概述

隨著互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，人們的工作、學(xué)習(xí)、生活已經(jīng)越來越依靠于網(wǎng)絡(luò)和通訊。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可靠工作與否已經(jīng)越來越與人們的正常的生產(chǎn)、生活秩序息息相關(guān)。作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的核心設(shè)備之一??以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備來說，在面臨著越來越多的數(shù)據(jù)處理量需求的同時(shí)，人們也對其提出了不斷增強(qiáng)可靠性、提高設(shè)備無故障運(yùn)行時(shí)間的要求。正因如此，華為3Com公司的Quidway S3500/3000系列高性能以太網(wǎng)交換機(jī)以高可靠性、高可用性作為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)，通過硬件、軟件設(shè)計(jì)上采取各種措施，提供了多種高可靠性的系統(tǒng)方案。

冗余電源

Quidway S3500/3000系列以太網(wǎng)交換機(jī)提供了RPS電源備份接口，可以對設(shè)備提供一對一的電源備份和保護(hù)，也可以以一路直流電源對多臺(tái)支持RPS接口的設(shè)備進(jìn)行備份和保護(hù)。

生成樹（STP/RSTP/MSTP）

Quidway S3500/3000系列以太網(wǎng)交換機(jī)支持STP/RSTP/MSTP生成樹協(xié)議。

生成樹協(xié)議主要用來建立和維護(hù)局域網(wǎng)的拓?fù)洌h(huán)連接導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴，并且提供網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涞娜哂鄠浞莨δ?，平時(shí)作為備份的路徑被阻塞，當(dāng)主用路徑網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，能夠及時(shí)調(diào)整端口狀態(tài)，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/P>

生成樹協(xié)議的工作原理：網(wǎng)絡(luò)中的橋接設(shè)備根據(jù)設(shè)定的優(yōu)先值和MAC地址，確定最優(yōu)先的設(shè)備為網(wǎng)絡(luò)的根橋，根橋向外定時(shí)發(fā)送Config BPDU報(bào)文，每個(gè)收到該報(bào)文的交換機(jī)將報(bào)文內(nèi)容根據(jù)自身的配置和所把握的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行更新下發(fā)到其他端口，當(dāng)一個(gè)交換機(jī)從兩個(gè)或兩個(gè)以上端口接收到Config BPDU的時(shí)候就表明網(wǎng)絡(luò)中存在循環(huán)，保留其中一個(gè)端口為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，設(shè)置其余端口為阻塞狀態(tài)。

除了支持傳統(tǒng)的生成樹協(xié)議外，Quidway S3500/3000系列以太網(wǎng)交換機(jī)還支持IEEE 802.1w快速生成樹協(xié)議(RSTP)，以及802.1s多生成樹協(xié)議（MSTP）?？焖偕蓸鋮f(xié)議是生成樹協(xié)議的改進(jìn)，在原有功能的基礎(chǔ)上提高了網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的性能。傳統(tǒng)生成樹倒換時(shí)間為42s，從發(fā)現(xiàn)鏈路斷裂、數(shù)據(jù)中斷到數(shù)據(jù)恢復(fù)至少需要三十多秒的時(shí)間，而快速生成樹協(xié)議只需6～8秒的時(shí)間就可以將數(shù)據(jù)流切換到備份鏈路上。

802.1s多生成樹協(xié)議（MSTP）可以通過支持一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多個(gè)生成樹，這使治理員可以把VLAN流量分配給唯一的通路。網(wǎng)絡(luò)治理員只要為VLAN分配獨(dú)立的生成樹拓?fù)洌涂梢源_保兩個(gè)VLAN都能在網(wǎng)上順暢傳輸。這就可以起到均衡網(wǎng)絡(luò)流量，提高可靠性的作用。Quidway S3500/3000系列以太網(wǎng)交換機(jī)最大可以支持17個(gè)或者33個(gè)STP實(shí)例。

鏈路聚合（Link Aggregation ）

為了在以太網(wǎng)上獲得更高的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，Quidway S3500/3000系列以太網(wǎng)交換機(jī)提供了二層的端口鏈路聚合功能（基于標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3ad）。這樣在生成樹協(xié)議（STP）和其他二層協(xié)議上看，作了鏈路聚合的所有物理端口被視為同一個(gè)端口。在作了鏈路聚合的端口之間可以做冗余備份和負(fù)載分擔(dān)。

在實(shí)際應(yīng)用中，進(jìn)行聚合處理的端口等同于一個(gè)端口，任何轉(zhuǎn)發(fā)到聚合的端口上的報(bào)文會(huì)通過對源、目的地址的邏輯運(yùn)算來分布到聚合的不同端口上。即使是多播和廣播報(bào)文也不會(huì)被復(fù)制多份，也要通過對地址的邏輯計(jì)算，將流量平衡分配到不同的端口上。Quidway S3500/3000系列以太網(wǎng)交換機(jī)系統(tǒng)在二層和三層對硬件查表未命中的新地址進(jìn)行監(jiān)控。假如新地址是在聚合的端口上時(shí)，根據(jù)二層和三層的不同，使用MAC地址或ip地址進(jìn)行邏輯計(jì)算，根據(jù)邏輯的結(jié)果選擇相應(yīng)端口為轉(zhuǎn)發(fā)端口，發(fā)往該目的地址的幀將按照計(jì)算負(fù)載均衡后的結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)端口之間負(fù)載均衡和冗余保護(hù)，保證數(shù)據(jù)流不出現(xiàn)亂序現(xiàn)象。

VRRP冗余備份

Quidway S3500系列以太網(wǎng)路由交換機(jī)支持VRRP冗余備份協(xié)議。VRRP全稱為Virtual Router Redundency PRotocol(RFC2338)。簡單來說，VRRP是一種容錯(cuò)協(xié)議，保證了當(dāng)主機(jī)的下一跳路由器壞掉時(shí)，可以及時(shí)由另一臺(tái)路由器來代替，從而保持通訊的連續(xù)性和可靠性。通常，在主機(jī)上設(shè)置一條缺省路由（配置缺省網(wǎng)關(guān)即會(huì)產(chǎn)生該缺省路由），下一跳指向一個(gè)路由器，從而實(shí)現(xiàn)了主機(jī)與外部網(wǎng)絡(luò)的通信，但當(dāng)主機(jī)的缺省路由器故障時(shí)，主機(jī)就會(huì)無法與外部網(wǎng)絡(luò)通訊。而啟動(dòng)VRRP之后，主機(jī)的缺省路由器的IP地址其實(shí)是一個(gè)VRRP虛擬路由器的IP地址。這個(gè)VRRP虛擬路由器由一個(gè)主路由器(Master)和一個(gè)或若干個(gè)備份路由器(Backup)組成，主路由器實(shí)現(xiàn)真正的轉(zhuǎn)發(fā)功能。當(dāng)主路由器發(fā)生故障時(shí)，備份路由器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行選舉程序，選出新的主路由器來負(fù)責(zé)進(jìn)行三層流量的轉(zhuǎn)發(fā)。通過適當(dāng)?shù)腣RRP網(wǎng)絡(luò)配置，Quidway S3500系列以太網(wǎng)路由交換機(jī)還可以在實(shí)現(xiàn)路由故障備份的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)三層流量的負(fù)載均擔(dān)功能。Quidway S3500系列以太網(wǎng)路由交換機(jī)最大支持256組VRRP虛擬路由器。

正常工作時(shí)，兩臺(tái)路由交換機(jī)互為熱備份，實(shí)現(xiàn)流量均分；一旦發(fā)生故障，備份路由交換機(jī)變成為Master，所有流量都被路由到該路由交換機(jī)的端口。

等價(jià)路由（ECMP）

除了從設(shè)備級支持三層轉(zhuǎn)發(fā)容錯(cuò)協(xié)議VRRP之外，Quidway S3500系列以太網(wǎng)路由交換機(jī)還支持等價(jià)路由（ECMP）。等價(jià)路由即為到達(dá)同一個(gè)目的IP或者目的網(wǎng)段存在多條Cost值相等的不同路由路徑，當(dāng)設(shè)備支持等價(jià)路由時(shí)，發(fā)往該目的IP或者目的網(wǎng)段的三層轉(zhuǎn)發(fā)流量就可以通過不同的路徑分擔(dān)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡，并在其中某些路徑出現(xiàn)故障時(shí)，由其它路徑代替完成轉(zhuǎn)發(fā)處理，實(shí)現(xiàn)路由冗余備份功能。

不僅從軟件上，而且從硬件上也支持等價(jià)路由是Quidway S3500系列以太網(wǎng)路由交換機(jī)與業(yè)界類似產(chǎn)品相比顯著的優(yōu)點(diǎn)。以前部分路由交換機(jī)雖然也宣稱支持等價(jià)路由，但實(shí)際上只是從軟件上支持，對軟件轉(zhuǎn)發(fā)的報(bào)文可以使用等價(jià)路由，但對于由硬件直接轉(zhuǎn)發(fā)的報(bào)文，則只能從一條固定路徑轉(zhuǎn)發(fā)。而Quidway S3500系列以太網(wǎng)路由交換機(jī)從硬件上也實(shí)現(xiàn)了等價(jià)路由的支持，真正實(shí)現(xiàn)了硬件三層轉(zhuǎn)發(fā)流量的負(fù)載分擔(dān)與路由冗余備份。

Quidway S3500系列以太網(wǎng)路由交換機(jī)最大支持4條等價(jià)路由，并且不論RIP、OSPF等路由協(xié)議產(chǎn)生的路由，還是靜態(tài)配置路由，不論是網(wǎng)段路由還是主機(jī)路由，甚至缺省路由，都可以支持等價(jià)路由。

Quidway S3500系列以太網(wǎng)路由交換機(jī)在支持等價(jià)路由、實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的同時(shí)，還能很好地保證報(bào)文的有序性。通過數(shù)據(jù)流的目的IP地址和源IP地址進(jìn)行計(jì)算，Quidway S3500系列以太網(wǎng)路由交換機(jī)可以保證同一個(gè)IP轉(zhuǎn)發(fā)流都從同一個(gè)路由路徑被轉(zhuǎn)發(fā)出去，從而保證了整個(gè)端到端網(wǎng)絡(luò)的路由報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的有序性，避免了TCP全局同步等問題的發(fā)生。

策略路由（PBR）

Quidway S3500系列以太網(wǎng)路由交換機(jī)支持高性能的策略路由。策略路由（Policy-Based Routing，簡稱PBR）是目前越來越多的路由器或三層交換機(jī)設(shè)備正在支持的一項(xiàng)路由擴(kuò)展功能，支持策略路由的設(shè)備不僅能以報(bào)文的目的IP地址為依據(jù)來進(jìn)行路由選擇，還可以以報(bào)文的源IP地址、源MAC地址、報(bào)文大小、報(bào)文進(jìn)入的端口、報(bào)文類型、報(bào)文的VLAN屬性等等其它擴(kuò)展條件來選擇路由。通過合理的路由策略設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的負(fù)載均衡，充分利用路由設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)路由、交換設(shè)備之間的冗余備份功能，同時(shí)提供各種可以區(qū)分的服務(wù)等級，為不同用戶提供不同的QoS服務(wù)。策略路由是設(shè)置在接收報(bào)文接口而不是發(fā)送接口。Quidway S3500系列以太網(wǎng)路由交換機(jī)可以很好地支持策略路由功能，并且可以將路由下一跳重定向到某個(gè)物理端口，或者某個(gè)下一跳IP地址。

下圖說明了Quidway S3500系列以太網(wǎng)路由交換機(jī)支持策略路由的組網(wǎng)實(shí)例。用戶網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)對等的負(fù)責(zé)路由接入的Quidway S3500系列以太網(wǎng)路由交換機(jī)設(shè)備，兩臺(tái)設(shè)備的主要功能不同，一臺(tái)主要負(fù)擔(dān)用戶私有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的各種服務(wù)器訪問需求，一臺(tái)主要作為接入Internet的出口。通過適當(dāng)?shù)穆酚刹呗耘渲?，根?jù)源或目的IP地址策略指定不同的路由設(shè)備，選擇不同的上網(wǎng)通路，從而使網(wǎng)絡(luò)流量根據(jù)網(wǎng)絡(luò)治理者制定的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)。并且通過策略路由的路由備份功能可以在一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)方便地將流量平滑切換到另一臺(tái)設(shè)備，保證用戶訪問內(nèi)部服務(wù)器和外部網(wǎng)站業(yè)務(wù)的不中斷性。

圖 1             策略路由組網(wǎng)實(shí)例

總結(jié)

綜上所述，Quidway S3500/3000系列以太網(wǎng)交換機(jī)從硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上都提供了完善的系統(tǒng)可靠性保證方案，通過這些方法的合理組合運(yùn)用，可以保證網(wǎng)絡(luò)在各種不同的網(wǎng)絡(luò)流量情況下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高可靠性和可用性，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的負(fù)載均衡，提高網(wǎng)絡(luò)的整體運(yùn)行效率。