vrrp和mstp协议在企业园区网的应用与研究

1、vrrp和mstp协议在企业园区网的应用与研究摘 要：信息化应用已经深入到企业生产和工作屮的各个方面，企业 对网络的可靠性的耍求也越来越高。木文根据vrrp和mstp协议理论，提 出并实现了一种基于vrrp和mstp的可靠性企业园区网的设计，可保证企 业内关键业务的不间断运行。关键字：vrrp ； mstp ；路由冗余；负载均衡中图分类号：tp393.02 文献标识码：a doi :10. 3969/j. issn. 1003-6970. 2013. 07. 034本文著录格式：1程宁.vrrp和mstp协议在企业园区网的应用与研 究j软件，2313, 34 (7)： 100-1030引言随着

2、信息技术的不断发展，越来越多的企业开始建设自己的园区网。 在设计园区网络时，为了使网络工作的更有效率，对于大型园区网络普通 采用三层架构，即接入层、汇聚层和核心层，如图1所示；对于规模较小 的网络也可简化为二层架构，即接入层和核心层。如图1所示，网络共分为三层，其屮接入层允许终端用户连接到网络; 汇聚层是多个接入层的汇聚点，它必须能够处理来自接入层设备的所有通 信量，并提供到核心层的上行链路；核心层作为网络的中心结点负责网络 内各子网之间的数据转发并提供互联网接入服务。为了提高网络的可管理 性，抑制网络中的广播流量，隔离不同的广播域，可以根据用户所处的物 理位置或隶属关系划分不同的vlan1。

3、为了提高可靠性每一层的设备和 上一层的设备之间可以存在多条冗余链路，以避免出现因为单点故障导致 网络瘫痪。由于网络屮存在着冗余链路，利用mstp技术消除环路和不同 vlan间的流量负载均衡；利用vrrp技术实现路由兀余和负载均衡设计。1 vrrp和mstp协议分析1. 1 vrrp协议分析1-3虚拟路由冗余协议 vrrp ( virtual router redundancy protocol )是 由ietf制定的，是一种容错协议，为具冇组播或者广播能力的局域网设 计。vrrp协议将两台或多台路山设备虚拟成一个虚拟路山设备，对外提供 一个或多个虚拟的ip地址。使用vrrp创建的虚拟路由器被称

4、为vrrp组, 在vrrp路由器组中，按优先级选举master路由器和backup路由器。 master路由器实现针对虚拟路由器ip的各种网络功能，如arp请求、 tcmp消息和数据的转发等；backup路由器不拥有该ip,除了接收 master路山器发送的vrrp通告信息外，不执行对外的网络功能。仅当主 机失效时，backup路由器接管原先master路由器的网络功能。在vrrp协议中master周期性以组播的形式发送vrrp通告报文，以 便backup 了解master的工作状态。如果backup在一定时间内没有收到 vrrp通告报文，则认为master出现故障，重新选举master,以保

5、证通信 不会中断，从而保证通讯的连续性和可靠性。1.2 mstp 协议分析1 4-6 多生成树协议 mstp (multiple spanning tree protocol)是 ieee 802. is中定义的一种stp和vlan结合使用的新型生成树协议。stp (生成 树协议)通过在网络中构造一棵自然树的方法达到裁剪冗余环路的冃的， 同时实现链路备份和路径最优化。但stp最大的缺陷在于收敛速度过慢， 至少需耍30秒的收敛时间。为了解决stp协议的这个缺陷，ieee推出了 802. lw标准，定义了 rstp (快速生成树协议)，与stp相比，收敛速度快 得多，最快在1秒之内。但rstp与s

6、tp 一样同属单生成树sst (single spanning tree),有它自身的缺陷，主要表现在：第一，在网络规模比较 大的时候会导致较长的收敛时间，拓扑改变也比较大；第二，由于链路被 阻塞后将不承载任何流量，造成带宽的极人浪费。为了克服单生成树的这 些缺陷，与是支持vlan的生成树协议(pvst/pvst+)应运而生。pvst/pvst+协议能够保证每一个vlan都不存在环路。经过改进的 pvst+协议在vlna1运行的是普通stp协议，在英他vlan上运行pvst协 议opvst+协议可以与stp/rstp互通。但pvst/pvst+协议也有自身的缺陷： 第一，由于每个vlan都需耍

7、生成一棵树，pvst bpdu的通信量将正比于 trunk的vla7个数。第二，在vlan个数比较多时，维护多棵生成树的计 算量和资源占用量将急剧增长。多实例化的mstp协议应运而生。多生成树协议 mstp (multiple spanning tree protocol)是 ieee 802. is屮定义的一种新型多实例化生成树协议。mstp屮引入了 “实例” (instance)和“域” (region) “的概念。所谓“实例”就是多个vlan 的一个集合，这种通过多个vlan捆绑到一个实例中去的方法可以节省通 信开销和资源占用率。mstp各个实例拓扑的计算是独立的，在这些实例上 就可以实

8、现负载均衡。mstp协议把支持mstp的交换机和不支持mstp交换机划分成不同的区 域，分别称作mst域和sst域。在mst域内部运行多实例化的生成树，交 换机间使用mstp bpdu交换拓扑信息；在mst域的边缘运行rstp兼容的 内部生成树1st （internal spanning tree ）o sst域内的交换机使用 stp/rstp/pvst+bpdu交换拓扑信息。在mst域与sst域z间的边缘上，sst 设备会认为对接的设备也是一台rstp设备。而mst设备在边缘端口上的 状态将取决于内部生成树的状态，也就是说端口上所有vlan的生成树状 态将保持，致。2 vrrp和mstp技术

9、在企业网中的应用方案设计2.1案例需求某企业为了满足公司经营和统一管理的实际需要，需要建设自己的信息化网络。该公司设有市场部、人力资源部、财务 部、售后服务部等4个部门，要求在组网时充分考虑网络的管理性和可靠 性。为了真实地模拟企业网的互连环境，搭建如图2所示的企业网络架构 图，该网络架构为典型单核心的三层架构。其中核心层用1台s5750交换 机模拟，汇聚层用2台s3550交换机模拟，接入层用2台s2126g交换机 模拟。为了抑制网络中的广播流量，隔离不同的广播域，将4个部门划分 在不同的vlan,设计了 vlan10 （市场部vlan20 （人力资源部）、vlan30 （财务部）、vlan1

10、0 （售后服务部）共4个子网，所有接入层的的设备都 可以经过汇聚层和核心层的交换设备访问网络中心服务器或外部网络，相 同vlan间的计算机可以实现相互访问。为了提高网络的可靠性，路由兀余和负载均衡是需耍考虑的问题，因 此设计通过汇聚层访问网络中心或外部网络的数据流，利用vrrp实现路 由冗余和负载均衡，不同地理位置同一 vlan间计算机通信的数据流，利 用mstp实现路由兀余和负载均衡。2. 2实现过程2. 2. 1 vrrp安全策略设计对于需经过s31和s32的数据流，设计规划如下，vlan10和vlan30 子网到网络中心或外部的数据以s31为主核心交换机，s32为备份交换机, 在s31交

11、换机上对vlan 10和vlan30设置同等的访问优先级，优先级设置 为254,而vlan20和vlan40则采用默认优先级，默认值为100； vlan20 和vlan40子网到网络中心和外部的数据以s32为核心交换机，s31为主核 心交换机，在s32交换机上对vlan20和vlan40设置同等的访问优先级， 优先级设置为254,而vlan 10和vlan30则采用默认优先级。2. 2. 2 mstp安全策略设计对于不同地理位置同一 vlan间的数据流，设计规划如下：将vlan10 和vlan30加入到实例1中，将vlan20和vlan40加入到实例2中，并设 置s31为实例2的根节点，设置s

12、32为实例1的根结点。在s31上设置实 例1的优先级为4096,实例2的优先级为8192；在s32上设置实例如的 优先级为8192,实例2的优先级为4096o2. 2.3 tp地址规划2. 2. 4配置过程具体的配置过程如下： 1、基木信息和vrrp的配置3结束语在深入了解vrrp和mstp协议实现原理的基础上，通过具体案例实现 vrrp+mstp结合实施的思路和实现方法，消除了网络屮的单点故障，建立 一个可靠的企业园区网。参考文献1 吴兆红，陈增吉大型园区网络可靠性设计与实现j山东师范大学学报，2008,23 (4)：43-46.2 王轶群.vrrp路由协议介绍及配置j赤峰学院学报(自然科学版