网络冗余部署-文档资料

1、 网络冗余部署网络冗余部署 前前 言言各种冗余技术的部署和实现各种冗余技术的部署和实现技术原理和细节课下自学。技术原理和细节课下自学。 课程目标课程目标q通过本课程的学习，您可以完成以下任务通过本课程的学习，您可以完成以下任务：v了解大型园区网络中的各种冗余技术了解大型园区网络中的各种冗余技术v独立在园区网络中部署各种冗余技术独立在园区网络中部署各种冗余技术 提提 纲纲q第一节第一节 网络冗余技术简介网络冗余技术简介q第二节第二节 设备级冗余技术设备级冗余技术q第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术q第四节第四节 网关级冗余技术网关级冗余技术q第五节第五节 冗余技术的综合应用实例冗余技术的

2、综合应用实例q 问题问题q 什么是网络冗余？什么是网络冗余？第一节第一节 网络冗余技术简介网络冗余技术简介第一节第一节 网络冗余技术简介网络冗余技术简介Internetq 没有冗余的网络没有冗余的网络第一节第一节 网络冗余技术简介网络冗余技术简介Internetq故障可能在任何地方出现，用户故障可能在任何地方出现，用户时时刻刻处于网络中断的风险中。时时刻刻处于网络中断的风险中。怎么老是断网？烦！第一节第一节 网络冗余技术简介网络冗余技术简介 q高冗余网络要给我们带来的体验，就是在网络高冗余网络要给我们带来的体验，就是在网络设备、链路发生中断或者变化的时候，用户几设备、链路发生中断或者变化的时候

3、，用户几乎感觉不到乎感觉不到 。第一节第一节 网络冗余技术简介网络冗余技术简介在高冗余网络中，用户感受不到在高冗余网络中，用户感受不到网络的中断网络的中断Internet网络断了吗？我不知道啊！第一节第一节 网络冗余技术简介网络冗余技术简介 q大型园区网的冗余部署包含了三个环节，分别大型园区网的冗余部署包含了三个环节，分别是：设备级冗余，链路级冗余和网关级冗余。是：设备级冗余，链路级冗余和网关级冗余。 提提 纲纲q第一节第一节 网络冗余技术简介网络冗余技术简介q第二节第二节 设备级冗余技术设备级冗余技术q第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术q第四节第四节 网关级冗余技术网关级冗余技术q第

4、五节第五节 冗余技术的综合应用实例冗余技术的综合应用实例第二节第二节 设备级冗余技术设备级冗余技术 q设备级的冗余技术分为电源冗余和管理板卡冗设备级的冗余技术分为电源冗余和管理板卡冗余，由于设备成本上的限制，这两种技术都被余，由于设备成本上的限制，这两种技术都被应用在中高端产品上。应用在中高端产品上。第二节第二节 设备级冗余技术设备级冗余技术q 在各厂家网络系列产品中，在各厂家网络系列产品中， S4 系列，系列， S6 系系列等等产品能够实现电源冗余列等等产品能够实现电源冗余 。q 管理板卡冗余管理板卡冗余 。 第二节第二节 设备级冗余技术设备级冗余技术 电源冗余电源冗余第二节第二节 设备级冗

5、余技术设备级冗余技术 管理卡冗余管理卡冗余第二节第二节 设备级冗余技术设备级冗余技术q在实际项目中，在实际项目中， 高端交换机一般都处于网络的高端交换机一般都处于网络的核心或区域核心位置，承载着园区网络中关键核心或区域核心位置，承载着园区网络中关键的业务流量。的业务流量。q为了提供更可靠的网络平台，为了提供更可靠的网络平台， 推荐对于核心系推荐对于核心系列交换机都配备电源和管理卡的冗余。列交换机都配备电源和管理卡的冗余。 提提 纲纲q第一节第一节 网络冗余技术简介网络冗余技术简介q第二节第二节 设备级冗余技术设备级冗余技术q第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术q第四节第四节 网关级冗余技

6、术网关级冗余技术q第五节第五节 冗余技术的综合应用实例冗余技术的综合应用实例第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术q在大型园区网络中往往存在多条二层和三层链在大型园区网络中往往存在多条二层和三层链路，使用链路级冗余技术可以实现多条链路之路，使用链路级冗余技术可以实现多条链路之间的备份和流量分担。间的备份和流量分担。 第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术 q 二层链路冗余技术：二层链路冗余技术：v链路捆绑技术链路捆绑技术 APv生成树技术生成树技术 STP RSTP MSTP 第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术 q 二层链路捆绑技术二层链路捆绑技术 AP（AggregatePo

7、rt）vAP是链路带宽扩展的一个重要途径，符合是链路带宽扩展的一个重要途径，符合IEEE 802.3ad标准。标准。它可以把多个端口的带宽叠加起来使用，形成一个带宽更大它可以把多个端口的带宽叠加起来使用，形成一个带宽更大的逻辑端口的逻辑端口 ，实现冗余和流量分担。，实现冗余和流量分担。第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术 q 二层链路捆绑技术二层链路捆绑技术 AP：v在这种拓扑中，在这种拓扑中，STP会阻塞单条链路。会阻塞单条链路。v通过捆绑两条链路形成一个逻辑端口通过捆绑两条链路形成一个逻辑端口AggregatePort，带宽，带宽被提升至被提升至200M，同时在两条链路中的一条发生故

8、障时，流，同时在两条链路中的一条发生故障时，流量会被自动转往另一条链路，从而实现了带宽提升，流量分量会被自动转往另一条链路，从而实现了带宽提升，流量分担和冗余备份的目的担和冗余备份的目的。 第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术 q 二层二层AP技术的负载均衡模式：技术的负载均衡模式：v基于源基于源MAC进行转发进行转发v基于目的基于目的MAC进行转发进行转发 第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术 q 二层二层AP技术的负载均衡模式：技术的负载均衡模式：v基于源基于源MAC还是基于目的还是基于目的MAC？ INTERNET百兆百兆AP基于目的基于目的MAC的负载均衡的负载均衡基于源基

9、于源MAC的负载均衡的负载均衡目的目的MACSVI源源MACPC1目的目的MACSVI源源MACPC2目的目的MACSVI源源MACPC3目的目的MACPC1源源MACSVI目的目的MACPC2源源MACSVI目的目的MACPC3源源MACSVI第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术 q 二层二层AP技术的负载均衡模式：技术的负载均衡模式：v 使用使用AP技术时根据项目的情况合理选择负载均衡的方式，技术时根据项目的情况合理选择负载均衡的方式，以免造成链路带宽的浪费。以免造成链路带宽的浪费。交换网络问题交换网络问题q交换网络中的问题交换网络中的问题v对于局域网交换机之间以及从交换机到高需求服

10、务的许多网络连接来说，100M甚至1000M的带宽无法满足用户应用需求。瓶颈瓶颈100M链路100M/1000M链路链路聚合链路聚合q定义：定义：v端口聚合（又称为链路聚合)，将交换机上的多个端口在物理上连接起来，在逻辑上捆绑在一起，形成一个拥有较大宽带的端口，可以实现负载分担，并提供冗余链路。qIEEE802.3adIEEE802.3ad定义了以太网端口聚合的标准定义了以太网端口聚合的标准q注意：注意：v聚合端口合适10M、100M、1000M以太网v锐捷交换机最多支持8个物理端口组成一个聚合端口组v不同设备支持的最多聚合端口组不定n如S2126G支持6组 流量平衡流量平衡q链路聚合的流量平

11、衡：链路聚合的流量平衡：vAggregate port(AG)可以根据报文的源MAC地址、目的MAC地址或IP地址进行流量平衡，即把流量平均地分配到AG组成员链路中去。源源MAC流量分配流量分配目的目的MAC流量分配流量分配配置配置aggregate portaggregate port的注意事的注意事项项q链路聚合的注意事项链路聚合的注意事项v组端口的速度必须一致v组端口必须属于同一个VLANv组端口使用的传输介质相同v组端口必须属于同一层次，并与AP也要在同一层次配置配置aggregate port aggregate port q将该接口加入一个将该接口加入一个APvSwitch#con

12、figure terminal vSwitch(config) # interface interface-type interface-id vSwitch(config-if-range)#port-group port-group-numberq如果这个如果这个AP不存在，可自动创建不存在，可自动创建AG端口端口查看端口聚合的配置查看端口聚合的配置q查看聚合端口的汇总信息查看聚合端口的汇总信息vSwitch#show aggregateport summaryq查看聚合端口的流量平衡方式查看聚合端口的流量平衡方式vSwitch#show aggregateport load-balanc

13、eq 生成树协议简介：生成树协议简介：v生成树协议生成树协议802.1D STP作为一种纯二层协议，通过在交换网作为一种纯二层协议，通过在交换网络中建立一个最佳的树型拓扑结构实现了两个重要功能：环络中建立一个最佳的树型拓扑结构实现了两个重要功能：环路避免和冗余。路避免和冗余。 v明显的缺陷明显的缺陷: 收敛慢，而且浪费了冗余链路的带宽。收敛慢，而且浪费了冗余链路的带宽。 v802.1W RSTP解决了收敛慢的问题，但是仍然不能有效利用解决了收敛慢的问题，但是仍然不能有效利用冗余链路做负载分担。冗余链路做负载分担。 第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余

14、技术S3550-1S3550-2S2126G园区网络园区网络广播报文广播报文STPSTP协议的基本原理：为什么需要协议的基本原理：为什么需要STPSTP二层链路物理成环交换机根据MAC转发广播报文进入网络引起网络风暴交换网络瘫痪三层网络三层网络二层网络二层网络第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术STPSTP协议的基本原理：协议的基本原理：STPSTP如何避免环路如何避免环路选取根桥选取指定端口选取非根桥的根端口阻塞其他端口形成树形结构S3550-1S3550-2S2126G二层网络二层网络根桥根桥指定端口指定端口指定端口指定端口指定端口指定端口根端口根端口根端口根端口阻塞端口阻塞端口Br

15、idge Protocol Data UnitBridge ID Without the Extended System IDBridge ID with the Extended System IDPriority Values (Hex) Priority Values (Dec) 0 01 40962 8192. . .8 (default) 32768. . . .F 614404 bits12 bitsPriorityVLAN Number20215q多生成树协议简介：多生成树协议简介：v由于生成树协议的缺陷，在实际工程应用中，往往会选用由于生成树协议的缺陷，在实际工程应用中，往往会

16、选用 802.1S MSTP技术技术 。vMSTP技术除保留了技术除保留了RSTP快速收敛的优点外，同时快速收敛的优点外，同时MSTP能能够使用够使用instance（实例）关联（实例）关联VLAN的方式来实现多链路负载的方式来实现多链路负载分担。分担。 第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术q于传统的生成树协议与vlan 没有任何联系，因此在特定网络拓朴下就会产生问题q交换机A、B 在vlan1 内，交换机C、D 在vlan2 内，然后连成环路q在某种情况的配置下，会造成把交换机A 和B 间的链路给DISCARDING q由于交换机C、D 不包含vlan1，无法转发vlan1 的数据包，

17、这样交换机A 的vlan1 就无法与交换机B 的vlan1 进行通讯。qMSTP ， 可以把一台交换机的一个或多个vlan 划分为一个instance，有着相同 instance 配置的交换机就组成一个域（MST region），运行独立的生成树（这个内部的生成树称为IST，internal spanning-tree）；这个MST region 组合就相当于一个大的交换机整体，与其他MST region 再进行生成树算法运算，得出一个整体的生成树，称为CST（common spanning tree）。q 交换机A 和B 都在MSTP region 1 内，MSTP region 1 没能环

18、路产生，所以没有链路DISCARDING，同理MSTP region 2 的情况也是一样的。q region 1和region 2 就分别相当于两个大的交换机，这两台“交换机”间有环路，因此根据相关配置选择一条链路DISCARDING。多生成树协议应用实例多生成树协议应用实例下图中三台交换机中都有两个用户下图中三台交换机中都有两个用户VLAN： 10，20第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术q多生成树协议应用实例：多生成树协议应用实例：v如果使用如果使用STP进行冗余设计进行冗余设计第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术q多生成树协议应用实例

19、讲解：多生成树协议应用实例讲解：v使用使用MSTP后根据后根据instance到到VLAN的关联形成两个逻辑拓扑，的关联形成两个逻辑拓扑，实现了冗余和负载分担。实现了冗余和负载分担。MSTP region 间的生成树（CST）q每个MSTP region 对CST 来说可以相当于一个大的交换机整体，不同的MSTP region 也生成一个大的网络拓朴树，称为CST(common spanning tree)q对CST 来说，bridge ID 最小的交换机A 被选为整个CST的根(CST root)，同时也是这个region 内的CIST regional root。在region 2 中，由

20、于交换机B 到CST root 的root pathcost 最短，所以被选为这个region 内的CIST regional root。同理，region 3 选交换机C 为CIST regional root。qCIST regional root 不一定是该region 内bridge ID 最小的那台交换机，它是指该region 内到CST root 最小root pathcost 的交换机。q同时，CIST regional root 的root port 对MSTI 来说有了个新的port role，为“Master port”，作为所有instance对外的“出口”，它对所有in

21、stance 都是FORWARDING 的。q为了使拓朴更稳定，我们建议每个Region 对CST root的“出口”尽量只在该Region 的一台交换机上q多生成树协议基本配置：多生成树协议基本配置：v选择生成树模式选择生成树模式v合理配置合理配置VLAN到到Instance的关联的关联v调整设备在调整设备在Instance中的优先级中的优先级第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术q多生成树协议基本配置实例：多生成树协议基本配置实例：vS3550-1(config)# spanning-tree mode mst vS3550-1 (config-mst)# instance 10 vl

22、an 10 vS3550-1 (config-mst)# instance 20 vlan 20 vS3550-1 (config)# spanning-tree mst 10 priority 4096 vS3550-1 (config)# spanning-tree mst 20 priority 8192 vS3550-1 (config)# spanning-tree 第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术q多生成树协议配置容易犯的错误：多生成树协议配置容易犯的错误：vInstance到到Vlan的映射关系的映射关系vSwitch (config-mst)# instance X

23、vlan X v没有配置没有配置Instance备用根桥备用根桥vSwitch(config)# spanning-tree mst 20 priority 8192v配置顺序问题，应该在全部配置完成后开启生成树配置顺序问题，应该在全部配置完成后开启生成树vSwitch(config)# spanning-tree 第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术q 三层链路冗余技术：三层链路冗余技术： v三层链路捆绑技术三层链路捆绑技术v所有的路由协议，由于园区网络绝大部分使用所有的路由协议，由于园区网络绝大部分使用OSPF协议，协议，本节只会介绍使用本节只会介绍使用OSPF实现冗余。实现冗余。第

24、三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术q 三层链路捆绑技术三层链路捆绑技术v三层链路的三层链路的AP和二层链路和二层链路AP技术的本质都是一样，都是通过技术的本质都是一样，都是通过捆绑多条链路形成一个逻辑端口来实现增大带宽，冗余和负捆绑多条链路形成一个逻辑端口来实现增大带宽，冗余和负载分担的目的。载分担的目的。 v三层三层AP也需要选择负载均衡模式，推荐使用基于源也需要选择负载均衡模式，推荐使用基于源-目目IP对的对的方式。方式。 第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术q 三层三层AP的基本配置的要点：的基本配置的要点：nSwitch(config)# interface aggrega

25、tePort 1nSwitch(config-if)#no switchportv注意：建立三层注意：建立三层AP需要首先手动建立汇聚端口，并将其设置需要首先手动建立汇聚端口，并将其设置为三层接口。如果直接将交换机端口加入的话，会出现接口为三层接口。如果直接将交换机端口加入的话，会出现接口类型不匹配，命令无法执行的错误类型不匹配，命令无法执行的错误 第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术q基于基于OSPF的三层链路冗余技术的三层链路冗余技术 v基于基于OSPF的三层链路冗余技术在大型园区网络中使用广泛，的三层链路冗余技术在大型园区网络中使用广泛，通过通过cost值的调整可以非常容易的实现链

26、路冗余和负载分担值的调整可以非常容易的实现链路冗余和负载分担v介绍两种较为常用的利用介绍两种较为常用的利用OSPF实现冗余和负载分担的实例。实现冗余和负载分担的实例。第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术q 利用利用OSPF实现冗余和流量负载分担的实例一：实现冗余和流量负载分担的实例一： 第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术一号楼二号楼三号楼RG-S6810E-1RG-S6810E-2INTERNETRG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交换机群接入交换机群RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交换机群接入交换机群RG-S6

27、806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交换机群接入交换机群对于这种双核心，双链路，对于这种双核心，双链路，单出口的园区网络要实现单出口的园区网络要实现三层链路的冗余和负载均三层链路的冗余和负载均衡衡, ,直接使用直接使用OSPFOSPF的内建的内建选路机制即可。选路机制即可。RG-S6810E-1RG-S6810E-2INTERNETRG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交换机群接入交换机群RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交换机群接入交换机群RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入

28、交换机群接入交换机群一号楼二号楼三号楼10.0.0.310.0.0.410.0.0.6AREA 10AREA 30AREA 20AREA 0q 利用利用OSPF实现冗余和流量负载分担的实例一：实现冗余和流量负载分担的实例一： 第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术IP报文IPIP包的行走路径说明此包的行走路径说明此网络的三层链路实现了网络的三层链路实现了冗余和负载均衡功能。冗余和负载均衡功能。q 利用利用OSPF实现冗余和流量负载分担的实例二：实现冗余和流量负载分担的实例二： 第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术对于这种双核心，双链路，对于这种双核心，双链路，双出口的园区网络必须双出

29、口的园区网络必须通过调整通过调整OSPFOSPF接口的接口的costcost值来实现三层链路的冗余值来实现三层链路的冗余和负载分担。和负载分担。RG-S6810E-1RG-S6810E-2INTERNETRG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交换机群接入交换机群RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交换机群接入交换机群RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交换机群接入交换机群一号楼二号楼三号楼AREA 10AREA 30AREA 20AREA 0RG-S6810E-1RG-S6810E-2INTERNET

30、RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交换机群接入交换机群RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交换机群接入交换机群RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交换机群接入交换机群一号楼二号楼三号楼AREA 10AREA 30AREA 20AREA 0q 利用利用OSPF实现冗余和流量负载分担的实例二：实现冗余和流量负载分担的实例二： 第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术通过通过costcost调整实现了链路，调整实现了链路，核心和出口的冗余和负载核心和出口的冗余和负载分担分担IP报文IP报文 提提 纲纲

31、q第一节第一节 网络冗余技术简介网络冗余技术简介q第二节第二节 设备级冗余技术设备级冗余技术q第三节第三节 链路级冗余技术链路级冗余技术q第四节第四节 网关级冗余技术网关级冗余技术q第五节第五节 冗余技术的综合应用实例冗余技术的综合应用实例q网关级冗余技术简介：网关级冗余技术简介：v对于使用网络的终端用户来讲，需要一种机制来保证其与对于使用网络的终端用户来讲，需要一种机制来保证其与 园区网络的可靠连接，这就是网关级冗余技术。网络设备可园区网络的可靠连接，这就是网关级冗余技术。网络设备可以使用以使用VRRP技术来实现网关级的冗余技术来实现网关级的冗余 第四节第四节 网关级冗余技术网关级冗余技术

32、qVRRP简介：简介：vVRRPVRRP是一种容错协议，它保证当主机的下一跳路由器失效时，是一种容错协议，它保证当主机的下一跳路由器失效时，可以及时的由另一台路由器来替代，从而保持通讯的连续性可以及时的由另一台路由器来替代，从而保持通讯的连续性和可靠性。和可靠性。vVRRPVRRP协议通过交互报文的方法将多台物理路由器模拟成一台协议通过交互报文的方法将多台物理路由器模拟成一台虚拟路由器，网络上的主机与虚拟路由器进行通信。一旦虚拟路由器，网络上的主机与虚拟路由器进行通信。一旦VRRPVRRP组中的某台物理路由器失效，其他路由器自动将接替其组中的某台物理路由器失效，其他路由器自动将接替其工作。工作

33、。第四节第四节 网关级冗余技术网关级冗余技术 VRRP 基本原理实现图解基本原理实现图解第四节第四节 网关级冗余技术网关级冗余技术 10.1.1.210.1.1.3两台物理Router使用vrrp发现对方通过VRRP生成虚拟路由器 10.1.1.1比较优先级和IP一台成为主路由器,另一台成为备用用户网关指向虚拟路由器主路由器出现故障后自动发生切换10.1.1.1hellohello主用主用备用备用主用主用备用备用单单VLAN的的VRRP应用案例应用案例第四节第四节 网关级冗余技术网关级冗余技术 多多VLAN中的中的VRRP路由器负载分担路由器负载分担 ：第四节第四节 网关级冗余技术网关级冗余技术 S3550-1S3550-2S2126G园区网络园区网络S3550-3通过通过VRRP虚拟成一台设备虚拟成一台设备主网关主网关备用备用网关网关10.0.0.110.0.1.1VLAN 10VLAN 20多个多个VLANVLAN都使用同一都使用同一设备作为网关会造成设备作为网关会造成资源浪费。资源浪费。多多VLAN中的中的VRRP路由器负载分担路由器负载分担 ：第四节第四节 网关级冗余技术网关级冗余技术 建立两个组来对应不同建立两个组来对应不同VLANVLAN，实现负载分担，实现负载分担 提提 纲纲q第一节第一节