端口上可以具有不同的狀態(tài)。因而,在雙核心網(wǎng)絡(luò)中可以實(shí)現(xiàn)VLAN一級的負(fù)載分擔(dān),從而可以在確保網(wǎng)絡(luò)具有高可靠性的條件下提高網(wǎng)絡(luò)效率。通常,一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有主機(jī)都設(shè)置一個指向核心交換的默認(rèn)網(wǎng)關(guān),用于訪問外部網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)這個核心交換發(fā)生故障時,所有主機(jī)都將無法與外部網(wǎng)絡(luò)通信。要提高默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的可靠性,就要設(shè)法為默認(rèn)網(wǎng)關(guān)提供設(shè)備備份,增加冗余性。VRRP(VirtualRouterRedundancyProtocol,虛擬路由器冗余協(xié)議)可以將局域網(wǎng)內(nèi)的一組設(shè)備(路由器或三層交換機(jī))組織成一個備份組,生成一臺虛擬的路由器,使用一個虛擬的IP地址為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)提供默認(rèn)網(wǎng)關(guān)服務(wù)。在正常工作情況下,備份組中的主設(shè)備(Master)負(fù)責(zé)執(zhí)行虛擬路由器的任務(wù)。當(dāng)主設(shè)備宕機(jī)時,備份設(shè)備(Backup)將替代主設(shè)備繼續(xù)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這樣,備份組中任意一臺設(shè)備出現(xiàn)問題均不影響虛擬路由器的工作,網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)只需將虛擬路由器配置為默認(rèn)網(wǎng)關(guān),即可保持正常通信,從而避免單一設(shè)備發(fā)生故障后網(wǎng)絡(luò)中斷的問題。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)劃分成多個VLAN時,每個VLAN均有自己的網(wǎng)關(guān)。在雙核心網(wǎng)絡(luò)中,為每個VLAN各創(chuàng)建一個VRRP備份組,不同的VRRP備份組采用不同的核心作為主設(shè)備,則既可以實(shí)現(xiàn)互為備份,又可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)。4網(wǎng)絡(luò)核心冗余方案假設(shè)某網(wǎng)絡(luò)共劃分4個VLAN,其VLAN_ID、網(wǎng)絡(luò)號與網(wǎng)關(guān)規(guī)劃如下:VLAN10,網(wǎng)絡(luò)號為192.168.10.0/24,網(wǎng)關(guān)為192.168.10.252/24;VLAN20,網(wǎng)絡(luò)號為192.168.20.0/24,網(wǎng)關(guān)為192.168.20.252/24;VLAN30,網(wǎng)絡(luò)號為192.168.30.0/24,網(wǎng)關(guān)為192.168.30.252/24;VLAN40,網(wǎng)絡(luò)號為192.168.40.0/24,網(wǎng)關(guān)為192.168.40.252/24。為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)高可靠、高效運(yùn)行,采用核心冗余方案,其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示:核心層采用2臺H3C5800高性能交換機(jī)互為備份和負(fù)載分擔(dān);核心交換機(jī)之間采用鏈路聚合技術(shù)以增加帶寬和可靠性;匯聚層采用多臺H3CS3610交換機(jī)連接用戶端;匯聚交換機(jī)分別連接到2臺核心交換機(jī);2臺核心交換分別連接外部網(wǎng)絡(luò)。每個VLAN使用2臺核心交換機(jī)創(chuàng)建一個VRRP備份組。VLAN10、VLAN20將SW1(第一臺核心交換機(jī))作為VRRP主設(shè)備,將SW2(第二臺核心交換機(jī))作為VRRP備份設(shè)備;VLAN30、VLAN40將SW2作為VRRP主設(shè)備,將SW1作為VRRP備份設(shè)備。VLAN10、VLAN20使用SW1轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),當(dāng)SW1宕機(jī)時轉(zhuǎn)為使用SW2轉(zhuǎn)發(fā);VLAN30、VLAN40使用SW2轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),當(dāng)SW2宕機(jī)時轉(zhuǎn)為使用SW1轉(zhuǎn)發(fā)。這樣,網(wǎng)絡(luò)中2臺核心交換機(jī)共同承擔(dān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中任何一個核心交換機(jī)出現(xiàn)故障,網(wǎng)絡(luò)仍然能夠保持正常通信。各交換機(jī)主要配置命令如(圖1)。(1