基于仿真平台的“VRRP%2BMSTP”路由冗余与负载分担的应用研究.pdf

年 月计 算 机 应 用 文 摘第 卷 第 期基于仿真平台的“”路由冗余与负载分担的应用研究彭菊萍（广西民族师范学院数理与电子工程学院，广西 崇左）摘 要 联合组网是为了弥补 存在的不足 尽管 采用了与 接口 路由联动等方式 但这些联动技术只能解决单一的 设备上行或者下行链路出现故障的问题 不能解决如 备份链路组中一个设备的下行链路与另一个设备的上行链路同时出现故障的问题 故可以使用 联合组网的方式解决这个问题 关键词 冗余 链路故障中图法分类号 文献标识码 的应用背景（）技术可以用来解决传统网络中的网关单点故障问题。网关单点故障是指在网络中仅使用一台网关设备进行互联，一旦这台设备出现故障，会导致它连接的所有网段都不能访问外网，用户在大中型网络或者重要的网络中（如金融、证券等）对这种情况是不可接受的。因设备故障导致大型网络中大面积的用户不可访问网络所造成的损失是不可预算的。技术可以有效处理单网关单点故障，并且可以实现网关设备的冗余备份，从而使一台网关出现故障问题时，另一台路由器可以迅速、准确地接替，保证网络中用户的数据传输。的基本概念 是一种虚拟网络路由装置，将多台网络路由器组合在一起，并采用一定的机制，以确保当主机的下一跳网络路由器发生故障时，能够尽快将服务转换到备份网络路由器，进而确保服务的连贯和安全可靠。许多同层级、同 网段的网关设备都可以被视为一种虚拟网关，如果其具有可用的物理连接，就能够实现正常的网络连接功能。备份组示意图如图 所示。当网络中的主设备发生故障时，其他备用设备可以迅速响应，并且可以迅速接替主设备，以确保网络的正常运行。只要在同一组网关设备中有一台网关设备是可用的，用户和外网的数据通信就不会中断。路由器（）：启用了 协议功能的路由器（也可以是三层交换机），可加入一个或多个虚拟路由器中。虚拟路由器（）：又称 备份组，由一个 设备和多个 设备组成，被当作一个共享局域网内主机的缺省网关。设备（）：承担转发报文任务的 设备。设备（）：一组没有承担转发任务的 设备，当 设备出现故障图 备份组示意图时，它们将通过竞选成为新的 设备。：虚拟路由器的标识。虚拟 地址（）：虚拟路由器的 地址，一个虚拟路由器可以有一个或多个 地址，由用户配置；与 设备接口 地址在同一网段。地 址 拥 有 者（）：若 一 个 设备将虚拟路由器 地址作为真实的接口地址，则该设备被称为 地址拥有者；如果 地址拥有者是可用的，通常它将成为，不用选举，也不可抢占，除非该设备不可用。虚拟 地址（）：虚拟路由器根据虚拟路由器 生成的 地址。一个虚拟路由器拥有一个虚拟 地址，格式为 （）或（）。当虚拟路由器回应 请求时，使用虚拟 地址，而不是接口的真实 地址。主 地址（）：从接口的真实 地址中选出来的一个主用 地址，通常选择配置的第一个 地址。广播报文将主 地址作为 报文的源地址。路由器有两种工作方式，具体如下。非抢占模式：只要 路由器没有出现故障，路由器即使随后被设置了更高（值越大优先级越高）的优先级，也不会成为 路由器。抢占模式：若 设备的优先级比当前 设备的优先级高，则主动将自己切换成。简介 定义多生成树协议（，）是 定义的生成树协议，通过生成多棵生成树来解决以太网环路问题。目的在以太网中部署 协议后，可实现如下功能：形成多棵无环路的树，以解决广播风暴并实现冗余备份；多棵生成树在 间实现负载均衡，不同 的流量按照不同的路径转发。对 和 的改进 在 基础上进行了改进，实现了网络拓扑的快速收敛。和 存在同一个缺陷：局域网内所有的 共享一棵生成树，因此无法在 间实现数据流量的负载均衡，链路被阻塞后将不承载任何流量，还有可能造成部分 的报文无法转发。为了弥补 和 的缺陷，于 年发布的 标准定义了。兼容 和，既可以快速收敛，又提供了数据转发的多个冗余路径，在数据转发过程中实现 数据的负载均衡。多生成树实例每个实例都能够被反映到一组，这样就能够完成不同 组之间的负荷分摊。为了更好地进行负载均衡，将每个实例都视为一组，并根据选举规则在多余链路上进行分配。域对于保证多生成树运算的结果，和实际映射关系应该完全一致。但是在大规模计算机中，复杂化的网络架构很难保证所有网桥的 反映关联完全一致，因此 提供了一些新的域，以解决这一问题。将大型网络划分为数个 域，各个域都包含一组实例，并使用相同的标准（）进行反映。通过配置标识可以确定设备是否属于同一个域。可以通过 提供多种数据传输路径和负载均衡，以提升网络的容错能力，即使某些过程出现，也不会阻碍其余过程的运行。“”联合组网“”联合组网是为了弥补 存在的不足，尽管 采用了与、接口、路由联动等方式，但这些联动技术只能解决单一的 设备上行或者下行链路出现故障的问题，不能解决如 备份链路组中一个设备的下行链路与另一个设备的上行链路同时出现故障的问题，故可以使用“”联合组网的方式解决这个问题。年第 期 计 算 机 应 用 文 摘 单独 的不足单独 不能防御所有的链路故障。当上游链路和下行链路同时发生故障时，局域网内的计算机将无法与外界网络系统进行有效的通信，从而导致下游用户的数据无法传输至外界网络系统，这种情况下，即使采取了有效的防御措施，也无法解决这一问题。当下行链路发生故障时，即便 正常运行，也不能接收到 发送的 通告报文，进而使 发生故障，导致备份链路组中出现两个 设备，使下游用户的数据不能按指定的路径转发。需要执行状态转换，以确保系统的安全性和可靠性。“”联合组网的优势 协议是二层链路协议，对于上行链路和下行链路同时发生故障导致用户数据不能到达外部网络的问题，可采用 和 联合组网的方式来解决。具体如图 所示。图 和 联合组网只要上行和下行线路中的任何一条线路正常进行操作，就可以确保通信不间断。为了防止链路 和链路 同时发生问题，以及当网关例行工作时发生问题的 和 进行状态切换，可以在两台设备之间增加一条直接连接的心跳线。图 中 和 同时出现故障，可以选择 设备 转发数据，而 可以将数据通过心跳链路再转发至 设备 以及外部网络，用户数据可以按原来的路径转发到外部网络。尽管 设备的下行链路 出现故障，但 设备可通过心跳链路将数据转发 设备上，从而弥补了 的不足。心跳线链路为二层链路状态，和 设备所连接的下行链路也为二层链路，两台设备的下行接口也应为二层接口，这样形成了一个二层环路，通过 协议来消除二层环路。正常情况下，是断开的，当 或者 出现故障时，将启用 ，以避免 、出现环路的情况。其通常为聚合链路，可靠性较高。协议必须使用三层接口的问题通过区分 可以为每个 分派一组独立的 位置，可以将其作为 备份组的一部分，以满足三层接口的需求。“”联合组网的实现 和 联合组网实验拓扑如图 所示。图 和 联合组网实验拓扑两个下游接入层的交换机分别连接 个 中的用户，用户希望每个 中的用户使用不同的转发路径，指定不同的网关。属于二层协议，使用 和 联合组网。在网关设备之间增加了一条二层的链路，使网关设备与下游的二层链路形成一个环路，而环路必须使用 多生成树协议进行消除。本实验中使用的是华为三层交换机 ，支持 协议及 协议，可以实现联合组网的应用。实验要求如下。（）所有交换设备都属于一个 域，每个域都有一个特定的，以便根据不同类型的（多生成树实例）将报文转发到不同类型的地址。的报文按着 转送，的报文按着 转送，的报文按着 转送，的报文按着 转送。（）和 的根桥为，和 的根桥为。（）结合，使 和 的流量以 为 主 网 关，为 备 份 网 关 设 备；使 和 的流量以 为主网关，为备份设备。配置思路分析如下。（）在各台交换机上创建一个相同的 域（），然后在这个 域中创建四个，分别映射 ，。计 算 机 应 用 文 摘 年第 期（）配置，的根桥为，备份根桥为。配置，的根桥为，备份根桥为，以实现不同链路的负载分担。（）在各台交换机上启用 协议，使以上配置生效。（）在各台交换机上创建对应的，配置各链路端口的类型，使所有交换机间的链路通过对应的。（）在，上分别创建 ，接口，并分别配置一个 地址，相同 接口的 地址在同一网段。（）在，的 ，接口上创建一个 备份组：为 ，备份组的主网关，为，备份组的备份网关，是 ，备份组的主网关，是 和 备份组的备份网关。（）在，上配置 路由协议，实现三层互通。实验结果的验证（）抓包验证，从各 的 上连接的外部网络主机 在正常情况下都只从其对应的根桥、主网关转发数据包。（）验证当某个 备份中的 设备的下行链路出现故障时，角色不切换，用户流量仍然从原来的设备进行转发。（）验证当 备份中的 设备出现故障时，将导致 设备抢占用户流量，从而使用户需要从新的 设备转发数据以确保系统的正常运行。结束语本文分析了 的不足，单独 不能防御所有的链路故障，故采用“”联合组网的方式，解决上行链路和下行链路同时发生故障导致用户数据不能到达外部网络的问题，从而提高了网络传输的可靠性和安全性。参考文献：钮鑫，吴奕奇 的高可靠性组网科技与创新，（）：王龙珍 协议在构建大中型网络中的具体应用信息与电脑（理论版），（）：苏东梅基于华三 下的 的设计与实现信息通信，（）：张珠庭 技术提升网络可用性水平的方案设计研究淮海工学院学报（自然科学版），（）：谢希仁计算机网络基础 版北京：电子工业出版社，作者简介：彭菊萍（），硕士，副教授，研究方向：计算机应用与网络技术。（上接第 页）间隔 距离安装。模块 用于省 网 设备 业务，模块 用于省 网 设备 业务。结束语本文结合山东地区 智能变电站通信机房设计现状，优化通信设备安装布局，提出了适合不同机房、不同安装设备的标准化设计原则。该原则的应用将全面提升 变电站通信设备安装的标准化水平，为通信系统智能化、数字化运维奠定良好基础。参考文献：亓琦变电站通信机房标准化工艺设计研究科技创新与应用，（）：成传智，蒋海明通信机房标准化建设研究电力系统通信，（）：高芙楠，张艳吉林省西郊 变电站通信机房标准化改造通信电源技术，（）：钱君霞 变电站独立通信机房就地改造实施方案电力与能源，（）：杨希电力企业通信机房标准化建设探讨研究内蒙古科技与经济，（）：喻冠华信息通信机房标准化建设浅析通讯世界，（）：作者简介：吕新荃（），硕士，工程师，研究方向：电力通信、通信系统建设。年第 期 计 算 机 应 用 文 摘