什么是核心交换机的链路聚合、冗余、堆叠、热备份
交换机冗余机制介绍
SF精英集训营第二组
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交换网络冗余技术
• 硬件方面：
• 1、电源冗余 • 2、引擎冗余 • 3、模块冗余 • 4、设备堆叠 • 软件方面： • 1、生成树协议 • 2、EtherChannel • 3、HSRP
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引擎冗余
• 交换机引擎是交换机的生命线，引擎出现故障，交换机就无法正常 工作。引擎也可扩充交换机的功能，如MLS-SE多层交换引擎。
• Catalyst 4500、Catalyst 6500 • 思科(Catalyst)一共设计了5代引擎： Supervisor Engine • 使用引擎冗余可减少再部署一台交换机
• 双引擎是核心层必备的冗余措施。
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模块冗余
• 接口、模块是交换机承载数据流的最直接部件，同时也是容易损坏 的一个部件。
• 交换机通过比较丌同端口接收到BPDU内的PC(根路径开销)来确定 根端口，拥有根路径开销最小者，就是根端口。
• 在一个STP网络中，某端口到根桥累计的路径开销就是通过所经过 的各个桥上的各端口的路径开销累加而成，这个值叫做根路径开销。
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链路聚合技术介绍
链路聚合技术介绍一、聚合原理链路聚合技术是一种将多个物理链路组合成一个逻辑链路的方法，以提高网络的带宽和可靠性。
通过链路聚合，可以将多个物理链路捆绑在一起，形成一个聚合链路，从而提供更高的带宽和冗余性。
二、聚合类型链路聚合可以根据不同的标准进行分类。
根据聚合链路的动态性，可以分为静态聚合和动态聚合。
静态聚合是指预先配置好的聚合链路，而动态聚合则是指根据网络状况动态调整的聚合链路。
根据聚合链路的实现方式，可以分为以太网聚合和IP层聚合。
三、聚合优势链路聚合技术具有以下优势：1. 提高带宽：通过将多个物理链路组合在一起，可以提供更高的带宽，满足高带宽应用的需求。
2. 增加冗余性：通过捆绑多个物理链路，可以提供冗余性，确保网络的高可用性。
3. 简化网络管理：通过链路聚合，可以将多个物理链路统一管理，简化网络管理的复杂性。
四、聚合协议链路聚合通常使用以下协议：1. LACP（Link Aggregation Control Protocol）：是一种用于动态建立链路聚合的协议，通过LACP协议，可以自动发现可用的物理链路并建立聚合链路。
2. LAG（Link Aggregation Group）：是一种静态配置的链路聚合方式，需要在网络设备上手动配置LAG参数，以建立聚合链路。
五、聚合实现链路聚合的实现需要考虑以下几个方面：1. 确定聚合方式：根据实际需求选择静态聚合或动态聚合方式。
2. 选择物理链路：选择可用的物理链路进行聚合。
3. 配置聚合参数：根据所选的聚合方式和物理链路，配置相应的聚合参数，如MAC地址、IP地址等。
4. 测试聚合链路：在配置完成后，需要对聚合链路进行测试，确保其正常工作。
六、聚合模式常见的链路聚合模式包括负载均衡和主备两种模式。
在负载均衡模式下，数据流量会被均匀分配到各个物理链路上，以充分利用带宽资源。
在主备模式下，主链路用于数据传输，备链路则作为主链路的备份，以提高网络的可靠性。
核心交换机的链路聚合、冗余、堆叠、热备份是什么？
核心交换机的链路聚合、冗余、堆叠、热备份是什么？什么是核心交换机的链路聚合、冗余、堆叠、热备份，今天我们一起来了解这些专业术语！链路聚合是将两个或更多数据信道结合成一个单个的信道，该信道以一个单个的更高带宽的逻辑链路出现。
链路聚合一般用来连接一个或多个带宽需求大的设备，例如连接骨干网络的服务器或服务器群。
它可以用于扩展链路带宽，提供更高的连接可靠性。
1、举例公司有2层楼，分别运行着不同的业务，本来两个楼层的网络是分开的，但都是一家公司难免会有业务往来，这时我们就可以打通两楼之前的网络，使具有相互联系的部门之间高速通信。
如下图：如上图所示，SwitchA和SwitchB通过以太链路分别都连接VLAN10和VLAN20的网络，且SwitchA和SwitchB 之间有较大的数据流量。
用户希望SwitchA和SwitchB之间能够提供较大的链路带宽来使相同VLAN间互相通信。
同时用户也希望能够提供一定的冗余度，保证数据传输和链路的可靠性。
创建Eth-Trunk接口并加入成员接口，实现增加链路带宽，2台交换机分别配置Eth-Trunk1 分别将需要通信的3条线路的端口加入Eth-Trunk1，设置端口trunk，允许相应的vlan通过；这样两楼的网络就可以正常通信了。
2、实现配置步骤：在SwitchA上创建Eth-Trunk1并配置为LACP模式。
SwitchB配置过程与SwitchA类似，不再赘述system-view[HUAWEI] sysname SwitchA[SwitchA]interface eth-trunk 1[SwitchA-Eth-Trunk1] mode lacp[SwitchA-Eth-Trunk1] quit配置SwitchA上的成员接口加入Eth-Trunk。
SwitchB配置过程与SwitchA 类似，不再赘述[SwitchA] interface gigabitethernet 0/0/1[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] eth-trunk 1[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] quit[SwitchA] interface gigabitethernet0/0/2[SwitchA-GigabitEthernet0/0/2] eth-trunk 1[SwitchA-GigabitEthernet0/0/2] quit[SwitchA] interface gigabitethernet0/0/3[SwitchA-GigabitEthernet0/0/3] eth-trunk 1[SwitchA-GigabitEthernet0/0/3] quit在SwitchA上配置系统优先级为100，使其成为LACP主动端[SwitchA] lacp priority 100在SwitchA上配置活动接口上限阈值为2[SwitchA] interface eth-trunk 1[SwitchA-Eth-Trunk1] max active-linknumber 2[SwitchA-Eth-Trunk1] quit在SwitchA上配置接口优先级确定活动链路[SwitchA] interface gigabitethernet0/0/1[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] lacp priority 100[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] quit[SwitchA] interface gigabitethernet0/0/2[SwitchA-GigabitEthernet0/0/2] lacp priority 100[SwitchA-GigabitEthernet0/0/2] quit 链路冗余为了保持网络的稳定性，在多台交换机组成的网络环境中，通常都使用一些备份连接，以提高网络的效率、稳定性，这里的备份连接也称为备份链路或者冗余链路。
关于链路聚合的基本概念
关于链路聚合的基本概念
链路聚合（Link Aggregation）是一种网络技术，可以将多个物理链路（也称为端口）组合成一个逻辑链路，提供更高的带宽和冗余性。
基本概念如下：
1. 物理链路：指计算机网络中的实际连接，通过网线或光纤等物理媒介实现。
2. 逻辑链路：由多个物理链路组合而成的虚拟链路，具有更大的传输能力。
逻辑链路可以看作是多个物理链路的集合。
3. 链路聚合组：由多个物理链路组成的逻辑链路的集合。
每个链路聚合组都有唯一的标识符，称为聚合组编号（Aggregate Group Identifier）。
4. 聚合组成员：属于同一个链路聚合组的物理链路。
通过链路聚合，可以将多个物理链路合并成一个逻辑链路，实现带宽的叠加效果，增加网络的吞吐量和性能。
链路聚合还提供冗余性，即当某个物理链路发生故障时，其他链路可以接管数据传输，确保网络的可靠性。
在链路聚合中，有多种聚合协议可供选择，如LACP（Link Aggregation Control Protocol）和PAGP（Port Aggregation Protocol）。
这些协议允许网络设备之
间进行链路聚合的协调和管理，确保链路聚合的正常运行。
链路聚合还可以分为静态链路聚合和动态链路聚合两种方式，具体应用根据实际需求而定。
弱电工程中经典的三层网络系统结构：接入层、汇聚层、核心层
弱电工程中经典的三层网络系统结构：接入层、汇聚层、核心层我们经常会听到以下网络术语，核心层、汇聚层、接入层，那么到底是什么是核心层、汇聚层、接入层呢？三层网络拓扑结构在安防工程中的应用我们举一个比较实际的例子，比如说一个大学，其用户数至少几千人，其网络机房中的网络设备，如核心交换机、路由器、防火墙等设备共同组成的区域可以看做是核心层，每个楼层中的交换机等设备可以看做是接入层，而连接接入层和核心层之间的区域就是汇聚层，当然，这种解释比较笼统，我们来看一下更详细的解释。
三层交换式网络拓扑结构双冗余热备份网络拓扑结构核心层及其功能：网络主干部分称为核心层，核心层的主要目的在于通过高速转发通信，提供快速，可靠的骨干传输结构，因此核心层交换机应拥有更高的可靠性，性能和吞吐量。
核心层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输,骨干层设计任务的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输。
网络的控制功能最好尽量少在骨干层上实施。
核心层一直被认为是所有流量的最终承受者和汇聚者，所以对核心层的设计以及网络设备的要求十分严格。
核心层设备将占投资的主要部分。
核心层交换机一般采用高档的3层交换机，这类交换机具有很高的交换背板带宽和较多的高速以太网端口或光纤端口。
采用机箱式模块化设计，机箱中可承载管理模块、光端口模块、高速电口模块、电源等，具有很高的背板容量。
汇聚层及其功能：将位于接入层和核心层之间的部分称为分布层或汇聚层，汇聚层交换层是多台接入层交换机的汇聚点，它必须能够处理来自接入层设备的所有通信量，并提供到核心层的上行链路，因此汇聚层交换机与接入层交换机比较，需要更高的性能，更少的接口和更高的交换速率。
汇聚层主要承担的基本功能有：1、汇接接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发和交换；我们经常会听到以下网络术语，核心层、汇聚层、接入层，那么到底是什么是核心层、汇聚层、接入层呢？我们举一个比较实际的例子，比如说一个大学，其用户数至少几千人，其网络机房中的网络设备，如核心交换机、路由器、防火墙等设备共同组成的区域可以看做是核心层，每个楼层中的交换机等设备可以看做是接入层，而连接接入层和核心层之间的区域就是汇聚层，当然，这种解释比较笼统，我们来看一下更详细的解释。
交换机链路聚合负载分担模式
交换机链路聚合负载分担模式交换机链路聚合（Link Aggregation）是一种网络技术，旨在提高网络性能和可靠性。
通过将多个物理链路绑定为一个逻辑链路，链路聚合可以实现负载分担和冗余备份。
本文将从什么是链路聚合、链路聚合的负载分担模式以及其优点和应用领域等方面展开阐述。
一、什么是链路聚合链路聚合是一种将多个物理链路组合成一个逻辑链路的技术。
在传统的以太网交换机中，每个链路只能通过一条物理链路与网络连接，而链路聚合技术通过将多个物理链路绑定到一个逻辑链路上，实现了链路的冗余备份和负载分担。
链路聚合能够提高带宽利用率、增加网络可靠性，并且能够无缝地集成到现有的网络架构中。
二、链路聚合的负载分担模式链路聚合可以使用不同的负载分担模式，以实现对流量的分布和负载均衡。
常见的负载分担模式有以下几种：1. 传统哈希算法（Traditional Hashing）传统哈希算法是基于数据包的源IP地址和目的IP地址，以及端口号等信息计算哈希值，然后将数据包分配到相应的链路上。
这种方式能够实现精确的负载分担效果，但当网络流量分布不均匀时，可能导致某些链路被过载。
2. 源IP哈希算法（Source IP Hashing）源IP哈希算法仅根据数据包的源IP地址来计算哈希值，并将其分配到相应的链路上。
这种方式适用于对称负载均衡，并且可以将同一源IP地址的数据包都发送到同一链路上。
3. 会话持久性（Session Persistence）会话持久性模式根据数据包的某些属性（如源IP地址、目的IP地址和端口号等）将数据包一直发送到同一链路上，以维持会话的持续性。
这种模式适用于需要保持会话状态的应用场景，如Web应用负载均衡。
4. 轮询模式（Round-robin）轮询模式是将数据包依次发送到不同的链路上，实现对流量的均衡分担。
这种模式简单易实现，但在流量分布不均匀时可能导致某些链路被过载。
5. 链路状态检测（Link Status Detection）链路状态检测模式是根据链路的状态信息决定将数据包发送到哪个链路上。
什么是核心交换机的链路聚合、冗余、堆叠、热备份
什么是核心交换机的链路聚合、冗余、堆叠、热备份我们前面曾多次提到对于核心交换机的选择，大家可能对于核心交换机的背板带宽、包转发率都已经有所了解，然而核心交换机主要选择并不止这些参数，还需要看链路聚合、冗余、堆叠、热备份等这些功能，这些功能非常重要，决定了核心交换机在实际应用中的性能、效率、稳定性等，我们一起来了解下。
一、链路聚合是将两个或更多数据信道结合成一个单个的信道，该信道以一个单个的更高带宽的逻辑链路出现。
链路聚合一般用来连接一个或多个带宽需求大的设备，例如连接骨干网络的服务器或服务器群。
它可以用于扩展链路带宽，提供更高的连接可靠性。
1、举例公司有2层楼，分别运行着不同的业务，本来两个楼层的网络是分开的，但都是一家公司难免会有业务往来，这时我们就可以打通两楼之前的网络，使具有相互联系的部门之间高速通信。
如上图所示，SwitchA和SwitchB通过以太链路分别都连接VLAN10和VLAN20的网络，且SwitchA和SwitchB之间有较大的数据流量。
用户希望SwitchA和SwitchB之间能够提供较大的链路带宽来使相同VLAN间互相通信。
同时用户也希望能够提供一定的冗余度，保证数据传输和链路的可靠性。
创建Eth-Trunk接口并加入成员接口，实现增加链路带宽，2台交换机分别配置Eth-Trunk1 分别将需要通信的3条线路的端口加入Eth-Trunk1，设置端口trunk，允许相应的vlan通过；这样两楼的网络就可以正常通信了。
2、实现配置步骤：在SwitchA上创建Eth-Trunk1并配置为LACP模式。
SwitchB配置过程与SwitchA 类似，不再赘述<HUAWEI> system-view[HUAWEI] sysname SwitchA[SwitchA] interface eth-trunk 1[SwitchA-Eth-Trunk1] mode lacp[SwitchA-Eth-Trunk1] quit配置SwitchA上的成员接口加入Eth-Trunk。
交换机网络中的冗余链路技术
交换机网络中的冗余链路技术网络中的冗余链路也叫备份链路。
当主链路出现故障时，会自动启动备份链路，以保障网络的通畅。
它能够为网络带来健全性，稳定性和可靠性等好处由于备份链路会出现环路从而导致广播风暴，多帧复制及MAC地址表的不稳定等。
为此我们在交换机网络中还要采取生成树协议。
生成树协议主要是通过在交换机网络中选择一条最短短路径作为主路径，而其它的则作为备份链路。
当开启了生成树协议时，备份链路会自动关闭;而当主链路出现故障时，备份链路又会自动开启，以保证网络通信正常。
因此在使用了生成树协议后，交换机网络中就不会出现环路问题了。
生成树协议定义的几个名词：根交换：在交换机网络中，要指定某一交换机为参照物，即根交换。
根交换机的选择是通过交换机的优先级来进行的。
每个交换机都有优先级，默认的为32768。
数值越小，优先级越高!指定端口：根交换机上的所以端口根端口：除根交换机上的端口外，与根交换机相连的交换机上的端口的优先级最高的端口为根端口。
最短路径选择：1)根据本交换机到根交换机的带宽大小(路径开销)来比较：带宽小的优先2)根据中间连路中的交换机的MAC地址(桥ID)来判断：MAC地址越小的优先级越高3)比较接收者的端口号优先级：当中间交换机选择了之后，要选择本交换机到中间交换机的最短路径：在中间交换机的端口中，端口优先级高的越优先。
4)比较接收者的端口号：当接收者的端口优先级都相同时，哪个端口号最小哪个优先级最高。
生成树协议的配置：1)开启生成树协议并指定协议的类型：S(config)# spanning-treeS(config)# spanning-tree mode { stp | rstp }2)配置交换机的优先级，选择根交换机：S(config)# spanning-tree priority<0~61440>(4096的倍数)3)配置交换机端口的优先级：S(config)# int fa0/ fa-idS(config-if)# spanning-tree port-priority<0~240>(16的倍数)4)配置交换机端口路径开销：S(config)# int fa0/ fa-idS(config-if)# spanning-tree cost cost(开销花费1～200 000 000)由于生成树协议有一个等待转发和学习的过程，所以有三个时间段的延时(20秒15秒15秒)，为此又出了快速生成协议(Rstp),Rstp 的配置方式也STP的配置方法一样。
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什么是核心交换机的链路聚合、冗余、堆叠、热备份
我们前面曾多次提到对于核心交换机的选择，大家可能对于核心交换机的背板带宽、包转发率都已经有所了解，然而核心交换机主要选择并不止这些参数，还需要看链路聚合、冗余、堆叠、热备份等这些功能，这些功能非常重要，决定了核心交换机在实际应用中的性能、效率、稳定性等，我们一起来了解下。
一、链路聚合
是将两个或更多数据信道结合成一个单个的信道，该信道以一个单个的更高带宽的逻辑链路出现。
链路聚合一般用来连接一个或多个带宽需求大的设备，例如连接骨干网络的服务器或服务器群。
它可以用于扩展链路带宽，提供更高的连接可靠性。
1、举例
公司有2层楼，分别运行着不同的业务，本来两个楼层的网络是分开的，但都是一家公司难免会有业务往来，这时我们就可以打通两楼之前的网络，使具有相互联系的部门之间高速通信。
如上图所示，SwitchA和SwitchB通过以太链路分别都连接VLAN10和VLAN20的网络，且SwitchA和SwitchB之间有较大的数据流量。
用户希望SwitchA和SwitchB之间能够提供较大的链路带宽来使相同VLAN间互相通信。
同时用户也希望能够提供一定的冗余度，保证数据传输和链路的可靠性。
创建Eth-Trunk接口并加入成员接口，实现增加链路带宽，2台交换机分别配置Eth-Trunk1 分别将需要通信的3条线路的端口加入Eth-Trunk1，设置端口trunk，允许相应的vlan通过；这样两楼的网络就可以正常通信了。
2、实现配置步骤：
在SwitchA上创建Eth-Trunk1并配置为LACP模式。
SwitchB配置过程与SwitchA 类似，不再赘述<HUAWEI> system-view
[HUAWEI] sysname SwitchA
[SwitchA] interface eth-trunk 1
[SwitchA-Eth-Trunk1] mode lacp
[SwitchA-Eth-Trunk1] quit
配置SwitchA上的成员接口加入Eth-Trunk。
SwitchB配置过程与SwitchA类似，
不再赘述
[SwitchA] interface gigabitethernet 0/0/1
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] eth-trunk 1
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] quit
[SwitchA] interface gigabitethernet 0/0/2
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/2] eth-trunk 1
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/2] quit
[SwitchA] interface gigabitethernet 0/0/3
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/3] eth-trunk 1
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/3] quit
在SwitchA上配置系统优先级为100，使其成为LACP主动端[SwitchA] lacp priority 100
在SwitchA上配置活动接口上限阈值为2
[SwitchA] interface eth-trunk 1
[SwitchA-Eth-Trunk1] max active-linknumber 2 [SwitchA-Eth-Trunk1] quit
在SwitchA上配置接口优先级确定活动链路
[SwitchA] interface gigabitethernet 0/0/1
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] lacp priority 100
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] quit
[SwitchA] interface gigabitethernet 0/0/2
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/2] lacp priority 100
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/2] quit
二、链路冗余
为了保持网络的稳定性，在多台交换机组成的网络环境中，通常都使用一些备份连接，以提高网络的效率、稳定性，这里的备份连接也称为备份链路或者冗余链路。
三、交换机的堆叠
通过专有的堆叠电缆连接起来，可将多台交换机堆叠成一台逻辑交换机。
该逻辑交换机中的所有交换机共享相同的配置信息和路由信息。
当向逻辑交换机增加和减少单体交换机时不会影响其性能。
叠加的交换机之间通过两条环路连接起来。
交换机的硬件负责将数据包在双环路上做负载均衡。
环路在这里充当了这个大的逻辑交换机的背板的角色，在双环路都正常工作时，数据包在这台逻辑交换机上的传输率为32Gbps。
当一个数据帧需要传输时，交换机的软件会进行计算看哪条环路更可用，然后数据帧会被送到该环路上。
如果一条堆叠电缆出故障，故障两端的交换机都会侦测到该故障，并将受影响的环路断开，而逻辑交换机仍然可以以单环的状态工作，此时的数据包通过率为16Gbps。
交换机的堆叠采用菊花链方式，连接的方式参考下图。
堆叠增加交换机端口与带宽的稳定性。
四、热备份（HSRP）
核心交换机是整个网络的核心和心脏，如果核心交换机发生致命性的故障，将导致本地网络的瘫痪，所造成的损失也是难以估计的。
所以我们在选择核心交换机时，经常会看到有的核心交换机具有堆叠或热备份等功能。
对核心交换机采用热备份是提高网络可靠性的必然选择。
在一个核心交换机完全不能工作的情况下，它的全部功能便被系统中的另一个备份路由器完全接管，直至出现问题的路由器恢复正常，这就是热备份路由协议.
实现HSRP的条件是系统中有多台核心交换机，它们组成一个“热备份组”，这个组形成一个虚拟路由器。
在任意时刻，一个组内只有一个路由器是活动的，并由它来转发数据包，如果活动路由器发生了故障，将选择一个备份路由器来替代活动路由器，但是在本网络内的主机看来，虚拟路由器没有改变。
所以主机仍然保持连接，没有受到故障的影响，这样就较好地解决了核心交换机切换的问题。
为了减少网络的数据流量，在设置完活动核心交换机和备份核心交换机之后，只有活动核心交换机和备份核心交换机定时发送HSRP报文。
如果活动核心交换机失效，备份核心交换机将接管成为活动核心交换机。
如果备份核心交换机失效或者变成了活跃核心交换机，将由另外的核心交换机被选为备份核心交换机。
1、当某台接入层交换机到主核心交换机的线路出现故障，切换至备机，数据流走向
当接入层交换机1上联至核心交换机A的数据链路出现故障，导致接入层交换机1的数据链路切换至核心交换机B，但在切换期间接入层交换机1分丢6个数据包，如上图所示。
当服务器与核心交换机A之间主链路出现故障（如线路、网卡等），服务器主网卡切换至备用网卡上时，会丢6个数据包，但当主链路恢复以后，服务器会自动从备用网卡切换至主网卡，而这次切换时数据包不会丢失。
具体终端访问服务器的数据流走向如下图。