基于MSTP技術(shù)的實驗室網(wǎng)絡(luò)冗余模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

樓笑笑 寧波大紅鷹學(xué)院 信息工程學(xué)院

隨著信息化建設(shè)的發(fā)展，當(dāng)前實驗室對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求也在進一步提高，尤其是現(xiàn)在很多實驗工作具有實時性，一旦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，無論是對實驗數(shù)據(jù)還是實驗教學(xué)環(huán)境都將造成嚴(yán)重的問題。本研究設(shè)計通過建設(shè)一個高速、安全、可靠的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)信息的高度共享、傳遞、交流及管理信息化。

1 國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r

華為南京標(biāo)準(zhǔn)專家論壇上BenMark-Crane提出了SPB(最短路徑橋接)的可擴展L2架構(gòu)，這意味著其實替代生成樹協(xié)議的協(xié)議已經(jīng)出現(xiàn)。但是MSTP技術(shù)的發(fā)展不會因為某項“理想”技術(shù)的出現(xiàn)而停滯，生成樹協(xié)議的發(fā)展歷程本身就說明了這一點。現(xiàn)在，TRILL（多鏈接透明互聯(lián)）和SPB技術(shù)的出現(xiàn)可以說是對生成樹協(xié)議的挑戰(zhàn)。作為代替生成樹協(xié)議的協(xié)議，這兩種技術(shù)都正處在起步階段。在這種新形勢下，用戶和服務(wù)提供商對生成樹協(xié)議又會有新的需求。作為生成樹協(xié)議的集大成者，MSTP本身的發(fā)展已經(jīng)近乎完美，不僅具有VLAN認(rèn)知能力，可以實現(xiàn)負(fù)載均衡，可以實現(xiàn)類似RSTP的端口狀態(tài)快速切換，可以捆綁多個VLAN到一個實例中以降低資源占用率等等。而最難能可貴的是MSTP還可以很好地向下兼容STP/RSTP協(xié)議。

2 需求分析

1.實驗室網(wǎng)絡(luò)冗余模塊在設(shè)計時由于采用了雙核心交換技術(shù)，所以在具體實施時該網(wǎng)絡(luò)部分會產(chǎn)生環(huán)路，進而在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行之后產(chǎn)生廣播風(fēng)暴。

2.雙核心交換技術(shù)本身是為了冗余備份增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，但隨之也不得不考慮到鏈路冗余問題。所以要完美地設(shè)計核心交換模塊的鏈路冗余，使得在提高網(wǎng)絡(luò)帶寬實現(xiàn)負(fù)載均衡的同時又可以避免網(wǎng)絡(luò)環(huán)路所帶來的廣播風(fēng)暴，保障冗余備份的實現(xiàn)。

3 骨干網(wǎng)設(shè)計

（1）為了保障二層鏈路的冗余，在骨干區(qū)域中核心交換機上使用MSTP技術(shù)，并實現(xiàn)交換機和鏈路的負(fù)載均衡。

（2）為了保障三層鏈路的冗余，在骨干區(qū)域中的核心交換機上使用VRRP技術(shù)，保障每個網(wǎng)段數(shù)據(jù)流實現(xiàn)冗余，并與MSTP技術(shù)相結(jié)合使用，全責(zé)流量的負(fù)載均衡和鏈路的冗余。

（3）在下行與接入層交換相連的時候，使用鏈路聚合技術(shù)，不但實現(xiàn)鏈路帶寬的增大，防止阻塞，而且還可以實現(xiàn)負(fù)載均衡。

（4）在路由功能方面，在核心交交換機上使用OSPF動態(tài)路由協(xié)議，并將骨干區(qū)域作用OSPF的骨干區(qū)域，實現(xiàn)成為其它區(qū)域的中轉(zhuǎn)區(qū)域。

4 拓?fù)鋱D設(shè)計

拓?fù)湓O(shè)計在核心模塊用了兩臺三層交換機，連到同一臺路由器，因為路由器的兩個端口不可能在同一網(wǎng)段，因此不必要擔(dān)心產(chǎn)生廣播風(fēng)暴。往上的邊緣架了一臺防火墻作為出口，保障了整個內(nèi)網(wǎng)的安全性。往下接入使用兩臺二層交換機，分別與核心層的兩臺三層交叉互連，實現(xiàn)鏈路冗余。如圖4-1所示。

圖4-1 核心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

5 網(wǎng)絡(luò)配置

5.1 路由交換的配置

基本的路由交換配置操作，另要劃分兩個VLAN（VLAN2和VLAN3）、OSPF的啟動、生成樹。

5.2 端口聚合

端口聚合也叫以太通道（Ethernet channel），主要是用于交換機之間的連接。為避免二層的環(huán)路產(chǎn)生，當(dāng)有多條冗余鏈路出現(xiàn)在兩個交換機之間的時候，除了保留一條鏈路外，其他幾條鏈路會被STP所關(guān)閉。由于STP的鏈路切換會很慢，所以這樣做又失去了路徑冗余意義。而使用端口聚合的話，交換機會把一組物理端口聯(lián)合起來，作為一個邏輯的通道，也就是channel－group，這樣交換機就會認(rèn)為這個邏輯通道只是一個端口。端口聚合具有幾個技術(shù)優(yōu)點：A.增加帶寬，帶寬相當(dāng)于組成組的端口的帶寬總和。B.增加冗余，只要組內(nèi)不是所有的端口都處于關(guān)閉狀態(tài)，兩個交換機之間仍然可以繼續(xù)通信。C.負(fù)載均衡，可以在組內(nèi)的端口上配置，使流量可以在這些端口上自動進行負(fù)載均衡。

5.3 MSTP與VRRP的結(jié)合

多生成樹（MST）使用修正的快速生成樹（RSTP）協(xié)議，叫做多生成樹協(xié)議（MSTP）。而虛擬路由器冗余協(xié)議，簡稱VRRP，是一種LAN接入設(shè)備備份協(xié)議。采用MSTP與VRRP相結(jié)合的技術(shù)實現(xiàn)了鏈路冗余和負(fù)載均衡的功能，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高可用性。

6 結(jié)束語

從實驗室網(wǎng)絡(luò)的功能需求來看，學(xué)校實驗室希望建設(shè)一個高速、可靠的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。尤其像其中的視頻會議、網(wǎng)絡(luò)電話等功能需求，都要求能有一個強大的網(wǎng)絡(luò)運行系統(tǒng)，而這樣強大的網(wǎng)絡(luò)運行系統(tǒng)無疑最需要一個強大的核心模塊來支撐。而通過本次設(shè)計研究，可以看到高冗余網(wǎng)絡(luò)給我們帶來的體驗，就是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、鏈路發(fā)生中斷或者變化的時候，用戶幾乎感覺不到。

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