大型园区网络可靠性设计与实现
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机 因为业务需求 ， 也需要彼此访问 ， 图 １ 如 所示 ．
以上案例拓扑结构在 大型园区网络 中普遍存 在 ， 了提高 网络的可靠 性 ， 由冗余 和负 载均衡就 需要认 真考虑 ． 为 路 对此 可 以设计 如下 ： 网络 中心 （ 到 或外 部 网络 ） 的数 据流 ， 利用 Ｖ Ｒ 可 Ｒ Ｐ协议实 现路 由冗余 和负 载均衡 设计 ； 同物理 位置 的同一 不
ＶＲ Ｒ Ｐ中路 由器 的成 员有两个状态 Ｍａ ｅ和 Ｓ ｖ， ｓ ｒ ｌ ｅ 处于 Ｍ ｓ ｒ ｔ ａ ａｔ 的路 由器会定 时发送组播 通告报 文 ， ｅ 状态 为 Ｓａｅ ｌ 的设备 处于检 ｖ 测状态 ， 当收到 Ｍ ｔ 的通告报文后 ， ｓ ｒ ａｅ 会更新其监测定时器 ． 如果状 态为 Ｓ ｖ ｌ ｅ的设备 在三个通告 周期 内都没有 收到 Ｍａ ｅ 的 ａ ｓｒ ｔ 通告报 文则把 自己变成 Ｍ ｔ 并发送通告报文 ， ｓ ｒ ａｅ 并发送一个 Ａ Ｐ报文用于更新三层交换机 的 Ａ Ｐ表 ， Ｒ Ｒ 如果状 态为 Ｍａ ｅ 的设 ｓｒ ｔ 备收到 了另一个 Ｍ ｔ 的通告报文 ， 明发生 了抢 占， ｓ ｒ ａｅ 表 此时取报文 的优先级和 自己的优先级进行 比较 ， 如果 Ｖ Ｒ Ｒ Ｐ配置为抢 占 方式 ， 则优先级高的成为 Ｍａ ｅ． ｓ ｒ ｔ
ＶＡ Ｌ Ｎ间 的数据流 ， 可以利 用 Ｍ Ｔ ＳＰ协议实 现路 由冗余和 负
载均衡设计 ．
１ 协议分 析
１ １ Ｖ Ｒ 协 议 分 析 Ｖ Ｒ Ｖｓ ａ Ｒ ｕ ｒＲ ｄｎａｃ ． ＲＰ Ｒ Ｐ（ ｉｕｌ ｏｔ ｅｕｄｎｙ ｅ
Ｐｏ ｃ１ 拟路 由冗余 协议 是 由 ＩＴ ｒｔ ｏ） ｏ 虚 Ｅ Ｆ制定 的， 是一 种容 这 错协议 ， 为具有广播能力的局域 网设计 ， 能保 证 当局域 网 内
实现路由冗余 和负载均衡 ， 在跨交换机同一子网内互访时也能够 实现路由冗余 和负载均衡 ， 而保证企业 内关键业务 的不间断运 从
行， 实现 了网络 的可靠性设计 ．
关键词
虚拟路 由冗余 ； 多生成树 ； 可靠性 ； 负载均衡
中图分类号 构一般为三层结构 ： 核心层 、 汇聚层 、 接人 层 ； 于规模 相对较 小 的网络也可 简化为两 层结构 ： 对 核
主机的下一 条路 由器 出现故 障时 ， 以及 时 由另 一 台路 由 可
器来代替 ， 从而保证通信的可靠性与连续性 ．
该协议应用 于作 为静态 配置 缺省 网关上 的路 由器上 ， 随着交换机 的第三层交换能力 的不断提高 ， Ｒ Ｐ技术 逐步 ＶＲ
引入到大规模 的交换 网 ， 以实现 高可用 性 的第三层 交换 的 冗余 ． 通过一组路 由设备共用 一个虚拟 的 口 地址来 达 到提 接 入层 供一个虚拟 网关 的目的 ． 其工 作过程 是把 几个 路 由器组成
ＩＥ Ｅ Ｅ推出 了 ８２ １ ０ ．ｗ标准 ， 义了 Ｒ Ｔ 定 ＳＰ快速生成树协议 ， 使得收敛速度 快的很多 （ 最快 １ 内） 但 Ｓ Ｐ Ｒ Ｔ 秒 ． Ｔ 、 Ｓ Ｐ协议仍 同属 于单 域树 ＳＴ Ｓ ｇ ｐ￣ ｎ ｒ ）在多个 Ｖ Ａ Ｓ （ｉ ｌ Ｓａ ｇＴｅ ， ｎｅ ｅ ［ Ｎ同时存在的情况下 ， 生成树协议 和快速生成树 只能提供单一 的生成树形 态 ， 为 这
第２ ３卷 第 ４期
大 型 园 区 网络 可 靠性 设 计 与 实现
吴兆红 陈增 吉
（ 莱芜职业技术学院 ， １ ｏ 山东莱芜 ∥第一作者 ３ 岁 ， ， ２ ｌ ， ７ ０ ５ 女 讲师 ）
摘要
针对现代企 业对 网络的可靠性需求 ， 根据 Ｖ Ｒ 和 Ｍ Ｔ 协议理论 ， 了一种 方案使企业 在访问网络 中心数据 时能 ＲＰ ＳＰ 设计
心层 、 接人层 ． 核心层 一般 为高性能的三层交换机 ， 案例用 Ｒ 、 ２ 表示 ． 此 ｌＲ 来 大型 园区 网络 在设计 上更为 复杂 ， 为了抑制 局域
网中的广播 流量 ， 隔离不 同的广播域 ， 一般进行 Ｖ Ａ Ｌ Ｎ的划分 ， 一个 Ｖ Ａ Ｌ Ｎ组成一个逻辑子 网 ， 可以覆盖多个 网络设备 ， 许 它 允
处于不 同地理位 置的网络用户加入 到一个逻辑子网 中． 此案例 为 了便 于描 述 ， 设计 了 Ｖ Ａ 、 Ｌ Ｎ 、 Ｌ Ｎ 、 Ｌ Ｎ Ｌ Ｎ１Ｖ Ａ ２ Ｖ Ａ ３ Ｖ Ａ ４和 Ｖ Ａ ５ Ｌ Ｎ 共 五个 子网 ． 所有接人层的设备都经过汇 聚层 和核心层 的交 换设备访 问网络 中心 服务器 （ 或外部 网络） 同一 Ｖ Ａ ， Ｌ Ｎ间 的计算
２０ ０８年 １ 月 ２
山 东 师 范 大 学 学 报 （ 然 科 学 版） 自
Ｊｕｎｌ ｆ ｈｎ ｏｇＮ ｒ ａ Ｕ ｉ ｒｔ（ ａ ｒ ｃ ｎｅ ｏｒａ ｏ ａｄｎ ｏ ｌ ｎ ｅ ｉ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃ） Ｓ ｍ ｖ ｓｙ ｕｌ ｅ
Ｄｅ ２ ０ ｃ． ０ ８ Ｖ０ ． ３ Ｎｏ． １２ ４
１２ ． ＭｓＰ协议分析 ｒ
Ｍ Ｔ （ ｕｔｌ Ｓ￣ ｎ ｒ ｒ ｏｏ） 生成树 协议是 ＩＥ ０ ．Ｓ中定义 的一种 新型 多实 例化生 成树 协 Ｓ Ｐ Ｍ ｌｐ ｐ ｇＴｅ Ｐｏ ｃ１多 ｉｅ ｅ ｔ Ｅ Ｓ２ １
收稿 日期 ：０ ８ ４ ０ ２０ —０ —１
４３
第 ２ 卷 ３
山 东 师 范 大 学 学 报 （ 然 科 学 版） 自
第４ 期
议． 生成树协议 Ｓ Ｐ 为了解决 以太 网中存在环路 ， Ｔ是 造成报文在环路 内不断循环 和增生 ， 形成“ 网络风暴 ” 导致网络瘫痪而提 ，
出米的 ． 但是 ， 随着应用 的深入和 网络技术 的发展 ，Ｔ ＳＰ协议收敛速度 慢的缺点 暴露 出来 了 （ 默认为 ３ ０秒 ） 为 了解决该 缺点 ， ，
一
个虚拟路 由器 ， 提供统一 的虚拟 Ｉ 地址 以及虚拟 Ｍ Ｃ地 Ｐ Ａ
图１
址在组成的虚拟路由器设 备中 ， 通过优先级 等方式选 举出主路 由器 ， 只有 主路 由器 才会接 收并转 发以虚拟 Ｉ 地址 为下 一跳 的 Ｐ 报文 ， 用设 备则处 于监控 状态 ， 于保 证有 且只有 一个 设备 处于 主用并 转发用 户报 文 ， 备 用 用户 配置虚 拟 Ｉ 地 址为 下一跳 ． Ｐ
以上案例拓扑结构在 大型园区网络 中普遍存 在 ， 了提高 网络的可靠 性 ， 由冗余 和负 载均衡就 需要认 真考虑 ． 为 路 对此 可 以设计 如下 ： 网络 中心 （ 到 或外 部 网络 ） 的数 据流 ， 利用 Ｖ Ｒ 可 Ｒ Ｐ协议实 现路 由冗余 和负 载均衡 设计 ； 同物理 位置 的同一 不
ＶＲ Ｒ Ｐ中路 由器 的成 员有两个状态 Ｍａ ｅ和 Ｓ ｖ， ｓ ｒ ｌ ｅ 处于 Ｍ ｓ ｒ ｔ ａ ａｔ 的路 由器会定 时发送组播 通告报 文 ， ｅ 状态 为 Ｓａｅ ｌ 的设备 处于检 ｖ 测状态 ， 当收到 Ｍ ｔ 的通告报文后 ， ｓ ｒ ａｅ 会更新其监测定时器 ． 如果状 态为 Ｓ ｖ ｌ ｅ的设备 在三个通告 周期 内都没有 收到 Ｍａ ｅ 的 ａ ｓｒ ｔ 通告报 文则把 自己变成 Ｍ ｔ 并发送通告报文 ， ｓ ｒ ａｅ 并发送一个 Ａ Ｐ报文用于更新三层交换机 的 Ａ Ｐ表 ， Ｒ Ｒ 如果状 态为 Ｍａ ｅ 的设 ｓｒ ｔ 备收到 了另一个 Ｍ ｔ 的通告报文 ， 明发生 了抢 占， ｓ ｒ ａｅ 表 此时取报文 的优先级和 自己的优先级进行 比较 ， 如果 Ｖ Ｒ Ｒ Ｐ配置为抢 占 方式 ， 则优先级高的成为 Ｍａ ｅ． ｓ ｒ ｔ
ＶＡ Ｌ Ｎ间 的数据流 ， 可以利 用 Ｍ Ｔ ＳＰ协议实 现路 由冗余和 负
载均衡设计 ．
１ 协议分 析
１ １ Ｖ Ｒ 协 议 分 析 Ｖ Ｒ Ｖｓ ａ Ｒ ｕ ｒＲ ｄｎａｃ ． ＲＰ Ｒ Ｐ（ ｉｕｌ ｏｔ ｅｕｄｎｙ ｅ
Ｐｏ ｃ１ 拟路 由冗余 协议 是 由 ＩＴ ｒｔ ｏ） ｏ 虚 Ｅ Ｆ制定 的， 是一 种容 这 错协议 ， 为具有广播能力的局域 网设计 ， 能保 证 当局域 网 内
实现路由冗余 和负载均衡 ， 在跨交换机同一子网内互访时也能够 实现路由冗余 和负载均衡 ， 而保证企业 内关键业务 的不间断运 从
行， 实现 了网络 的可靠性设计 ．
关键词
虚拟路 由冗余 ； 多生成树 ； 可靠性 ； 负载均衡
中图分类号 构一般为三层结构 ： 核心层 、 汇聚层 、 接人 层 ； 于规模 相对较 小 的网络也可 简化为两 层结构 ： 对 核
主机的下一 条路 由器 出现故 障时 ， 以及 时 由另 一 台路 由 可
器来代替 ， 从而保证通信的可靠性与连续性 ．
该协议应用 于作 为静态 配置 缺省 网关上 的路 由器上 ， 随着交换机 的第三层交换能力 的不断提高 ， Ｒ Ｐ技术 逐步 ＶＲ
引入到大规模 的交换 网 ， 以实现 高可用 性 的第三层 交换 的 冗余 ． 通过一组路 由设备共用 一个虚拟 的 口 地址来 达 到提 接 入层 供一个虚拟 网关 的目的 ． 其工 作过程 是把 几个 路 由器组成
ＩＥ Ｅ Ｅ推出 了 ８２ １ ０ ．ｗ标准 ， 义了 Ｒ Ｔ 定 ＳＰ快速生成树协议 ， 使得收敛速度 快的很多 （ 最快 １ 内） 但 Ｓ Ｐ Ｒ Ｔ 秒 ． Ｔ 、 Ｓ Ｐ协议仍 同属 于单 域树 ＳＴ Ｓ ｇ ｐ￣ ｎ ｒ ）在多个 Ｖ Ａ Ｓ （ｉ ｌ Ｓａ ｇＴｅ ， ｎｅ ｅ ［ Ｎ同时存在的情况下 ， 生成树协议 和快速生成树 只能提供单一 的生成树形 态 ， 为 这
第２ ３卷 第 ４期
大 型 园 区 网络 可 靠性 设 计 与 实现
吴兆红 陈增 吉
（ 莱芜职业技术学院 ， １ ｏ 山东莱芜 ∥第一作者 ３ 岁 ， ， ２ ｌ ， ７ ０ ５ 女 讲师 ）
摘要
针对现代企 业对 网络的可靠性需求 ， 根据 Ｖ Ｒ 和 Ｍ Ｔ 协议理论 ， 了一种 方案使企业 在访问网络 中心数据 时能 ＲＰ ＳＰ 设计
心层 、 接人层 ． 核心层 一般 为高性能的三层交换机 ， 案例用 Ｒ 、 ２ 表示 ． 此 ｌＲ 来 大型 园区 网络 在设计 上更为 复杂 ， 为了抑制 局域
网中的广播 流量 ， 隔离不 同的广播域 ， 一般进行 Ｖ Ａ Ｌ Ｎ的划分 ， 一个 Ｖ Ａ Ｌ Ｎ组成一个逻辑子 网 ， 可以覆盖多个 网络设备 ， 许 它 允
处于不 同地理位 置的网络用户加入 到一个逻辑子网 中． 此案例 为 了便 于描 述 ， 设计 了 Ｖ Ａ 、 Ｌ Ｎ 、 Ｌ Ｎ 、 Ｌ Ｎ Ｌ Ｎ１Ｖ Ａ ２ Ｖ Ａ ３ Ｖ Ａ ４和 Ｖ Ａ ５ Ｌ Ｎ 共 五个 子网 ． 所有接人层的设备都经过汇 聚层 和核心层 的交 换设备访 问网络 中心 服务器 （ 或外部 网络） 同一 Ｖ Ａ ， Ｌ Ｎ间 的计算
２０ ０８年 １ 月 ２
山 东 师 范 大 学 学 报 （ 然 科 学 版） 自
Ｊｕｎｌ ｆ ｈｎ ｏｇＮ ｒ ａ Ｕ ｉ ｒｔ（ ａ ｒ ｃ ｎｅ ｏｒａ ｏ ａｄｎ ｏ ｌ ｎ ｅ ｉ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃ） Ｓ ｍ ｖ ｓｙ ｕｌ ｅ
Ｄｅ ２ ０ ｃ． ０ ８ Ｖ０ ． ３ Ｎｏ． １２ ４
１２ ． ＭｓＰ协议分析 ｒ
Ｍ Ｔ （ ｕｔｌ Ｓ￣ ｎ ｒ ｒ ｏｏ） 生成树 协议是 ＩＥ ０ ．Ｓ中定义 的一种 新型 多实 例化生 成树 协 Ｓ Ｐ Ｍ ｌｐ ｐ ｇＴｅ Ｐｏ ｃ１多 ｉｅ ｅ ｔ Ｅ Ｓ２ １
收稿 日期 ：０ ８ ４ ０ ２０ —０ —１
４３
第 ２ 卷 ３
山 东 师 范 大 学 学 报 （ 然 科 学 版） 自
第４ 期
议． 生成树协议 Ｓ Ｐ 为了解决 以太 网中存在环路 ， Ｔ是 造成报文在环路 内不断循环 和增生 ， 形成“ 网络风暴 ” 导致网络瘫痪而提 ，
出米的 ． 但是 ， 随着应用 的深入和 网络技术 的发展 ，Ｔ ＳＰ协议收敛速度 慢的缺点 暴露 出来 了 （ 默认为 ３ ０秒 ） 为 了解决该 缺点 ， ，
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个虚拟路 由器 ， 提供统一 的虚拟 Ｉ 地址 以及虚拟 Ｍ Ｃ地 Ｐ Ａ
图１
址在组成的虚拟路由器设 备中 ， 通过优先级 等方式选 举出主路 由器 ， 只有 主路 由器 才会接 收并转 发以虚拟 Ｉ 地址 为下 一跳 的 Ｐ 报文 ， 用设 备则处 于监控 状态 ， 于保 证有 且只有 一个 设备 处于 主用并 转发用 户报 文 ， 备 用 用户 配置虚 拟 Ｉ 地 址为 下一跳 ． Ｐ