城域網中的二層保護技術

2019-11-04 22:15:29

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供稿：網友

　　隨著以太網在城域網中的廣泛應用，非凡是在PPPoE接入模式中和Vlan類型的VPN應用模式中，二層網絡的規模越來越大，常用的生成樹技術在擴展性和收斂速度上存在問題。愛立信推出的ESRP和EAPS技術可以很好地解決這些問題。其中ESRP常用于接入層和匯聚層之間；而EAPS常用于環形主干，ESRP也用于雙星形的主干網。由于ESRP和EAPS的應用環境是標準的以太網，并且不需要網絡中所有的交換機支持上述技術，因此和類似的技術相比，ESRP和EAPS具備更大的靈活性。

以太網交換機是城域網中廣泛部署的接入設備，Vlan技術在城域網以太網環境中發揮了重要的作用；在住宅接入網中，在對大量用戶進行匯聚時，通過劃分Vlan將用戶分隔到不同網段中，可以減小廣播域，提高網絡性能，減少用戶間的相互影響（如PPPoE的接入環境）；在企業網的接入中，通過VlanTrunking可以實現多辦公地點的互連，實現二層的VPN連接功能。

Vlan技術在商用網絡中的應用受到以太網這種二層技術本身的局限，主要表現在故障收斂速度較慢。

在第三層ip層面，是靠路由協議來維護冗余鏈路的。當三層交換機或路由器發現鏈路失效時，會觸發路由信息的更新，很快傳遞到全部網絡，各網絡設備進行新的路徑計算，避開失效鏈路，實現網絡的收斂。

在第二層，是靠STP（生成樹）技術來維護冗余鏈路的。STP通過拓撲計算，將各交換機（網橋）的多個可用端口打開和關閉一些，防止網絡環路的產生。當出現鏈路失效時，交換機通過BPDU報文的傳播發現鏈路故障（此過程可能會經過20秒的Timeout時間），STP需要重新計算指定端口、指定網橋甚至根網橋，計算結束后打開相應的端口，原來被STP關閉的端口進入轉發狀態要經過一個4到30秒的Forward Delay才能開始轉發報文。

在城域網中向企業提供Vlan互連業務，或向用戶提供以太網接入時，假如接入交換機到上級匯聚交換機是單歸連接，可以不考慮冗余的支持，因為沒有第二條鏈路可用。但當采用雙歸連接時（即用戶交換機有兩條鏈路分別接到上游的兩臺交換機），如何縮短從主用鏈路切換到備用鏈路的時間成為提高服務水平和客戶滿足度的要害問題。

IETF開發了VRRP（虛擬路由器冗余協議）來解決用戶接入的鏈路選擇。當接入交換機到主用交換機的鏈路失效時，備用交換機在下游鏈路上將收不到主用交換機發來的Hello報文，確定出現了鏈路失效，備用交換機向接入交換機發出一條ＡＲＰ消息，宣告自己的端口擁有VIP和其MAC。對于接入交換機而言，它認為主用交換機的路由接口轉移到了自己的備用端口上，此后，用戶的報文中的目的IP和MAC地址對應的交換機物理端口指向了備用鏈路，連接恢復正常。

VRRP的保護時間由VRRP的Hello報文的Dead時間決定，一般切換時間在1~3秒之間。

VRRP雖然可以對用戶的默認網關路由進行保護，但該保護是基于ＩＰ路由實現的。假如傳送的是純二層網絡業務，如Vlan Trunking、PPPoE，VRRP就幫不上忙了。

針對這項挑戰，愛立信公司在城域網中部署了兩種新的鏈路保護技術：ESRP（以太網備用路由器協議）和EAPS（以太網自動保護切換）。

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