网络路由备份技术设计及实验仿真

２ 实 验 模 拟 环 境
利 用模 拟器 来 研究 网络 路 由备 份 技 术 系统 ， 与
建立 简单 的数 学模 型 相 比， 节 点 涌入 和 非 线 性 交 互 在
上 更容 易表 现 系统 的复杂 性 。它 与搭建 真实 网络来研
究 相 比 ， 现大 规模 节点 模拟 成本 低廉 ， 实 且实 验参 数 易 于 修改 。通 过 对 目前 各 种 流 行 的 网络 模 拟 器 的设 计 原理 和性 能方 面 的优 缺 点 分 析 ， 合 网络 备 份技 术 结
出现故障等 问题 ， 时如 果没 有路 由备份 ， 导致 网络 此 将
中断时间过长 ， 响用户 的正常 网络使用 。为 了保证 影
１ 网络 路 由备 份 技 术
路 由备份 技术是 一种 软硬 件结合 的高 可靠性 应用
技 术 。系统 由 ２台 以 上 的 路 由器 及 相 应 的 软 件 构
０ 引 言
随着 Ｉｔ ｎｔ ｎｅ ｅ 的快速发展 ， 联网用户大量增加 ， ｒ 互 人 们对 网络的依赖性越来越 强 ， 同时对 网络 的通 畅性 和可 靠性也 提 出了更 高的技 术要 求 。为了避 免 园区 网 出 现不 可预测 的主路 由 出 口中断 ， 主 干光 缆破 坏 、 备 如 设
网络的稳定性 和通畅性 ， 本文提 出 了浮 动的静态 路 由备
份技术 、 动态路 由协议备份技术 和接 口备份技术 等 网络
备份技术 ， Ｄ ｎｍ ｐ 模 拟 实验 环 境进 行 了 网络 仿 真 在 ｙ ａ ｉｓ
收 稿 日期 ： ０ １— ８—３ ２ｌ ０ ０
成， 操作 系统 和应 用程序 安装在 每 台路 由的系统 盘上 。
拟外 网 的相关 因素 ， 用 Ｏ Ｐ 利 Ｓ Ｆ动 态 路 由 协 议 学 习 网
络 中相关 的路 由信 息 ， 高 网络 的可 靠 性 。通 过 合 理 提
的 网络设计 ， 以到 达备 份 和分 担 了 设备 负 载 和 网 络 可 流 量效 果 ， 又提 高 了网络可 靠性 。
链路 的 自动切 换 ， 实现 园 区网 主路 由备份 。
网络 的 高可靠 性 和通 畅性 ， 结合 Ｈ Ｒ Ｓ Ｐ和 Ｖ Ｒ Ｒ Ｐ优 点 ， 本 文采 用 了冗 余措 施 来 实 现 网 络 的高 可 靠 性 ， 网络 在
重要 链路 的备 份方 面 ， 用 路 由备 份策 略来 实 现 网络 利
个 网段 ， 通过 ２个 出 口访 问外 网 。路 由器 Ｒ 、 ２模 并 ＩＲ
第 ３ 卷 第 ５期 １
２１ ０ ２年 ５月
实 验
室
研
究
与
探
索
Ｖ０ ＿ １ ｌ ３ Ｎｏ ５ Ｍａ ．２ １ ｖ ０２
ＲＥＳ ＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＥＸＰＬＯＲＡＴＩ ＯＮ Ｎ Ｉ ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ
网络路 由备 份技 术 设 计 及 实 验仿 真
孔 艺 权
（ 湛江 师范学 院 信 息科 学与技 术学 院 ， 广东 湛江 ５ ４ ４ ） ２ ０ ８
工作 。
基 金项 目 ： 东 省 本 科 高 等 教 育 教学 改 革 项 目 （ Ｋ Ｇ Ｂ ０ ８７ ； 广 Ｂ Ｊ Ｙ ２ ０ ０７） 湛江 师 范 学 院 青 年 项 目 （ Ｌ９ ４ Ｑ ０１） 作 者 简 介 ： 艺 权 （９ ２一） 男 ， 东 恩 平 人 ， 孔 １８ ， 广 硕士 ， 验 师 ， 事 计 实 从 算 机 网络 实 验 教 学 研 究 。
ｐ ｐ ｒｐ ｏ ｏ ｅ ｈ ｕ ｔ ｔｏ ｔｔｃ ｏ ｔ ａ ｋ ｐ ｅ ｈ ｏｏ ｙ，ｈ ｙ ａ ｃ ｏ ｔｎ ｒ ｔｃ ｌ ａ ｋ ｅ ｈ ｌｇ ｎ ａ ｅ ｒ ｐ ｓ ｄ ｔ ｅ ｆ ｃｕａｉｎ ｓａｉ ｒ ｕ ｉ ｂ ｃ ｕ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｒ ｕ ｉ ｇ ｐ ｏ ｏ ｏ ｓ ｂ ｃ ｕｐ ｔ ｃ ｎｏｏ ｙ ａ ｄ ｌ ｎｇ
ｉｔ ｒａ ｅ ｔ ｃ ｎｏｏ ｉｓ ｕ ｈ ａ ｎ ｔ ｒ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｉ ｅ ｌｚ ｄ ｅｗｏ ｋ ｅｉ ｂ ｌ ｙ ｔ ｒ ｕ ｈ ｈ ｅ ｕｎ ａ ｔ ｍ ｅ ｓ ｒ ａ ｄ ｎ ｅ ｆｃ ｅ ｈ ｌ ｇｅ ｓ ｃ ｓ ｅｗｏ ｋ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ． ｔ ａｉｅ ｎ ｔ ｒ ｒ ｌ ｉ ｔ ｈ ｏ ｇ ｔ ｅ ｒ ｄ ｄ ｎ ａ ｕ ｅ ｎ ｒ ａ ｉ
路 由备 份系统 由相 应 的 软件 控 制 ， 一 台路 由器 作 为 当
主路 由器转发 报 文 时 ， 外 的路 由器 就 是 备份 机 。备 另
份机 不停地 监视 主路 由器 ， 旦 主路 由器 发生故 障 ， 一 备 份机就 会 自动接 管主 机 的任 务 ， 得 整个 系统 能 继续 使
和实验设计 。本方 法提高 了网络结 构稳定性 ， 园区网 当 增加或扩充应用 子系统时 ， 不影响 网络 的整 体结构 以及 整体性能 ， 对关键 的网络 连接 采用 主备 方式 ， 已保证 数 据的传输 的可 靠性 ， 并具 有较 强 的容灾 容错 能 力 ， 具
有完善 的系统恢 复和安全机制 。
摘 要 ： 了解 决 由于 网络 长期超 负荷使 用而 园区 网会 出现 不可预 测主路 由 出口中断的 问题 ， 出了浮 为 提
动的静 态路 由备份 技 术 、 态路 由协议 备份技 术 和接 口备份技 术 等 网络路 由备 份方 法 ， 动 通过 冗余措 施 实
现 网络的 高可 靠性 ， 用路 由备份 策略 实现 网络链路 的 自动切 换 。在 Ｄ ｎｍｉｓ 拟 实验 环境 进行 了 网 利 ｙａ ｐ 模 络路 由备份 仿真 和 实验 设计 ， ３主路 由器发 生故 障 ， － ＇ 备份 机 就会 自动接 管主机 的任务 ， 证 了网络 的稳 保
Ｔ １ １ ４ ５ ２ ３ ０； ｍａｌ ｆ ｅ ａ ｋ ｑ １ ｃ ｒ ｅ ．： ３ ２ ７ ８ Ｅ－ ｉ ：ｒ ｍ ｎ ｙ ＠ ６３ ｏ ３ ｅ ｎ
热备 份 路 由 协 议 （ ｏ Ｓａｄ ｙ Ｒ ｕｅ ｒｔｃｌ Ｈ ｔ ｔ ｂ ｏｔｒＰｏ ｏ， ｎ ｏ Ｈ Ｒ ） 目前一种 流 行 的 网关 冗余 协议 ， 广 泛 应 用 ＳＰ是 被
实 验 是 基 于 Ｗｉｄｗ 操 作 系 统 平 台 上 实 现 的 ， ｎｏ ｓ 因此 ， 选
‘
．
定 实验 的环 境为 基 于 思科 Ｉ Ｓ的 Ｄ ｎ ｍ ｐ 模 拟 器 。 Ｏ ｙ ａ ｉｓ 实验 模 拟环境 中能直 接 调 用 思 科 的 Ｉ Ｓ系统 文 件 ， Ｏ 使
定 性 和 通 畅 性 ， 园 区 网 主路 由备 份 提 拱 了一 种 新 方 法 。 为
关 键 词 ： 由备 份 ；备 份 策 略 ；实 验 仿 真 路 中 图 分 类 号 ： Ｐ３ ３ Ｔ ９ 文献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６— １７ ２ １ ） ５— ０ ４— ４ １０ ７ ６ （ ０ ２ ０ ０ ８ ０
Ｄｅ ｉｎ ａ ｄ Ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｍｕａ ｉｎ ｏ ｅ ｗｏ ｋ Ｒｏ ｔ ｇ Ｂ ｃ ｕ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｓｇ ｎ ｘ ｅ ｉ ｍｅ ｔ ｌ Ｓｉ ｌｔ ｆＮ ｔ ｒ ｕ ｉ ａ ｋ ｐ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｎ
ＫＯＮＧ ｉｑ ａ Ｙ —ｕ ｎ
（ ｃ ｏ ｌ ｆＩ ｆｒ ｔ ｎ Ｓ ｉｎ ｅ ｈ ｎｉｎ ｏｍａ ｉｅｓ ｙ ｈ ｎ ｊ ｎ ２ ０ ８，Ｃ ｉａ Ｓ ｈ ｏ ｎｏ ｍａｉ ｃｅ ｃ ，Ｚ ａ ｊａ ｇ Ｎ ｒ ｌ ｖ ｒｉ ，Ｚ ａ ｇｉ ｇ５ ４ ４ ｏ ｏ Ｕｎ ｔ ａ ｈｎ ）
Ａ ｅ ｌ 快速 以太 网 Ｆ ｒａ ， ０的网络 为 １ ２ １ ８ ４ ０ ２ 快 速 ９ ．６ ． ．／ ４， 以太 网 Ｆ １网络 为 １２ １ ８ ３ ０ ２ ， 由器 Ｒ ９ ．６ ．．／４ 路 ３通 过 串
口分 别 连 接 １２ １８ １ ． ／ ４和 １ ２ １ ８ ２ ． ／ ４两 ９ ．６ ．３０ ２ ９ ．６ ． ３ ０ ２
一
接 的可靠 性 ， 实现 接 口冗 余备 份 ， 保证 网络 正常运 行 。
３ ３ 实 验 网络 拓 扑 结 构 ．
个虚 拟路 由器 。在 Ｈ Ｒ Ｓ Ｐ的基础 上开 发 出 了虚 拟路
由 冗 余 协 议 （ ｉｕ ｌ ｅｕ ｄ ｎｙ ｏ ｔ ｒｔ ｏ， Ｖｒ ａ ｔ Ｒ ｄ ｎ ａ ｃ Ｒ ｕｅ ｏｏ ｌ Ｐ ｃ Ｖ Ｒ ） ， Ｒ Ｒ Ｐ ＨＳ Ｐ的状 态 机过 于复 杂 而且 是 私有 协 议 ，
效， 备份 链路 工作 ； 通过 在不 同链 路上 配置 不 同的动态 路 由协议 实现 链路 备 份 ； 过 在接 口备 份 技术 保 证 连 通
了不 问断 的 Ｉ Ｐ路 径 冗 余 。实 现 Ｈ Ｒ Ｓ Ｐ的条 件 是 系统
中有 三层设 备 ， 们 组 成 一个 “ 备 份 组 ” 该 组 形 成 它 热 ，
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｏ ｓ ｌｅ ｔ ｅ ｐ ｏ ｌｍ ｆｕｎ ｘ ｅ ｔｄ ｒ ｕ ｉｇ ｅ ｐｏｔ ｎ ｅ ｒ ｐ ｉ ｎ ｃ ｕ ｅ ｙ ｎ ｔ ｒ ｖ ｒｏ ｄ ｉ ｈ ａ ｄ ｎ，ｈｉ ｏ ｖ ｈ ｒ ｂ ｅ ｏ ｅ ｐ ｃｅ ｏ ｔ ｘ ｒｓｉ ｔｒｕ ｔｏ ａ ｓ ｄ ｂ ｅｗｏ ｋ ｏ ｅ ｌａ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ｅ ｔ ｓ ｎ
路 由备份 技术 拓 扑如 图 １所 示 ， 验 中由 ３个 路 实
由器 组成 ， 由器 Ｒ 路 ３模拟 园 区 网主干 出 口 ， 连接 区域
扩 展性 不好 ； Ｒ Ｐ虽然 改 进 了 ＨＳ Ｐ的很 大缺 点 ， ＶＲ Ｒ 但
是在 功 能上有 所 不足 。而且 这 ２个协 议对 网络环境 的 变化 不Hale Waihona Puke Baidu够敏感 ， 易 造 成 系 统 的性 能下 降 。 为 了实 现 容
第５ 期
孔 艺 权 ： 络 路 由备 份 技 术 设 计 及 实验 仿 真 网
８ ５
于思科 多层 交换 网络 中 。Ｈ Ｒ Ｓ Ｐ是 Ｃｓｏ专 有 协议 ， ｉ ｃ
它通过 在冗 余 网关 之 间共 享 协 议 和 ＭＡ 地 址 ， Ｃ 提供
态路 由备份 技 术 ， 证 在 拥 有 冗 余 链 路 时 ， 链 路 失 保 主
ａ ｄ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌｄ ｓｇ ｎ ｔ ｅ ｓｍ ｕ ａｉｎ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ Ｗ ｈ ｎ ｔ ｉ ｒ ｏ ｔｒ ｂ ｅ ｋｓ ｄ ｗｎ， ｈ ａ ｋ ｐ ｎ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｉ ｎ ｉ ｈ ｉ ｌｔｏ ｘ ｅ ｉ ｎ ． ｅ ｈｅ ｐｒｍａ ｙ ｒ ｕ ｅ ｒ ａ ｏ ｔ ｅ ｂ ｃ ｕ ｍａ ｈ ｎ ａ ｃ ｉｅ Ｃ Ｒ ｔｋ ｖ ｒｔ ｅ ｃ ｎｒ ｌａ ｔ ｍａ ｉａｌ ｉｈ ｇ ｒ ｎ ｅ ｓ ｔ ｅｗｏ ｋ ｓａ ｌｔ ｎ ｎ ｏｈ ｏ ｅ ａｉｎ． ａ ｅ ｏ ｅ ｈ ｏ ｔｏ ｕ ｏ ｔ ｌ ｗｈ ｃ ｕａ ａ ｔ ｅ ｈｅ ｎ ｔ ｒ ｔｂｉ ｙ ａ ｄ ｓ ｏ ｔ ｐ ｒ ｔｏ ｃ ｙ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ：ｒ ｕ ｉ ｇ ｂ ｃ ｕ ｙ ｗｏ ｄ ｏ ｔｎ ａ ｋ ｐ；ｂ ｃ ｕ ｔａ ｅ ｙ；ｅ ｐｅ ｉ ｅ ｔｌｓｍｕ ａｉ ｎ ａ ｋ ｐ ｓｒ ｔｇ ｘ ｒｍ ｎ ａ ｉ ｌｔｏ
ｒａ ｉｅ ｕ ｏ ａｉ ｗｉｃ ｆｎ ｔ ｒ ｉ ｋ ｕｓｎ ｈ ｏ ｔ ｃ ｕ ｔａ ｅ ｙ Ｉ ｃ ｎ ｕｃｅ ｅｗｏ ｋ ｓｍｕｌｔｏ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｅ ｌｚ ｄ ａ ｔｍ ｔｃ ｓ ｔｈ ｏ ｅ ｗｏ ｋ ｌｎ ｉｇ ｔ ｅ ｒ ｕ ｅｂａ ｋ ｐ ｓｒ ｔｇ ． ｔ ｏ ｄ ｔ ｄ ａ ｎ ｔ ｒ ｉ ａｉｎ ｅ ｖｒ ｎ ｎ