任务5 冗余链路

任务5冗余链路任务描述某技工学校校园网进行扩充改造升级后，近期发现连接在网络中的多台服务器访问很慢及无法连接。因此，领导为了提高网络的可靠性，提高交换机的传输带宽，防止广播风暴的产生，提高网络的冗余备份。小东是学校网络中心的网络管理员，应在交换机上做适当配置来实现这一目标。本任务的目标是通过配置网络中的冗余链路，掌握交换机的STP、端口聚合的配置。预备知识1．冗余交换要使网络更加可靠，减少故障影响的一个重要方法就是“冗余”。冗余拓扑的目的是减少网络因单点故障引起的停机损耗，所有的网络都需要利用冗余来提高可靠性。图2-19所示为冗余拓扑结构的交换网络，交换机1的F0/1端口与交换机3的F0/1端口之间的链路就是一个冗余备份连接。当主链路（交换机1的F0/2与交换机2的F0/2的端口之间链路，或者交换机2的F0/1与交换机3的F0/2之间的链路）出现故障时，访问文件服务器的流量会从这条备份链路里传输，从而提高网络的整体可靠性。1．冗余交换图2-19冗余拓扑结构的交换网络1．冗余交换基于交换机的冗余拓扑会使网络的物理拓扑形成环路，物理层的环路结构很容易引起广播风暴、多帧复制和MAC地址表抖动等问题，这些问题将导致网络不可用。（1）广播风暴图2-19所示的冗余拓扑结构的交换网络中，如果在没有避免交换环路措施的情况下，每个交换机都无尽地转发广播帧，这种情况通常叫做“广播风暴”。（2）多帧复制多帧复制会造成目的站点收到某个数据帧的多个副本，浪费了目的资源，还会导致上层协议在处理这些数据帧时无从选择，严重时还可能导致不可恢复的错误。（3）MAC地址表抖动MAC地址表抖动也就是MAC地址表不稳定，这是由相同帧的拷贝在交换机的不同端口上被接收引起的。如果交换机将资源都消耗在复制不稳定的MAC地址表上，那么数据转发的功能就可能被削弱。2．生成树协议生成树协议（SpanningTreeProtocol’）STP可应用于环路网络，通过一定的算法实现路径冗余，同时将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在环路网络中的增生和无限循环。STP消除了环路，但同时也使得备份链路处于阻塞的状态，带宽不能被利用。STP的主要思想：当网络中存在备份链路时，只允许主链路被激活，只有在主链路出现故障被断开后，备用链路才会被打开。3．快速生成树快速生成树协议（RapidSpaningTreeProtocol，STP）是802.1W由802.1D发展而成的，这种协议在网络结构发生变化时，能更快地收敛网络。它比802.1D多了两种端口类型——预备端口类型（AlternatePort）和备份端口类型。4．多生成树多生成树（MSTP）是基于STP和RSTP的一种新的生成树协议。它运行在一个Bridged-LAN里的所有网桥上，负责为这个Bridged-LAN（包括运行MSTP、RSTP和STP的网桥）计算出一个简单连通的树形活动拓扑（CIST），为每个MST域（MSTP域）计算出若干个各自独立的多重生成树实例（MSTI）。MSTP应用了RSTP的快速收敛特性，允许多个具有相同拓扑的VLAN映射到一个生成树实例上，而这个生成树拓扑同其他生成树实例相互独立。这种机制一方面用多重生成树实例为映射到它的VLAN的数据流量提供了独立的发送路径，实现不同实例间VLAN数据流量的负载分担；另一方面，若干个VLAN共享同一个拓扑实例（MSTI），同每个VLAN对应一个生成树（PVST）的实现方法相比，大大减少了每个网桥需要维持的生成树实例的数量，节约了CPU资源，降低了非业务带宽占用。5．以太网端口聚合端口聚合技术是指把多个物理端口捆绑在一起形成一个简单的逻辑端口，这个逻辑端口被称为聚合端口。图2-20端口聚合的典型应用5．以太网端口聚合图2-20所示为端口聚合的典型应用。①交换机之间的连接，如图2-20中①所示。交换机之间采用2个100Mbit/s的端口捆绑成200Mbit/s，增加了网络带宽，同时也加强了网络的可靠性。②交换机与高速服务器的连接如图2-20中②所示。许多大型服务器具备多个100Mbit/s的网卡，可将多个网卡捆绑成具有更高带宽的接口，满足服务器访问量增大的需求。③交换机与路由器的连接如图2-20中③所示，主要用于提高网络的可靠性。④高速服务器（或路由器）之间的连接如图2-20中④所示。5．以太网端口聚合端口聚合技术将多个物理端口捆绑在一起，形成一个逻辑端口，增大了链路带宽，同时具有链路冗余的作用。在网络出现故障断开其中一条链路或多条链路时，剩下的链路还可以工作。在网络的骨干链路上，一般情况下不仅需要备份链路，也需要更大的带宽和传输能力，这时就需要使用端口聚合技术了。链路聚合技术的标准为IEEE802.3ad，链路聚合控制协议LACP是IEEE802.3ad标准的主要内容之一，定义了一种标准的聚合控制方式。6．流量平衡流量平衡指的是聚合端口根据报文的MAC地址或IP地址将流量平均分配到聚合端口的成员链路中去。在实际工作中，应该根据不同的网络环境设置合适的流量分配方式，以便能把流量比较均匀地分配到各个链路上，充分利用网络的带宽。流量平衡可以根据源MAC地址、目的MAC地址或源IP地址或源IP地址/目的IP地址对等方式进行设置。7．配置命令（1）生成树配置命令表2-11 生成树配置命令命令格式解释配置模式nospanning-tree关闭spanningtree协议全局配置模式spanning-treemodepvst|rapid-pvst配置生成树协议类型showspanning-tree查看生成树的配置信息特权模式showspanning-treeinterface<interface>查看端口的状态7．配置命令7.2端口聚合配置命令表2-12 端口聚合配置命令命令格式解释配置模式interfacerange<interface-list>同时配置多个端口全局配置模式channel-group<number>mode<active|auto|desirable|on|passive>将物理端口加入到ChannelGroup中Number:ChannelGroup的组号Active：启动端口的LACP协议，并设置为Active模式passive：启动端口的LACP协议，并设置为passive模式On：强制端口加入ChannelGroup，不启动LACP协议端口配置模式channel-protocol<lacp|pagp>选择链路聚合协议interfaceport-channel<number>进入PortChannel端口特权模式showetherchannelport-channel查看PortChannel的配置信息特别提示ChannelGroup是配置层上的一个物理端口组，配置到ChannelGroup中的物理端口才能参加链路汇聚，并成为PortChannel的成员端口。PortChannel是一组物理端口的集合体，在逻辑上被当作一个物理端口，可以将这个PortChannel当作一个端口来使用。为了使PortChannel正常工作，本交换机的PortChannel成员端口必须具备以下条件。①端口均为全双工模式。②端口速率相同。③端口类型一致，如同为光纤口或同为以太网口。④同为Trunk端口，或同为Access端口并同属于一个VLAN。⑤同为Trunk端口，则NativeVLAN和AllowedVLAN属性应该相同。7．配置命令（3）流量平衡配置命令（三层交换机）表2-13 流量平衡配置命令命令格式解释配置模式noswitchport将端口设置为3层模式端口配置模式ipaddress<ip-address><mask>配置IP地址和子网掩码port-channelload-balance<dst-ip|dst-mac|src-dst-ip|src-dst-mac|src-ip|src-mac>设置port-channel的流量平衡dst-ip：根据输入报文的目的IP地址进行流量分配；dst-mac：根据输入报文的目的MAC地址进行流量分配；src-dst-ip：根据输入报文的源/目的IP地址对进行流量；src-dst-mac：根据输入报文的源/目的MAC地址对进行流量；src-ip：根据输入报文的源IP地址进行流量分配；src-mac：根据输入报文的源MAC地址进行流量分配。全局配置模式noport-channelload-balance恢复流量平衡设置为默认值任务实施实验1生成树配置启用生成树协议，避免网络出现环路，实验拓扑结构如图2-21所示。图2-21生成树实验图任务实施实验2端口聚合配置在不更新设备的前提下，通过配置端口聚合提高交换机之间的传输速率，实验拓扑结构如图2-23所示。图2-23端口聚合实验任务回顾1．选择题（1）哪些类型的帧会被泛洪到除接收端口以外的其他端口？()A.已知目的地址的单播帧

B.未知目的地址的单播帧C.多播帧

D.广播帧（2）STP是如何构造一个无环路拓扑的？()A.阻塞根网桥

B.阻塞根端口C.阻塞指定端口

D.阻塞非根非指定的端口（3）哪个端口拥有从非根网桥到根网桥的最低成本路径？()A.根端口

B.指定端口

C.阻塞端口

D.非根非指定端口（4）对于一个处于监听状态的端口，以下哪项是正确的？()A.可以接收和发送BPDU，但不能学习MAC地址B.既可以接收和发送BPD