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交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的冗余鏈路技術(shù)
技術(shù)是制造一種產(chǎn)品的系統(tǒng)知識(shí)，所采用的一種工藝或提供的一項(xiàng)服務(wù)，不論這種知識(shí)是否反映在一項(xiàng)發(fā)明、一項(xiàng)外形設(shè)計(jì)、一項(xiàng)實(shí)用新型或者一種植物新品種，或者反映在技術(shù)情報(bào)或技能中，或者反映在專家為設(shè)計(jì)、安裝、開辦或維修一個(gè)工廠或?yàn)楣芾硪粋�(gè)工商業(yè)企業(yè)或其活動(dòng)而提供的服務(wù)或協(xié)助等方面。下面是小編精心整理的交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的冗余鏈路技術(shù)，僅供參考，希望能夠幫助到大家。
交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的冗余鏈路技術(shù) 1
網(wǎng)絡(luò)中的冗余鏈路也叫備份鏈路。當(dāng)主鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)備份鏈路，以保障網(wǎng)絡(luò)的通暢。它能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)帶來(lái)健全性，穩(wěn)定性和可靠性等好處
由于備份鏈路會(huì)出現(xiàn)環(huán)路從而導(dǎo)致廣播風(fēng)暴，多幀復(fù)制及MAC地址表的不穩(wěn)定等。為此我們?cè)诮粨Q機(jī)網(wǎng)絡(luò)中還要采取生成樹協(xié)議。
生成樹協(xié)議主要是通過(guò)在交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)中選擇一條最短短路徑作為主路徑，而其它的則作為備份鏈路。當(dāng)開啟了生成樹協(xié)議時(shí)，備份鏈路會(huì)自動(dòng)關(guān)閉;而當(dāng)主鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，備份鏈路又會(huì)自動(dòng)開啟，以保證網(wǎng)絡(luò)通信正常。因此在使用了生成樹協(xié)議后，交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)中就不會(huì)出現(xiàn)環(huán)路問(wèn)題了。
生成樹協(xié)議定義的幾個(gè)名詞：
根交換：在交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，要指定某一交換機(jī)為參照物，即根交換。根交換機(jī)的選擇是通過(guò)交換機(jī)的優(yōu)先級(jí)來(lái)進(jìn)行的。每個(gè)交換機(jī)都有優(yōu)先級(jí)，默認(rèn)的為32768。數(shù)值越小，優(yōu)先級(jí)越高!
指定端口：根交換機(jī)上的所以端口
根端口：除根交換機(jī)上的端口外，與根交換機(jī)相連的交換機(jī)上的端口的優(yōu)先級(jí)最高的端口為根端口。
最短路徑選擇：
1)根據(jù)本交換機(jī)到根交換機(jī)的帶寬大小(路徑開銷)來(lái)比較：帶寬小的優(yōu)先
2)根據(jù)中間連路中的交換機(jī)的MAC地址(橋ID)來(lái)判斷：MAC地址越小的優(yōu)先級(jí)越高
3)比較接收者的端口號(hào)優(yōu)先級(jí)：當(dāng)中間交換機(jī)選擇了之后，要選擇本交換機(jī)到中間交換機(jī)的最短路徑：在中間交換機(jī)的端口中，端口優(yōu)先級(jí)高的越優(yōu)先。
4)比較接收者的端口號(hào)：當(dāng)接收者的端口優(yōu)先級(jí)都相同時(shí)，哪個(gè)端口號(hào)最小哪個(gè)優(yōu)先級(jí)最高。
生成樹協(xié)議的配置：
1)開啟生成樹協(xié)議并指定協(xié)議的類型：S(config)# spanning-tree
S(config)# spanning-tree mode { stp | rstp }
2)配置交換機(jī)的優(yōu)先級(jí)，選擇根交換機(jī)：S(config)# spanning-tree priority<0~61440>(4096的倍數(shù))
3)配置交換機(jī)端口的優(yōu)先級(jí)：S(config)# int fa0/ fa-id
S(config-if)# spanning-tree port-priority<0~240>(16的倍數(shù))
4)配置交換機(jī)端口路徑開銷：S(config)# int fa0/ fa-id
S(config-if)# spanning-tree cost cost(開銷花費(fèi) 1～200 000 000)
由于生成樹協(xié)議有一個(gè)等待轉(zhuǎn)發(fā)和學(xué)習(xí)的過(guò)程，所以有三個(gè)時(shí)間段的延時(shí)(20秒15秒15秒)，為此又出了快速生成協(xié)議(Rstp),Rstp 的配置方式也STP的配置方法一樣。
交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的冗余鏈路技術(shù) 2
一、交換機(jī)冗余鏈路
許多交換機(jī)或交換機(jī)設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，通常使用一些備份連接，以提高網(wǎng)絡(luò)的健全性，穩(wěn)定性。備份連接也叫備份鏈路，冗余鏈路等。
為了解決共享式局域網(wǎng)的碰撞問(wèn)題，采用了交換機(jī)構(gòu)成的交換式局域網(wǎng)，它可以識(shí)別數(shù)據(jù)幀中的封裝的MAC地址，并根據(jù)地址信息將數(shù)據(jù)交換到特定端口，這樣的工作方式使交換機(jī)不同端口之間不會(huì)碰撞，即分割碰撞域。但是單點(diǎn)失敗問(wèn)題難以保證通信正常，因此需要冗余技術(shù)解決單點(diǎn)失敗問(wèn)題。
雖然使用冗余備份能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)帶來(lái)健全性，穩(wěn)定性，和可靠性等好處。但備份鏈路使網(wǎng)絡(luò)存在環(huán)路。環(huán)路問(wèn)題是備份鏈路面臨的最嚴(yán)重的問(wèn)題，將導(dǎo)致廣播風(fēng)暴，多幀復(fù)制，不穩(wěn)定的MAC地址表等問(wèn)題。
(1)廣播風(fēng)暴
廣播風(fēng)暴是一種由于網(wǎng)絡(luò)上廣播太多導(dǎo)致的特殊堵塞情況，這也可能由失常的NIC卡，設(shè)計(jì)不足的網(wǎng)絡(luò)或橋接/交換回路導(dǎo)致。
如果沒有回路規(guī)避服務(wù)，每個(gè)交換機(jī)就會(huì)無(wú)窮無(wú)盡地泛濫廣播。這種情況通常稱為網(wǎng)絡(luò)回路，從而產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，導(dǎo)致帶寬浪費(fèi)，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)性能。
消除回路的方案是通過(guò)在正常操作期間阻止四個(gè)接口中的傳輸或接收數(shù)據(jù)來(lái)解決的，也可以看到生成樹的工作情況。
�。�2）重復(fù)非廣播幀傳輸
多份非廣播幀傳給目的站。很多協(xié)議期望接收每個(gè)傳輸?shù)膯蝹�(gè)副本，同一幀的多個(gè)副本可能導(dǎo)致不可恢復(fù)的錯(cuò)誤。多數(shù)協(xié)議設(shè)計(jì)既不識(shí)別也不處理傳輸副本。通常，利用序列號(hào)機(jī)制的協(xié)議假定多數(shù)傳輸失敗，序列號(hào)將被循環(huán)使用。其他協(xié)議試著傳輸副本到上層協(xié)議——這會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)的結(jié)果。
消除回路的方案是通過(guò)在正常操作期間阻止四個(gè)接口中的傳輸或接收數(shù)據(jù)來(lái)解決的，這也是生成樹協(xié)議的另一個(gè)目的。
�。�3）MAC地址表的不穩(wěn)定性
當(dāng)一個(gè)幀的多個(gè)副本到達(dá)交換機(jī)的不同端口時(shí)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)MAC地址表信息不穩(wěn)定。
當(dāng)交換機(jī)在MAC地址表中因克服地址顛簸而消耗資源時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)可能被損壞，而根據(jù)交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不可能處理或不可能很好處理MAC數(shù)據(jù)庫(kù)的快速變化問(wèn)題。
消除回路的方案也是通過(guò)在正常操作期間阻止四個(gè)接口中的傳輸或接收數(shù)據(jù)來(lái)解決的，阻止數(shù)據(jù)庫(kù)的不穩(wěn)定性是生成樹協(xié)議的另一個(gè)功能。
二、生成樹協(xié)議
冗余功能是高可用性分層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞年P(guān)鍵要素，但是在網(wǎng)絡(luò)中配置多條路徑有可能導(dǎo)致環(huán)路�？墒褂蒙蓸鋮f(xié)議（STP)來(lái)防止環(huán)路。
生成樹協(xié)議定義在IEEE802.1d中，是一種橋到橋的鏈路管理協(xié)議，在防止產(chǎn)生自循環(huán)的基礎(chǔ)上提供路徑冗余。為了使以太網(wǎng)更好的工作，兩個(gè)工作站之間只有一條活動(dòng)路徑。網(wǎng)絡(luò)環(huán)路的發(fā)生有多種原因，最常見的是故意生成的冗余，萬(wàn)一一個(gè)鏈路或者交換機(jī)失敗，會(huì)有另一個(gè)鏈路或者交換機(jī)替代。所以STP的主要思想是存在冗余鏈路時(shí)，只允許主鏈路激活，如果主鏈路因故障斷開后，備用鏈路才會(huì)被打開。
生成書協(xié)議分為三代：第一代生成樹協(xié)議STP（IEEE802.1d）；第二代生成樹協(xié)議RSTP（IEEE802.1w）；第三代生成樹協(xié)議MSTP。
STP的主要作用：避免回路，冗余備份。生成樹的協(xié)議基于以下幾點(diǎn)：
�。�1）有唯一的組地址（01-80-C2-00-00-00）標(biāo)識(shí)一個(gè)特定LAN上的所有的交換機(jī)。這個(gè)組地址能被所有的交換機(jī)識(shí)別。
�。�2）每個(gè)交換機(jī)有唯一的標(biāo)識(shí)。
�。�3）每個(gè)交換機(jī)的端口有唯一的端口標(biāo)識(shí)。
對(duì)生成樹的管理還需要：對(duì)每個(gè)交換機(jī)協(xié)調(diào)一個(gè)相對(duì)的優(yōu)先級(jí)；對(duì)每個(gè)交換機(jī)的每個(gè)端口協(xié)調(diào)一個(gè)相對(duì)的優(yōu)先級(jí)；對(duì)每個(gè)端口協(xié)調(diào)一個(gè)路徑花費(fèi)。
關(guān)于STP的工作原理：
首先網(wǎng)橋有三個(gè)典型方式：透明橋，源路由橋，源路由透明橋。網(wǎng)橋連接兩個(gè)用同樣介質(zhì)存取控制方法的網(wǎng)段，規(guī)范定義了透明橋。橋的兩邊的網(wǎng)段分屬于不同的沖突域，卻屬于同一個(gè)廣播域。
透明橋是指對(duì)于數(shù)據(jù)的接收端看不到路徑中經(jīng)由的交換機(jī)，認(rèn)為數(shù)據(jù)是從發(fā)送端直接到達(dá)目的地。
源路由橋是由IBM公司為它的令牌環(huán)路網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的。
源透明路由橋是透明橋和源路由橋的結(jié)合。
在一個(gè)由透明橋橋接的網(wǎng)絡(luò)里，存在冗余的路徑就能建立一個(gè)橋回路，但橋回路對(duì)一個(gè)局域網(wǎng)來(lái)說(shuō)是致命的。而生成樹協(xié)議是一種嵌套橋協(xié)議，可以用來(lái)消除橋回路。它的工作原理是：生成樹協(xié)議定義一個(gè)數(shù)據(jù)包，稱為橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元BPDU，網(wǎng)橋用BPDU來(lái)相互通信，并使用BPDU的相關(guān)機(jī)能來(lái)動(dòng)態(tài)選擇根橋和備份橋，所以橋回路被消除。
含BPDU的以太幀格式
以太網(wǎng)幀頭包括DLC頭部，LLC頭部，BPDU字段，填充DLC的Padding。BPDU也經(jīng)常被封裝在IEEE802.q的頭部后。
DLC頭部：長(zhǎng)度14字節(jié)，包含DMA ,SAMA , L/T三個(gè)字段。
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