核心交換器的連結聚合、冗餘、堆疊、熱備份

通訊弱電交流學習 2024-01-30 01:35 山東

01.鏈路聚合
鏈路聚合是將兩個或更多資料通道結合成一個單一的通道,該通道以單一的更高頻寬的邏輯鏈路出現。

鏈路聚合一般用來連接一個或多個頻寬需求大的設備,例如連接骨幹網路的伺服器或伺服器群。 它可以用於擴展鏈路頻寬,提供更高的連接可靠性。

1、舉例
公司有2層樓,分別運作著不同的業務,本來兩個樓層的網絡是分開的,但都是一家公司難免會有業務往來,這時我們就可以打通兩層之前的網絡,使具有相互聯繫 的部門之間高速通訊。
如下圖:

如上圖所示,SwitchA和SwitchB透過以太鏈路分別都連接VLAN10和VLAN20的網絡,且SwitchA和SwitchB之間有較大的資料流量。

使用者希望SwitchA和SwitchB之間能夠提供較大的連結頻寬來使相同VLAN間互相通訊。 同時用戶也希望能夠提供一定的冗餘度,確保資料傳輸和連結的可靠性。

建立EtherChannel接口並加入成員接口,實現增加鏈路頻寬,2台交換器分別配置EtherChannel1 分別將需要通信的3條線路的端口加入EtherChannel1,設置端口trunk,允許相應的vlan通過;這樣兩樓的網絡就可以 正常通信了。

2、實作設定步驟:

在SwitchA上建立EtherChannel1並配置為LACP模式。 SwitchB配置流程與SwitchA類似,不再贅述

SwitchA

switch> enable
switch# conf t
switch(config)# hostname SwitchA
SwitchA(config)# interface range g0/0/1-3
SwitchA(config-if-range)# channel-group 1 mode active
SwitchA(config-if-range)# interface Port-channel1
SwitchA(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
SwitchA(config-if)# switchport mode trunk

SwitchB

switch> enable
switch# conf t
switch(config)# hostname SwitchB
SwitchB(config)# interface range g0/0/1-3
SwitchB(config-if-range)# channel-group 1 mode active
SwitchB(config-if-range)# interface Port-channel1
SwitchB(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
SwitchB(config-if)# switchport mode trunk

02.鏈路冗餘
為了保持網路的穩定性,在由多台交換器組成的網路環境中,通常都會使用一些備份連接,以提高網路的效率、穩定性,這裡的備份連接也稱為備份鏈路或冗餘鏈路。

03.交換器的堆疊

透過專有的堆疊電纜連接起來,可將多台交換器堆疊成一個邏輯交換器。

此邏輯交換器中的所有交換器共用相同的設定資訊和路由資訊。 當向邏輯交換器增加和減少單體交換器時不會影響其效能。

疊加的交換器之間透過兩個環路連接起來。 交換器的硬體負責將資料包在雙環路上做負載平衡。

環路在這裡充當了這個大的邏輯交換機的背板的角色,在雙環路都正常工作時,數據包在這台邏輯交換機上的傳輸率為32Gbps。

當一個資料幀需要傳輸時,交換器的軟體會進行計算看哪條環路更可用,然後資料幀會被送到該環路上。

如果一條堆疊電纜故障,故障兩端的交換器都會偵測到該故 障,並將受影響的環路斷開,而邏輯交換器仍然可以以單環的狀態工作,此時的資料包通過率為16Gbps。
交換器的堆疊採用菊花鏈方式,連接的方式參考下圖。

堆疊增加交換器連接埠與頻寬的穩定性。

04.熱備份(HSRP)
核心交換器是整個網路的心臟,如果核心交換器發生致命性的故障,將導致本地網路的癱瘓,所造成的損失也是難以估計的。 所以我們在選擇核心交換器時,常常會看到有的核心交換器具有堆疊或熱備份等功能。

對核心交換器採用熱備份是提高網路可靠性的必然選擇。 在一個核心交換器完全無法運作的情況下,它的全部功能便被系統中的另一個備份路由器完全接管,直到出現問題的路由器恢復正常,這就是熱備份路由協定。

實現HSRP的條件是系統中有多台核心交換機,它們組成一個“熱備份組”,這個組形成一個虛擬路由器。

在任意時刻,一個群組內只有一個路由器是活動的,並由它來轉發資料包,如果活動路由器發生了故障,將選擇一個備份路由器來替代活動路由器,但是在本網路內的主機看來,虛擬 路由器沒有改變。

所以主機仍然保持連接,沒有受到故障的影響,這樣就較好地解決了核心交換器切換的問題。

為了減少網路的資料流量,在設定完活動核心交換器和備份核心交換器之後,只有活動核心交換器和備份核心交換器定時發送HSRP封包。

如果活動核心交換器失效,備援核心交換器將接手成為活動核心交換器。 如果備援核心交換機失效或變成了活躍核心交換機,將由另外的核心交換機被選為備援核心交換機。

1.當某台存取層交換器到主核心交換器的線路故障,切換至備機,資料流走向

存取層交換器1的資料鏈路切換至核心交換器B,但在切換期間存取層交換器1分丟6個資料包,如上圖所示。

 當伺服器與核心交換器A之間主鏈路發生故障(如線路、網卡等),伺服器主網卡切換至備用網卡上時,會丟6個資料包,但當主鏈路恢復以後,伺服器會自動從備用 網路卡切換至主網卡,而這次切換時資料包不會遺失。

具體終端存取伺服器的資料流走向如下圖。