网络冗余技术应用 - 网络冗余技术应用

　　3.2大学校园网

　　1.大学校园网冗余技术原因

　　我国目前的互联网用户数目已经达到1.23亿，上网计算机数目达到5450万，其中学生是最大的用户群体。尤其是在在大学生群体中，网络的普及率是93%。目前87%学生上网在网吧，庞大的学生用户群和他们的上网需求是教育网、特别是校园网建设和发展的前提条件。

　　2．大学校园网冗余技术的具体方案

　　在网络层次上，一般来说：典型的校园网网络层次上讲可以分为骨干、用户接入，如规模较大可能还存在分布层的网络结构。

　　骨干：整个网络的核心交换机设备，通过宽带高速通讯传输链路相互连接，构成网络通讯的一级骨干。在设备上，骨干核心交换机要求具有高性能的交换处理能力，灵活的可扩充性，特别强调设备的高可靠性、高可用性要求。通常为保证可靠性采用两台设备构成双核心主干，构成设备级冗余，实现流量的负载分担进一步提高性能。

　　分布层：分布层作为大型网络中的承上启下的一层设备，其主要作用在于将较大数量的接入设备通过高密度的千兆或百兆端口汇集，然后再与核心交换机级联，在汇聚层需要承担起所连各个网络之间的子网路由工作，同时对接入层数据进行分流和控制，将接入端的非法和垃圾数据对核心网路造成的影响降到最低。

　　接入层：设备连接应用的客户端桌面设备，即可以采用固定配臵的工作组级交换机堆叠，又可以采用端口密度高的机箱式设备。设备应该具有可管理性，灵活的堆叠功能或机箱模块的可扩充性。同时在设备投资上考虑性能/价格比因素。目前在设计接入网络方案时，普遍采用支持SNMP和RMON、RMONII网管协议的交换机设备，具有支持基于WEB网络管理功能的设备，简化管理工作的复杂性，支持冗余链路功能，提高网络方案的可靠性。可以灵活的划分VLAN，支持IEEE802.1p协议，提高网络的控制能力。

　　在高校校园网建设中，目前万兆以太网技术主要应用在骨干层，用于宽带高速通讯传输链路的相互连接，如核心交换机之间的互连。

　　3．大学校园网使用冗余技术后的效果

　　在大学校园网中，要求具有非常高的可靠性和弹力恢复能力，必须具有一定的容错能力，保障在意外情况下不中断用户的正常工作。可靠性可以通过设备可靠性和技术措施两个层次来解决。通过设备可靠性就要选择可靠性能高的网络设备。此外还可以通过一定的技术措施来保证网络的可靠性，如采用双交换机技术，采用部件及链路冗余技术等。通过这些措施使得网络即使出现某些故障仍能正常运行。在网络建设过程中，可以配合使用国际先进的EAPS环保护技术，EAPS环保护技术可以在故障发生时在很短的时间内恢复网络连接。EAPS技术是基于百兆/千兆/万兆以太网的环路自愈技术，不需要任何的设备与软件升级。EAPS不需要任何设备，所以在成本上还具有优势，而且光环拓扑的成本会比其他的拓扑成本要低，同时因为每个网只需一个控

　　制环，所以管理成本也低。所以在我们校园网络建设过程中，应该在骨干网建设的时候考虑采用EAPS技术，这样既能够提高网络的可靠性，同时又能够在综合布线上将节省大量的成本。

　　4应用冗余技术时面临的问题及解决方案

　　4.1二层设备冗余技术出现的问题及解决方案

　　1．带来了广播风暴，相同帧的复用，MAC地址的不稳定性。

　　2．为了解决上面的物理环路造成的问题，在数据链路层使用生成树协议。

　　3．通过阻断冗余链路来消除桥接网络中可能存在的环路回环。

　　4．当前活动路径发生故障时，激活冗余备份链路，恢复网络连通性。

　　5．在冗余网络中，通过STP算法将特定的端口臵于阻塞状态，来实现既没有环路也可以冗余的网络。

　　6．Spanning Tree协议通过优先级的设定确定谁是根交换机，要保证根交换机和Master路由交换机的地位，直到网络拓扑结构出现改变。

　　4.2三层设备冗余问题及解决方案

　　主机必须与本地子网中的设备通信时，它生成地址解析协议（ARP）请求并等待ARP答应，然后就直接分组，然而如果远端位于另一子网，主机必须依赖中间系统（像路由器）中继前往子网的分组。

　　主机IP地址标示最近的的路由，也叫默认网关或下一跳。如果主机对路由选择有认识，他将知道前往子网外的分组必须发到网关的MAC地址，而不是远端的MAC地址。因此主机先发ARP请求以获得默认网关IP地址，然后将分组直接发给网关，而无需直接查找目的地ARP表项。

　　如果主机不了解路由选择，他将为每个子网外的目的地生成一个ARP请求，希望有人做出答应。显然，子网外的主机不能答应，因此他们根本收不到ARP广播，这样请求就不能跨越子网进行转发，相反配臵网关可以提供代理ARP功能，使其用自己的MAC地址应答ARP请求，就像目的地做出了相应。

　　这样网关的可用性变得至关重要。如果子网或VLAN的网关路由出现问题，就不能将分组转发到子网外。有几种路由协议让多台路由设备共享同一个网关地址，这样一台路由出现故障，另一台设备可以自动承担网关角色。

　　5具体实现的案例分析

　　5.1 VRRP技术应用于大型园区网络

　　

　　图5.1.1 VRRP技术应用大型园区网络

　　如图5.1.1所示，内部网络上的所有主机都配臵了一个默认网关（GW：192.168.1.1），为路由器的 E thernet0接口地址。这样，内网主机发出的目的地址不在本网段的报文将通过默认网关发往RouterA，从而实现了主机与外部网络通信。路由器在这里是网络中的关键设备，当路由器RouterA出现故障时，局域网将中断与外网的通信。对于依托网络与外部业务往来频繁的企业以及公司的分支机构与总部的联系、银行的营业网点与银行数据中心的连接等方面的应用将因此受到极大的影响。为提高网络的可靠性，在网络构建时，往往多增设一台路由器。但是，若仅仅在网络上设臵多个路由器，而不做特别配臵，对于目标地址是其它网络的报文，主机只能将报文发给预先配臵的那个默认网关，而不能实现故障情况下路由器的自动切换。VRRP虚拟路由器冗余协议就是针对上述备份问题而提出，消除静态缺省路由环境中所固有的缺陷。它不改变组网情况，只需要在相关路由器上配臵极少几条命令，在网络设备故障情况下不需要在主机上做任何更改配臵，就能实现下一跳网关的备份，不会给主机带来任何负担。