基于MSTP技术的实验室网络冗余模块的设计与实现

楼笑笑 宁波大红鹰学院 信息工程学院

随着信息化建设的发展，当前实验室对网络系统的要求也在进一步提高，尤其是现在很多实验工作具有实时性，一旦网络系统出现问题，无论是对实验数据还是实验教学环境都将造成严重的问题。本研究设计通过建设一个高速、安全、可靠的网络系统，实现网内信息的高度共享、传递、交流及管理信息化。

1 国内外的发展状况

华为南京标准专家论坛上BenMark-Crane提出了SPB(最短路径桥接)的可扩展L2架构，这意味着其实替代生成树协议的协议已经出现。但是MSTP技术的发展不会因为某项“理想”技术的出现而停滞，生成树协议的发展历程本身就说明了这一点。现在，TRILL（多链接透明互联）和SPB技术的出现可以说是对生成树协议的挑战。作为代替生成树协议的协议，这两种技术都正处在起步阶段。在这种新形势下，用户和服务提供商对生成树协议又会有新的需求。作为生成树协议的集大成者，MSTP本身的发展已经近乎完美，不仅具有VLAN认知能力，可以实现负载均衡，可以实现类似RSTP的端口状态快速切换，可以捆绑多个VLAN到一个实例中以降低资源占用率等等。而最难能可贵的是MSTP还可以很好地向下兼容STP/RSTP协议。

2 需求分析

1.实验室网络冗余模块在设计时由于采用了双核心交换技术，所以在具体实施时该网络部分会产生环路，进而在网络系统运行之后产生广播风暴。

2.双核心交换技术本身是为了冗余备份增加网络带宽，但随之也不得不考虑到链路冗余问题。所以要完美地设计核心交换模块的链路冗余，使得在提高网络带宽实现负载均衡的同时又可以避免网络环路所带来的广播风暴，保障冗余备份的实现。

3 骨干网设计

（1）为了保障二层链路的冗余，在骨干区域中核心交换机上使用MSTP技术，并实现交换机和链路的负载均衡。

（2）为了保障三层链路的冗余，在骨干区域中的核心交换机上使用VRRP技术，保障每个网段数据流实现冗余，并与MSTP技术相结合使用，全责流量的负载均衡和链路的冗余。

（3）在下行与接入层交换相连的时候，使用链路聚合技术，不但实现链路带宽的增大，防止阻塞，而且还可以实现负载均衡。

（4）在路由功能方面，在核心交交换机上使用OSPF动态路由协议，并将骨干区域作用OSPF的骨干区域，实现成为其它区域的中转区域。

4 拓扑图设计

拓扑设计在核心模块用了两台三层交换机，连到同一台路由器，因为路由器的两个端口不可能在同一网段，因此不必要担心产生广播风暴。往上的边缘架了一台防火墙作为出口，保障了整个内网的安全性。往下接入使用两台二层交换机，分别与核心层的两台三层交叉互连，实现链路冗余。如图4-1所示。

图4-1 核心网络拓扑图

5 网络配置

5.1 路由交换的配置

基本的路由交换配置操作，另要划分两个VLAN（VLAN2和VLAN3）、OSPF的启动、生成树。

5.2 端口聚合

端口聚合也叫以太通道（Ethernet channel），主要是用于交换机之间的连接。为避免二层的环路产生，当有多条冗余链路出现在两个交换机之间的时候，除了保留一条链路外，其他几条链路会被STP所关闭。由于STP的链路切换会很慢，所以这样做又失去了路径冗余意义。而使用端口聚合的话，交换机会把一组物理端口联合起来，作为一个逻辑的通道，也就是channel－group，这样交换机就会认为这个逻辑通道只是一个端口。端口聚合具有几个技术优点：A.增加带宽，带宽相当于组成组的端口的带宽总和。B.增加冗余，只要组内不是所有的端口都处于关闭状态，两个交换机之间仍然可以继续通信。C.负载均衡，可以在组内的端口上配置，使流量可以在这些端口上自动进行负载均衡。

5.3 MSTP与VRRP的结合

多生成树（MST）使用修正的快速生成树（RSTP）协议，叫做多生成树协议（MSTP）。而虚拟路由器冗余协议，简称VRRP，是一种LAN接入设备备份协议。采用MSTP与VRRP相结合的技术实现了链路冗余和负载均衡的功能，实现了网络系统的高可用性。

6 结束语

从实验室网络的功能需求来看，学校实验室希望建设一个高速、可靠的网络系统。尤其像其中的视频会议、网络电话等功能需求，都要求能有一个强大的网络运行系统，而这样强大的网络运行系统无疑最需要一个强大的核心模块来支撑。而通过本次设计研究，可以看到高冗余网络给我们带来的体验，就是在网络设备、链路发生中断或者变化的时候，用户几乎感觉不到。

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