基于DynamipsGUI的網(wǎng)關(guān)冗余負(fù)載均衡實驗設(shè)計

王亞文+荊心

摘要：利用DynamipsGUI搭建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通過活躍路由器出現(xiàn)故障前后活躍路由器的變化情況驗證路由器的網(wǎng)關(guān)冗余，并且模擬了網(wǎng)關(guān)路由器在數(shù)據(jù)傳輸時的負(fù)載均衡，實驗證明GLBP能夠很好實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)路由器的網(wǎng)關(guān)冗余和負(fù)載均衡。運用DynamipsGUI能夠很好地完成網(wǎng)關(guān)冗余負(fù)載均衡實驗。網(wǎng)絡(luò)模擬軟件能夠有效地解決網(wǎng)絡(luò)工程實驗過程中設(shè)備不足的問題，值得使用和推廣。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)關(guān)冗余；負(fù)載均衡；Dynamips；網(wǎng)關(guān)路由器；實驗

中圖分類號：TP391.9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）25-0042-03

Abstract： The experiment environment was constructed using DynamipsGUI，the gateway redundancy of the router is verified through the change of active router before and after the failure of the active router， and the load balance of gateway router in data transmission is simulated.The experimental results show that GLBP can implement gateway redundancy and load balancing of gateway routers. The gateway redundancy and load balancing experiment was accomplished by using DynamipsGUI well. The network simulation software can effectively solve the problem of the shortage of the network engineering experimental teaching equipment， and it is worth using and promoting.

Key words： gateway redundancy； load balancing； dynamips； gateway router； experiment

1 概述

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，諸如在線直播等對數(shù)據(jù)傳輸要求非常高的新應(yīng)用不斷出現(xiàn)，對網(wǎng)絡(luò)的伸縮性、穩(wěn)定性、安全性提出了更高的要求，尤其作為網(wǎng)關(guān)的路由器更不能出現(xiàn)故障。對于網(wǎng)關(guān)路由器，不僅要求能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)關(guān)冗余，即處于活躍狀態(tài)的路由器出現(xiàn)故障時備份路由器立即替換故障路由器工作[1-5]，還要求能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)載均衡，即多個路由器同時分?jǐn)偣ぷ?，從而擴展網(wǎng)關(guān)路由器的帶寬、增加吞吐量、加強數(shù)據(jù)處理能力、提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性[6-9]。

本文利用DynamipsGUI搭建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在網(wǎng)關(guān)路由器上實現(xiàn)GLBP技術(shù)，通過實驗驗證網(wǎng)關(guān)路由器的網(wǎng)關(guān)冗余和負(fù)載均衡，此實驗加深了學(xué)生對網(wǎng)關(guān)冗余、負(fù)載均衡的理解，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)如何將所學(xué)的理論運用到網(wǎng)絡(luò)工程項目中來解決實際問題。

2 DynamipsGUI模擬軟件

Dynamips是一個基于虛擬化技術(shù)的模擬器，用于模擬思科網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。Dynamips不僅可以模擬思科路由的硬件環(huán)境，即加載相應(yīng)的IOS鏡像文件，通過運行IOS實現(xiàn)對思科路由器的模擬，而且通過加載NM-16ESW模塊可以做思科交換實驗，得到一個模擬的思科實驗環(huán)境。

3 實驗內(nèi)容設(shè)計

基于DynamipsGUI的網(wǎng)關(guān)冗余負(fù)載均衡實驗拓?fù)鋱D如圖1。該實驗采用5臺思科路由器、2臺思科交換機、1臺普通PC機。本實驗過程設(shè)計如下：在路由器RA、RB、RC上配置GLBP，并將這3臺路由器的優(yōu)先級分別設(shè)置為200、180、160，接著通過活躍路由器RA接口fastEthernet 0/0出現(xiàn)故障前后RC上活躍路由器的變化情況來驗證路由器的網(wǎng)關(guān)冗余，最后在PC1上通過ping路由器RD的回環(huán)地址4.4.4.4來驗證負(fù)載均衡功能。

圖1中所涉及實驗設(shè)備的具體情況如表1所示。

4 實驗步驟以及配置分析

4.1 搭建實驗環(huán)境

啟動DynamipsGUI2.8，接著在“設(shè)備參數(shù)配置”區(qū)域中選擇5個路由器和2個交換機，并選中虛擬PC，路由器設(shè)備類型選擇7200，交換機設(shè)備類型選擇3640，然后分別加載c7200-is-mz.124-19b.bin、c3640-is-mz.124-16.bin，生成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

按照圖1所示拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行連線。

啟動Windows批處理文件Router1.bat、Router2.bat、Router3.bat、Router4.bat、Router5.bat、Switch1.bat、Switch2.bat和vpcs.exe，讓思科路由器、思科交換機和計算機運行起來，然后啟動SecureCRT，用Telnet方式登錄網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

4.2 對各路由器進行基本配置

對路由器RD做如下配置。

4.6 實驗測試

4.6.1 連通性測試

在vpcs.exe上測試PC1到RD回環(huán)地址4.4.4.4的連通性。測試過程如圖3所示。

從圖3可以看出，PC1到RD回環(huán)地址4.4.4.4的連通性正常。

4.6.2 冗余測試

此測試模擬活躍路由器RA在接口fastEthernet 0/0出現(xiàn)故障后，其他路由器接替RA繼續(xù)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的過程。endprint

（1） 故障前在RC上查看活躍路由器的情況，如圖4所示。

由圖4可知，當(dāng)前活躍路由器，也就是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的路由器是RA。

（2） 在RE上用擴展ping命令測試源地址222.25.1.5到目標(biāo)地址4.4.4.4的連通性，其中數(shù)據(jù)包的個數(shù)設(shè)置為300。在ping命令執(zhí)行過程中用shutdown命令關(guān)閉RA的接口fastEthernet 0/0。其過程如圖5所示。

從圖5上我們可以看到，當(dāng)RA的接口fastEthernet 0/0關(guān)閉后暫時出現(xiàn)無法ping通的問題，隨后又能ping通，此時實際上別的路由器替代RA成為活躍路由器。

（3） 故障后在RC上查看活躍路由器的情況，如圖6所示。

由圖6可知，當(dāng)RA出現(xiàn)故障后RB已經(jīng)替代RA成為活躍路由器，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。

4.6.3 負(fù)載均衡測試

在vpcs.exe上用PC1 ping RD回環(huán)地址4.4.4.4，能ping通，然后用命令arp-a 查看主機當(dāng)前使用的網(wǎng)關(guān)地址和網(wǎng)關(guān)的mac地址，接著再用PC1 ping RD回環(huán)地址4.4.4.4、arp-a 查看主機當(dāng)前使用的網(wǎng)關(guān)地址和網(wǎng)關(guān)的mac地址。其過程如圖7所示。

由圖7可知，兩次ARP請求獲得網(wǎng)關(guān)（222.25.1.254）的MAC地址分別是00：07：b4：00：01：02和00：07：b4：00：01：03，而這兩個MAC地址分別對應(yīng)不同的路由器，也就是說兩次ping的過程實際上數(shù)據(jù)是從不同路由器轉(zhuǎn)發(fā)出去的，從而實現(xiàn)了負(fù)載均衡。

5 結(jié)論

本文通過活躍路由器出現(xiàn)故障前后活躍路由器的變化情況驗證了路由器的網(wǎng)關(guān)冗余，并且模擬了網(wǎng)關(guān)路由器在數(shù)據(jù)傳輸時的負(fù)載均衡，實驗證明GLBP能夠很好實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)路由器的網(wǎng)關(guān)冗余和負(fù)載均衡。

網(wǎng)關(guān)路由器的網(wǎng)關(guān)冗余和負(fù)載均衡能夠保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、流暢性，解決了設(shè)備資源不能充分利用的問題和網(wǎng)絡(luò)的高可用性問題，提高了網(wǎng)絡(luò)的工作效率，具有一定的實際意義。

使用DynamipsGUI成功地完成了網(wǎng)關(guān)冗余負(fù)載均衡實驗。思科網(wǎng)絡(luò)模擬軟件的使用，有效地解決了工科院校網(wǎng)絡(luò)實驗設(shè)備不足的現(xiàn)實問題[10-13]，提高了學(xué)生做實驗的效率，值得使用和推廣。

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