1、 網絡冗余部署網絡冗余部署 前前 言言各種冗余技術的部署和實現各種冗余技術的部署和實現技術原理和細節課下自學。技術原理和細節課下自學。 課程目標課程目標q通過本課程的學習，您可以完成以下任務通過本課程的學習，您可以完成以下任務：v了解大型園區網絡中的各種冗余技術了解大型園區網絡中的各種冗余技術v獨立在園區網絡中部署各種冗余技術獨立在園區網絡中部署各種冗余技術 提提 綱綱q第一節第一節 網絡冗余技術簡介網絡冗余技術簡介q第二節第二節 設備級冗余技術設備級冗余技術q第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術q第四節第四節 網關級冗余技術網關級冗余技術q第五節第五節 冗余技術的綜合應用實例冗余技術的

2、綜合應用實例q 問題問題q 什么是網絡冗余？什么是網絡冗余？第一節第一節 網絡冗余技術簡介網絡冗余技術簡介第一節第一節 網絡冗余技術簡介網絡冗余技術簡介Internetq 沒有冗余的網絡沒有冗余的網絡第一節第一節 網絡冗余技術簡介網絡冗余技術簡介Internetq故障可能在任何地方出現，用戶故障可能在任何地方出現，用戶時時刻刻處于網絡中斷的風險中。時時刻刻處于網絡中斷的風險中。怎么老是斷網？煩！第一節第一節 網絡冗余技術簡介網絡冗余技術簡介 q高冗余網絡要給我們帶來的體驗，就是在網絡高冗余網絡要給我們帶來的體驗，就是在網絡設備、鏈路發生中斷或者變化的時候，用戶幾設備、鏈路發生中斷或者變化的時候

3、，用戶幾乎感覺不到乎感覺不到 。第一節第一節 網絡冗余技術簡介網絡冗余技術簡介在高冗余網絡中，用戶感受不到在高冗余網絡中，用戶感受不到網絡的中斷網絡的中斷Internet網絡斷了嗎？我不知道啊！第一節第一節 網絡冗余技術簡介網絡冗余技術簡介 q大型園區網的冗余部署包含了三個環節，分別大型園區網的冗余部署包含了三個環節，分別是：設備級冗余，鏈路級冗余和網關級冗余。是：設備級冗余，鏈路級冗余和網關級冗余。 提提 綱綱q第一節第一節 網絡冗余技術簡介網絡冗余技術簡介q第二節第二節 設備級冗余技術設備級冗余技術q第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術q第四節第四節 網關級冗余技術網關級冗余技術q第

4、五節第五節 冗余技術的綜合應用實例冗余技術的綜合應用實例第二節第二節 設備級冗余技術設備級冗余技術 q設備級的冗余技術分為電源冗余和管理板卡冗設備級的冗余技術分為電源冗余和管理板卡冗余，由于設備成本上的限制，這兩種技術都被余，由于設備成本上的限制，這兩種技術都被應用在中高端產品上。應用在中高端產品上。第二節第二節 設備級冗余技術設備級冗余技術q 在各廠家網絡系列產品中，在各廠家網絡系列產品中， S4 系列，系列， S6 系系列等等產品能夠實現電源冗余列等等產品能夠實現電源冗余 。q 管理板卡冗余管理板卡冗余 。 第二節第二節 設備級冗余技術設備級冗余技術 電源冗余電源冗余第二節第二節 設備級冗

5、余技術設備級冗余技術 管理卡冗余管理卡冗余第二節第二節 設備級冗余技術設備級冗余技術q在實際項目中，在實際項目中， 高端交換機一般都處于網絡的高端交換機一般都處于網絡的核心或區域核心位置，承載著園區網絡中關鍵核心或區域核心位置，承載著園區網絡中關鍵的業務流量。的業務流量。q為了提供更可靠的網絡平臺，為了提供更可靠的網絡平臺， 推薦對于核心系推薦對于核心系列交換機都配備電源和管理卡的冗余。列交換機都配備電源和管理卡的冗余。 提提 綱綱q第一節第一節 網絡冗余技術簡介網絡冗余技術簡介q第二節第二節 設備級冗余技術設備級冗余技術q第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術q第四節第四節 網關級冗余技

6、術網關級冗余技術q第五節第五節 冗余技術的綜合應用實例冗余技術的綜合應用實例第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術q在大型園區網絡中往往存在多條二層和三層鏈在大型園區網絡中往往存在多條二層和三層鏈路，使用鏈路級冗余技術可以實現多條鏈路之路，使用鏈路級冗余技術可以實現多條鏈路之間的備份和流量分擔。間的備份和流量分擔。 第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術 q 二層鏈路冗余技術：二層鏈路冗余技術：v鏈路捆綁技術鏈路捆綁技術 APv生成樹技術生成樹技術 STP RSTP MSTP 第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術 q 二層鏈路捆綁技術二層鏈路捆綁技術 AP（AggregatePo

7、rt）vAP是鏈路帶寬擴展的一個重要途徑，符合是鏈路帶寬擴展的一個重要途徑，符合IEEE 802.3ad標準。標準。它可以把多個端口的帶寬疊加起來使用，形成一個帶寬更大它可以把多個端口的帶寬疊加起來使用，形成一個帶寬更大的邏輯端口的邏輯端口 ，實現冗余和流量分擔。，實現冗余和流量分擔。第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術 q 二層鏈路捆綁技術二層鏈路捆綁技術 AP：v在這種拓撲中，在這種拓撲中，STP會阻塞單條鏈路。會阻塞單條鏈路。v通過捆綁兩條鏈路形成一個邏輯端口通過捆綁兩條鏈路形成一個邏輯端口AggregatePort，帶寬，帶寬被提升至被提升至200M，同時在兩條鏈路中的一條發生故

8、障時，流，同時在兩條鏈路中的一條發生故障時，流量會被自動轉往另一條鏈路，從而實現了帶寬提升，流量分量會被自動轉往另一條鏈路，從而實現了帶寬提升，流量分擔和冗余備份的目的擔和冗余備份的目的。 第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術 q 二層二層AP技術的負載均衡模式：技術的負載均衡模式：v基于源基于源MAC進行轉發進行轉發v基于目的基于目的MAC進行轉發進行轉發 第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術 q 二層二層AP技術的負載均衡模式：技術的負載均衡模式：v基于源基于源MAC還是基于目的還是基于目的MAC？ INTERNET百兆百兆AP基于目的基于目的MAC的負載均衡的負載均衡基于源基

9、于源MAC的負載均衡的負載均衡目的目的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第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術 q 二層二層AP技術的負載均衡模式：技術的負載均衡模式：v 使用使用AP技術時根據項目的情況合理選擇負載均衡的方式，技術時根據項目的情況合理選擇負載均衡的方式，以免造成鏈路帶寬的浪費。以免造成鏈路帶寬的浪費。交換網絡問題交換網絡問題q交換網絡中的問題交換網絡中的問題v對于局域網交換機之間以及從交換機到高需求服

10、務的許多網絡連接來說，100M甚至1000M的帶寬無法滿足用戶應用需求。瓶頸瓶頸100M鏈路100M/1000M鏈路鏈路聚合鏈路聚合q定義：定義：v端口聚合（又稱為鏈路聚合)，將交換機上的多個端口在物理上連接起來，在邏輯上捆綁在一起，形成一個擁有較大寬帶的端口，可以實現負載分擔，并提供冗余鏈路。qIEEE802.3adIEEE802.3ad定義了以太網端口聚合的標準定義了以太網端口聚合的標準q注意：注意：v聚合端口合適10M、100M、1000M以太網v銳捷交換機最多支持8個物理端口組成一個聚合端口組v不同設備支持的最多聚合端口組不定n如S2126G支持6組 流量平衡流量平衡q鏈路聚合的流量平

11、衡：鏈路聚合的流量平衡：vAggregate port(AG)可以根據報文的源MAC地址、目的MAC地址或IP地址進行流量平衡，即把流量平均地分配到AG組成員鏈路中去。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的注意事的注意事項項q鏈路聚合的注意事項鏈路聚合的注意事項v組端口的速度必須一致v組端口必須屬于同一個VLANv組端口使用的傳輸介質相同v組端口必須屬于同一層次，并與AP也要在同一層次配置配置aggregate port aggregate port q將該接口加入一個將該接口加入一個APvSwitch#con

12、figure terminal vSwitch(config) # interface interface-type interface-id vSwitch(config-if-range)#port-group port-group-numberq如果這個如果這個AP不存在，可自動創建不存在，可自動創建AG端口端口查看端口聚合的配置查看端口聚合的配置q查看聚合端口的匯總信息查看聚合端口的匯總信息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 生成樹協議簡介：生成樹協議簡介：v生成樹協議生成樹協議802.1D STP作為一種純二層協議，通過在交換網作為一種純二層協議，通過在交換網絡中建立一個最佳的樹型拓撲結構實現了兩個重要功能：環絡中建立一個最佳的樹型拓撲結構實現了兩個重要功能：環路避免和冗余。路避免和冗余。 v明顯的缺陷明顯的缺陷: 收斂慢，而且浪費了冗余鏈路的帶寬。收斂慢，而且浪費了冗余鏈路的帶寬。 v802.1W RSTP解決了收斂慢的問題，但是仍然不能有效利用解決了收斂慢的問題，但是仍然不能有效利用冗余鏈路做負載分擔。冗余鏈路做負載分擔。 第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余

14、技術S3550-1S3550-2S2126G園區網絡園區網絡廣播報文廣播報文STPSTP協議的基本原理：為什么需要協議的基本原理：為什么需要STPSTP二層鏈路物理成環交換機根據MAC轉發廣播報文進入網絡引起網絡風暴交換網絡癱瘓三層網絡三層網絡二層網絡二層網絡第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術STPSTP協議的基本原理：協議的基本原理：STPSTP如何避免環路如何避免環路選取根橋選取指定端口選取非根橋的根端口阻塞其他端口形成樹形結構S3550-1S3550-2S2126G二層網絡二層網絡根橋根橋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多生成樹協議簡介：多生成樹協議簡介：v由于生成樹協議的缺陷，在實際工程應用中，往往會選用由于生成樹協議的缺陷，在實際工程應用中，往往會

16、選用 802.1S MSTP技術技術 。vMSTP技術除保留了技術除保留了RSTP快速收斂的優點外，同時快速收斂的優點外，同時MSTP能能夠使用夠使用instance（實例）關聯（實例）關聯VLAN的方式來實現多鏈路負載的方式來實現多鏈路負載分擔。分擔。 第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術q于傳統的生成樹協議與vlan 沒有任何聯系，因此在特定網絡拓樸下就會產生問題q交換機A、B 在vlan1 內，交換機C、D 在vlan2 內，然后連成環路q在某種情況的配置下，會造成把交換機A 和B 間的鏈路給DISCARDING q由于交換機C、D 不包含vlan1，無法轉發vlan1 的數據包，

17、這樣交換機A 的vlan1 就無法與交換機B 的vlan1 進行通訊。qMSTP ， 可以把一臺交換機的一個或多個vlan 劃分為一個instance，有著相同 instance 配置的交換機就組成一個域（MST region），運行獨立的生成樹（這個內部的生成樹稱為IST，internal spanning-tree）；這個MST region 組合就相當于一個大的交換機整體，與其他MST region 再進行生成樹算法運算，得出一個整體的生成樹，稱為CST（common spanning tree）。q 交換機A 和B 都在MSTP region 1 內，MSTP region 1 沒能環

18、路產生，所以沒有鏈路DISCARDING，同理MSTP region 2 的情況也是一樣的。q region 1和region 2 就分別相當于兩個大的交換機，這兩臺“交換機”間有環路，因此根據相關配置選擇一條鏈路DISCARDING。多生成樹協議應用實例多生成樹協議應用實例下圖中三臺交換機中都有兩個用戶下圖中三臺交換機中都有兩個用戶VLAN： 10，20第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術q多生成樹協議應用實例：多生成樹協議應用實例：v如果使用如果使用STP進行冗余設計進行冗余設計第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術q多生成樹協議應用實例

19、講解：多生成樹協議應用實例講解：v使用使用MSTP后根據后根據instance到到VLAN的關聯形成兩個邏輯拓撲，的關聯形成兩個邏輯拓撲，實現了冗余和負載分擔。實現了冗余和負載分擔。MSTP region 間的生成樹（CST）q每個MSTP region 對CST 來說可以相當于一個大的交換機整體，不同的MSTP region 也生成一個大的網絡拓樸樹，稱為CST(common spanning tree)q對CST 來說，bridge ID 最小的交換機A 被選為整個CST的根(CST root)，同時也是這個region 內的CIST regional root。在region 2 中，由

20、于交換機B 到CST root 的root pathcost 最短，所以被選為這個region 內的CIST regional root。同理，region 3 選交換機C 為CIST regional root。qCIST regional root 不一定是該region 內bridge ID 最小的那臺交換機，它是指該region 內到CST root 最小root pathcost 的交換機。q同時，CIST regional root 的root port 對MSTI 來說有了個新的port role，為“Master port”，作為所有instance對外的“出口”，它對所有in

21、stance 都是FORWARDING 的。q為了使拓樸更穩定，我們建議每個Region 對CST root的“出口”盡量只在該Region 的一臺交換機上q多生成樹協議基本配置：多生成樹協議基本配置：v選擇生成樹模式選擇生成樹模式v合理配置合理配置VLAN到到Instance的關聯的關聯v調整設備在調整設備在Instance中的優先級中的優先級第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術q多生成樹協議基本配置實例：多生成樹協議基本配置實例：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 第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術q多生成樹協議配置容易犯的錯誤：多生成樹協議配置容易犯的錯誤：vInstance到到Vlan的映射關系的映射關系vSwitch (config-mst)# instance X

23、vlan X v沒有配置沒有配置Instance備用根橋備用根橋vSwitch(config)# spanning-tree mst 20 priority 8192v配置順序問題，應該在全部配置完成后開啟生成樹配置順序問題，應該在全部配置完成后開啟生成樹vSwitch(config)# spanning-tree 第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術q 三層鏈路冗余技術：三層鏈路冗余技術： v三層鏈路捆綁技術三層鏈路捆綁技術v所有的路由協議，由于園區網絡絕大部分使用所有的路由協議，由于園區網絡絕大部分使用OSPF協議，協議，本節只會介紹使用本節只會介紹使用OSPF實現冗余。實現冗余。第

24、三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術q 三層鏈路捆綁技術三層鏈路捆綁技術v三層鏈路的三層鏈路的AP和二層鏈路和二層鏈路AP技術的本質都是一樣，都是通過技術的本質都是一樣，都是通過捆綁多條鏈路形成一個邏輯端口來實現增大帶寬，冗余和負捆綁多條鏈路形成一個邏輯端口來實現增大帶寬，冗余和負載分擔的目的。載分擔的目的。 v三層三層AP也需要選擇負載均衡模式，推薦使用基于源也需要選擇負載均衡模式，推薦使用基于源-目目IP對的對的方式。方式。 第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術q 三層三層AP的基本配置的要點：的基本配置的要點：nSwitch(config)# interface aggrega

25、tePort 1nSwitch(config-if)#no switchportv注意：建立三層注意：建立三層AP需要首先手動建立匯聚端口，并將其設置需要首先手動建立匯聚端口，并將其設置為三層接口。如果直接將交換機端口加入的話，會出現接口為三層接口。如果直接將交換機端口加入的話，會出現接口類型不匹配，命令無法執行的錯誤類型不匹配，命令無法執行的錯誤 第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術q基于基于OSPF的三層鏈路冗余技術的三層鏈路冗余技術 v基于基于OSPF的三層鏈路冗余技術在大型園區網絡中使用廣泛，的三層鏈路冗余技術在大型園區網絡中使用廣泛，通過通過cost值的調整可以非常容易的實現鏈

26、路冗余和負載分擔值的調整可以非常容易的實現鏈路冗余和負載分擔v介紹兩種較為常用的利用介紹兩種較為常用的利用OSPF實現冗余和負載分擔的實例。實現冗余和負載分擔的實例。第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術q 利用利用OSPF實現冗余和流量負載分擔的實例一：實現冗余和流量負載分擔的實例一： 第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術一號樓二號樓三號樓RG-S6810E-1RG-S6810E-2INTERNETRG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交換機群接入交換機群RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交換機群接入交換機群RG-S6

27、806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交換機群接入交換機群對于這種雙核心，雙鏈路，對于這種雙核心，雙鏈路，單出口的園區網絡要實現單出口的園區網絡要實現三層鏈路的冗余和負載均三層鏈路的冗余和負載均衡衡, ,直接使用直接使用OSPFOSPF的內建的內建選路機制即可。選路機制即可。RG-S6810E-1RG-S6810E-2INTERNETRG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交換機群接入交換機群RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交換機群接入交換機群RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入

28、交換機群接入交換機群一號樓二號樓三號樓10.0.0.310.0.0.410.0.0.6AREA 10AREA 30AREA 20AREA 0q 利用利用OSPF實現冗余和流量負載分擔的實例一：實現冗余和流量負載分擔的實例一： 第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術IP報文IPIP包的行走路徑說明此包的行走路徑說明此網絡的三層鏈路實現了網絡的三層鏈路實現了冗余和負載均衡功能。冗余和負載均衡功能。q 利用利用OSPF實現冗余和流量負載分擔的實例二：實現冗余和流量負載分擔的實例二： 第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術對于這種雙核心，雙鏈路，對于這種雙核心，雙鏈路，雙出口的園區網絡必須雙出

29、口的園區網絡必須通過調整通過調整OSPFOSPF接口的接口的costcost值來實現三層鏈路的冗余值來實現三層鏈路的冗余和負載分擔。和負載分擔。RG-S6810E-1RG-S6810E-2INTERNETRG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交換機群接入交換機群RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交換機群接入交換機群RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交換機群接入交換機群一號樓二號樓三號樓AREA 10AREA 30AREA 20AREA 0RG-S6810E-1RG-S6810E-2INTERNET

30、RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交換機群接入交換機群RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交換機群接入交換機群RG-S6806ES3550-24S3512GS3550-24 接入交換機群接入交換機群一號樓二號樓三號樓AREA 10AREA 30AREA 20AREA 0q 利用利用OSPF實現冗余和流量負載分擔的實例二：實現冗余和流量負載分擔的實例二： 第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術通過通過costcost調整實現了鏈路，調整實現了鏈路，核心和出口的冗余和負載核心和出口的冗余和負載分擔分擔IP報文IP報文 提提 綱綱

31、q第一節第一節 網絡冗余技術簡介網絡冗余技術簡介q第二節第二節 設備級冗余技術設備級冗余技術q第三節第三節 鏈路級冗余技術鏈路級冗余技術q第四節第四節 網關級冗余技術網關級冗余技術q第五節第五節 冗余技術的綜合應用實例冗余技術的綜合應用實例q網關級冗余技術簡介：網關級冗余技術簡介：v對于使用網絡的終端用戶來講，需要一種機制來保證其與對于使用網絡的終端用戶來講，需要一種機制來保證其與 園區網絡的可靠連接，這就是網關級冗余技術。網絡設備可園區網絡的可靠連接，這就是網關級冗余技術。網絡設備可以使用以使用VRRP技術來實現網關級的冗余技術來實現網關級的冗余 第四節第四節 網關級冗余技術網關級冗余技術

32、qVRRP簡介：簡介：vVRRPVRRP是一種容錯協議，它保證當主機的下一跳路由器失效時，是一種容錯協議，它保證當主機的下一跳路由器失效時，可以及時的由另一臺路由器來替代，從而保持通訊的連續性可以及時的由另一臺路由器來替代，從而保持通訊的連續性和可靠性。和可靠性。vVRRPVRRP協議通過交互報文的方法將多臺物理路由器模擬成一臺協議通過交互報文的方法將多臺物理路由器模擬成一臺虛擬路由器，網絡上的主機與虛擬路由器進行通信。一旦虛擬路由器，網絡上的主機與虛擬路由器進行通信。一旦VRRPVRRP組中的某臺物理路由器失效，其他路由器自動將接替其組中的某臺物理路由器失效，其他路由器自動將接替其工作。工作

33、。第四節第四節 網關級冗余技術網關級冗余技術 VRRP 基本原理實現圖解基本原理實現圖解第四節第四節 網關級冗余技術網關級冗余技術 10.1.1.210.1.1.3兩臺物理Router使用vrrp發現對方通過VRRP生成虛擬路由器 10.1.1.1比較優先級和IP一臺成為主路由器,另一臺成為備用用戶網關指向虛擬路由器主路由器出現故障后自動發生切換10.1.1.1hellohello主用主用備用備用主用主用備用備用單單VLAN的的VRRP應用案例應用案例第四節第四節 網關級冗余技術網關級冗余技術 多多VLAN中的中的VRRP路由器負載分擔路由器負載分擔 ：第四節第四節 網關級冗余技術網關級冗余技術 S3550-1S3550-2S2126G園區網絡園區網絡S3550-3通過通過VRRP虛擬成一臺設備虛擬成一臺設備主網關主網關備用備用網關網關10.0.0.110.0.1.1VLAN 10VLAN 20多個多個VLANVLAN都使用同一都使用同一設備作為網關會造成設備作為網關會造成資源浪費。資源浪費。多多VLAN中的中的VRRP路由器負載分擔路由器負載分擔 ：第四節第四節 網關級冗余技術網關級冗余技術 建立兩個組來對應不同建立兩個組來對應不同VLANVLAN，實現負載分擔，實現負載分擔 提提 綱綱q第一節第一節