【背景描述】许多公司和组织越来越多地依靠计算机网络来运营,如果网络不能运行了,生产力和顾客的满意度都会下降。
然而,公司对于网络的可用性和正常运行时间的需求与日俱增,百分之百的运行几乎是不可能的,网络的可靠性需要可靠的设备和良好的网络设计,而且能够允许错误和失败。
在网络上冗余拓扑的目的是减少网络单点错误引起的停运损毫,所有的网络都需要利用冗余来提高可靠度。将网络想象成很多条路是设计冗余拓扑的一种方法。如果某一条路关闭维修,另外一条能够达到目的的路就成为可用的路。想象有一条河把一座城的城镇和郊区分开,如果河上只有一座桥,人们只有一条路到达城里,这样的拓扑就没有冗余,如果桥在意外事件中损坏了,从这座桥到城里就不可能了。如果有第二座桥就产生了冗余拓扑。这样当一座桥坏了时,城镇和郊区还是可以连接。
在网络上的冗余就是在网络设备中间连接有多条通路,这样对于网络的可靠性是有保证的,但是这样做的代价是容易发生广播风暴等严重的网络问题,交换机的生成树协议(STP)和端口聚合功能可以很好地解决此类问题。
【实验拓扑】
【实验设备】DES-3526 2台,测试PC若干台,交换机配置线1条,网线若干条。
【实验步骤】
当2台DES-3526之间只有第一个端口的网线连接的时候,位于两台交换机上的测试PC之间的通信是正常的,如下图。
接下来用三条双绞线分别将两台交换机的1口、3口、5口级联起来。经过一定时间可以观察到两台交换机相连的端口快速闪动,即在未启动生成树协议及端口聚合功能未打开时,交换机陷入非正常状态。
在交换机上使用命令查看相关端口状态
观察两台交换机的互连端口,发现都处于转发状态,也就是说,在交换机间形成了环路,这在交换网络中是不允许的。
接下来在2台交换机上启用生成树协议。
这个时候观察两台交换机级联端口的指示灯,恢复成了正常的状态。
测试2台计算机的连通性。
查看此时交换机级联端口的状态:
由此我们看出,通过STP技术能消除环路,并使得交换网络中存在冗余路径成为可能。
有的情况下,为了增大网络设备之间的带宽,消除网络的带宽瓶颈,我们需要使用一种称为端口聚合的功能。端口聚合是一种用在交换机与服务器或交换机与交换机之间,通过将它们的某些物理端口“捆绑”在一起,让这些端口成为逻辑上的一条链路,以便增加交换机与服务器或交换机与交换机之间连接的带宽,同时还能起到冗余备份作用的一项技术。端口聚合能够在关键设备如核心交换机、服务器之间形成高带宽、高冗余、负载均衡的优质链路。
首先仍然将两台交换机的第1,3,5端口级联,关闭两台交换机上的STP功能,此时两台交换机又陷入不正常状态。
接下来在两台交换机上分别进行端口聚合的配置。
查看2台测试计算机之间的通信状态:
端口聚合技术主要用来增加链路带宽,因为它把若干个端口组合成一个逻辑端口,所以在增大带宽的同时,不会形成环路。
【注意事项】
设置端口聚合时有很多限制条件,要求作端口聚合的端口必须是同一模块,同一VLAN内的端口,最好是连续端口。在进行链路聚合的设备上都要进行设置,而且设备之间的物理链路要求带宽相同,介质相同,必须都是全双工模式。另外如果两端的设备都支持IEEE802.3ad链路聚合协议,这两台设备可以是不同厂家的,否则不能设置链路聚合。
【知识扩展】
通过前面的介绍,我们知道了如果在网络设备中有多条链路并存的情况下,可以增加网络的可靠性,但是又会出现网络广播风暴等问题,影响了网络的正常使用,STP功能可以很好地解决这个问题。但是启用STP的前提是网络设备都必须支持STP协议才可以。大家可以看下面的情况:
由于底层交换机不支持STP功能 ,网络发生环路以后很容易造成广播风暴的发生,从而导致整个网络通信的不正常甚至会导致整个网络瘫痪。对于此问题业界提出了交换机LBD(Loopback Detection)解决方案。
一.基于端口的LBD解决方案。
二.基于VLAN的LBD解决方案。
LBD有两种模式,一种是基于端口的LBD,在这种模式下,只要交换机在相应的端口上发现了环路,交换机就会将发生环路的端口关闭,阻止广播风暴的进一步蔓延。
一种模式是基于VLAN的LBD,在这种模式下,如果某个VLAN发生环路交换机就会阻止发生环路的VLAN的通信,而不会将主干端口关闭。
下面我们来看一下LBD的配置过程。
(1) 基于端口的LBD
下面是发生环路前后,DES-3526上的两台计算机之间的通信状态:
以上表明交换机的LBD功能可以很好地解决在非STP交换机上出现环路以及在VLAN中出现环路的问题。
【注意事项】
在基于VLAN的LBD配置的时候,查看LBD端口状态的时候只有在对端交换机发生VLAN环路的时候才可以在本交换机的CLI模式下查看VLAN环路状态,由于环路信息是通过干路来传播的,因此在查看端口状态的时候,会发现出现不正常状态的端口总是干路端口,上例中是第26端口。