01

鏈路聚合

鏈路聚合是將兩個(gè)或更多數(shù)據(jù)信道結(jié)合成一個(gè)單個(gè)的信道，該信道以一個(gè)單個(gè)的更高帶寬的邏輯鏈路出現(xiàn)。

鏈路聚合一般用來連接一個(gè)或多個(gè)帶寬需求大的設(shè)備，例如連接骨干網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器或服務(wù)器群。它可以用于擴(kuò)展鏈路帶寬，提供更高的連接可靠性。

1、舉例

公司有2層樓，分別運(yùn)行著不同的業(yè)務(wù)，本來兩個(gè)樓層的網(wǎng)絡(luò)是分開的，但都是一家公司難免會(huì)有業(yè)務(wù)往來，這時(shí)我們就可以打通兩樓之前的網(wǎng)絡(luò)，使具有相互聯(lián)系的部門之間高速通信。 如下圖：

如上圖所示，SwitchA和SwitchB通過以太鏈路分別都連接VLAN10和VLAN20的網(wǎng)絡(luò)，且SwitchA和SwitchB之間有較大的數(shù)據(jù)流量。

用戶希望SwitchA和SwitchB之間能夠提供較大的鏈路帶寬來使相同VLAN間互相通信。同時(shí)用戶也希望能夠提供一定的冗余度，保證數(shù)據(jù)傳輸和鏈路的可靠性。

創(chuàng)建EtherChannel接口并加入成員接口，實(shí)現(xiàn)增加鏈路帶寬，2臺(tái)交換機(jī)分別配置EtherChannel1 分別將需要通信的3條線路的端口加入EtherChannel1，設(shè)置端口trunk， 允許相應(yīng)的vlan通過；這樣兩樓的網(wǎng)絡(luò)就可以正常通信了。

2、實(shí)現(xiàn)配置步驟：

在SwitchA上創(chuàng)建EtherChannel1并配置為L(zhǎng)ACP模式。SwitchB配置過程與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

鏈路冗余

為了保持網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，在多臺(tái)交換機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，通常都使用一些備份連接，以提高網(wǎng)絡(luò)的效率、穩(wěn)定性，這里的備份連接也稱為備份鏈路或者冗余鏈路。

03

交換機(jī)的堆疊

通過專有的堆疊電纜連接起來，可將多臺(tái)交換機(jī)堆疊成一臺(tái)邏輯交換機(jī)。

該邏輯交換機(jī)中的所有交換機(jī)共享相同的配置信息和路由信息。當(dāng)向邏輯交換機(jī)增加和減少單體交換機(jī)時(shí)不會(huì)影響其性能。

疊加的交換機(jī)之間通過兩條環(huán)路連接起來。交換機(jī)的硬件負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包在雙環(huán)路上做負(fù)載均衡。

環(huán)路在這里充當(dāng)了這個(gè)大的邏輯交換機(jī)的背板的角色，在雙環(huán)路都正常工作時(shí)，數(shù)據(jù)包在這臺(tái)邏輯交換機(jī)上的傳輸率為32Gbps。

當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)幀需要傳輸時(shí)，交換機(jī)的軟件會(huì)進(jìn)行計(jì)算看哪條環(huán)路更可用，然后數(shù)據(jù)幀會(huì)被送到該環(huán)路上。

如果一條堆疊電纜出故障，故障兩端的交換機(jī)都會(huì)偵測(cè)到該故 障，并將受影響的環(huán)路斷開，而邏輯交換機(jī)仍然可以以單環(huán)的狀態(tài)工作，此時(shí)的數(shù)據(jù)包通過率為16Gbps。

交換機(jī)的堆疊采用菊花鏈方式，連接的方式參考下圖。

堆疊增加交換機(jī)端口與帶寬的穩(wěn)定性。

傳統(tǒng)的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)采用設(shè)備和鏈路冗余來保證高可靠性，但其鏈路利用率低、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本高，堆疊技術(shù)將多臺(tái)交換機(jī)虛擬成一臺(tái)交換機(jī)，達(dá)到簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)部署和降低網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作量的目的。堆疊具有諸多優(yōu)勢(shì)：

提高可靠性

堆疊系統(tǒng)多臺(tái)成員交換機(jī)之間形成冗余備份，如下圖所示，SwitchA和SwitchB組成堆疊系統(tǒng)，SwitchA和SwitchB相互備份，SwitchA故障時(shí)，SwitchB可以接替SwitchA保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。另外，堆疊系統(tǒng)支持跨設(shè)備的鏈路聚合功能，也可以實(shí)現(xiàn)鏈路的冗余備份。

堆疊示意圖

擴(kuò)展端口數(shù)量

如下圖所示，當(dāng)接入的用戶數(shù)增加到原交換機(jī)端口密度不能滿足接入需求時(shí)，可以增加新交換機(jī)與原交換機(jī)組成堆疊系統(tǒng)擴(kuò)展端口數(shù)量。

擴(kuò)展端口數(shù)量示意圖

增大帶寬

如下圖所示，當(dāng)需要增大交換機(jī)上行帶寬時(shí)，可以增加新交換機(jī)與原交換機(jī)組成堆疊系統(tǒng)，將成員交換機(jī)的多條物理鏈路配置成一個(gè)聚合組，提高交換機(jī)的上行帶寬。

增大帶寬示意圖

簡(jiǎn)化組網(wǎng)

如下圖所示，網(wǎng)絡(luò)中的多臺(tái)設(shè)備組成堆疊，虛擬成單一的邏輯設(shè)備。簡(jiǎn)化后的組網(wǎng)不再需要使用MSTP等破環(huán)協(xié)議，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)配置，同時(shí)依靠跨設(shè)備的鏈路聚合，實(shí)現(xiàn)單設(shè)備故障時(shí)的快速切換，提高可靠性。

簡(jiǎn)化組網(wǎng)示意圖

長(zhǎng)距離堆疊

如下圖所示，每個(gè)樓層的用戶通過樓道交換機(jī)接入外部網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)將各相距較遠(yuǎn)的樓道交換機(jī)連接起來組成堆疊，這相當(dāng)于每棟樓只有一個(gè)接入設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更加簡(jiǎn)單。每棟樓有多條鏈路到達(dá)核心網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)變得更加健壯、可靠。對(duì)多臺(tái)樓道交換機(jī)的配置簡(jiǎn)化成對(duì)堆疊系統(tǒng)的配置，降低了管理和維護(hù)的成本。

長(zhǎng)距離堆疊示意圖

04

熱備份（HSRP）

核心交換機(jī)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的心臟，如果核心交換機(jī)發(fā)生致命性的故障，將導(dǎo)致本地網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，所造成的損失也是難以估計(jì)的。所以我們?cè)谶x擇核心交換機(jī)時(shí)，經(jīng)常會(huì)看到有的核心交換機(jī)具有堆疊或熱備份等功能。

對(duì)核心交換機(jī)采用熱備份是提高網(wǎng)絡(luò)可靠性的必然選擇。在一個(gè)核心交換機(jī)完全不能工作的情況下，它的全部功能便被系統(tǒng)中的另一個(gè)備份路由器完全接管，直至出現(xiàn)問題的路由器恢復(fù)正常，這就是熱備份路由協(xié)議。

實(shí)現(xiàn)HSRP的條件是系統(tǒng)中有多臺(tái)核心交換機(jī)，它們組成一個(gè)“熱備份組”，這個(gè)組形成一個(gè)虛擬路由器。

在任意時(shí)刻，一個(gè)組內(nèi)只有一個(gè)路由器是活動(dòng)的，并由它來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，如果活動(dòng)路由器發(fā)生了故障，將選擇一個(gè)備份路由器來替代活動(dòng)路由器，但是在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)看來，虛擬路由器沒有改變。

所以主機(jī)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機(jī)切換的問題。

為了減少網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量，在設(shè)置完活動(dòng)核心交換機(jī)和備份核心交換機(jī)之后，只有活動(dòng)核心交換機(jī)和備份核心交換機(jī)定時(shí)發(fā)送HSRP報(bào)文。

如果活動(dòng)核心交換機(jī)失效，備份核心交換機(jī)將接管成為活動(dòng)核心交換機(jī)。如果備份核心交換機(jī)失效或者變成了活躍核心交換機(jī)，將由另外的核心交換機(jī)被選為備份核心交換機(jī)。

1、當(dāng)某臺(tái)接入層交換機(jī)到主核心交換機(jī)的線路出現(xiàn)故障，切換至備機(jī)，數(shù)據(jù)流走向

接入層交換機(jī)1的數(shù)據(jù)鏈路切換至核心交換機(jī)B，但在切換期間接入層交換機(jī)1分丟6個(gè)數(shù)據(jù)包，如上圖所示。

當(dāng)服務(wù)器與核心交換機(jī)A之間主鏈路出現(xiàn)故障（如線路、網(wǎng)卡等），服務(wù)器主網(wǎng)卡切換至備用網(wǎng)卡上時(shí)，會(huì)丟6個(gè)數(shù)據(jù)包，但當(dāng)主鏈路恢復(fù)以后，服務(wù)器會(huì)自動(dòng)從備用網(wǎng)卡切換至主網(wǎng)卡，而這次切換時(shí)數(shù)據(jù)包不會(huì)丟失。

具體終端訪問服務(wù)器的數(shù)據(jù)流走向如下圖。

審核編輯：郭婷