网关冗余技术
网关冗余
一、网关冗余（一）网关冗余的基本知识：路由器冗余技术可分为：动态冗余和静态冗余两种。
动态冗余不太合适，所以只讲静态冗余1、静态路由冗余：(1)HSRP 热备份路由协议(cisco专有协议）(2) VRRP 虚拟路冗余协议(3)GLBP网关负载均衡(二) HSRP 详解1、HSRP特征：(1)一组路由器组成一个虚拟路由器，虚拟路由器有自已的IP和MAC地址。
组号取值范围0--255。
建议将vlan id作为hsrp组的标识符。
(2)一个HSRP路由组需两台以上路由器，一个为活跃路由器，一个为备用路由器，其他的为成员路由器。
优先级高的为活跃路由器。
默认优先级为100，取值范围0--255。
优先级相同，IP地址值最大的获胜。
(3)HSRP路由器组中，活跃路由器和备用路由器之间互传HELLO消息以示存在。
且活跃路由器和备用路由器把hello消息传给所有的HSRP组中的路由器。
但成员路由器只接收活跃路由器和备用路由器的HELLO消息，但不响应。
(4)成员路由器只接转发发给自已的数据包，但不转发发送给虚拟路由器的数据包(5)所有客户端把数据包发给虚拟路由器。
虚拟路由器收到数据包后由活跃路由器转发数据包。
当活跃路由器出现故障后，备份路由器接替活跃路由器的工作。
备份路由器也出错时，成员路由器争当活跃路由器,以转发数据包。
2、HSRP虚MAC地址00 00 0c 07 ac 2f //这个虚拟MAC地址的组成为：00 00 0c 为厂商编码；07 ac 为hsrp周知标记；2f 为hsrp组标识符，用十六进制表示方法,此处则表示组号为47（十六进制2f转为十进制后的值）show ip arp可显示虚拟ip对应的虚拟mac地址。
show standby也可显示。
3、HSRP负载均衡（1）一个网段或一个VLAN可以有多个HSRP 组, 最多可有255个组（2）一个路由器可以是一个hsrp组中的活跃路由器，同时可为另一个HSRP组中的备用路由器或成员路由器。
冗余
2)HSRP（Hot Standby Routing Protocol）(私有协议）（在三层交换机与路由器上可以做）·HSRP是一种网关冗余协议，它通过在冗余网关之间共享协议和MAC，提供不间断的IP路径冗余。
·HSRP在2个或多个路由器间创建虚拟MAC和虚拟IP，其实就是将多台物理的路由器组合成一台虚拟路由器。
主机的网关设为此虚拟IP就可以了。
·HSRP的hello包包含priority(默认100)，hello间隔（默认3S），holdtime(默认10S),虚拟网关IP·HSRP的hello包发向组播地址224.0.0.2(所有路由器)·HSRP路由器的默认优先级是100，优先级相同的情况下比较IP地址，越大越优。
·一个HSRP组可以包含多台路由器，在一个稳定的组里面只有两台路由器发送hello 包，一台是active路由器，一台是备份路由器，其它路由器不发送hello包，但都处于监听状态。
·HSRP可以配置多个组，配多个组的目地是为了做负载分担·虚拟MAC地址：前40位固定(0000.0c)，将HSRP的组标识符换成十六进制，接到最后就可以了例如：HSRP组为47，换成十六进制是2fMAC地址前40位为0000.0c07.ac最后得到：0000.0c07.ac2f·HSRP状态：1、Initial All routers begin in the initial state, when HSRP is not running (初始状态,如果手动配置虚拟IP，直接跳到Listen状态）2、learn (没有收到hello包，没有虚拟ip地址,等待收到hello包)3、listen（收到hello包，有了虚拟ip地址,除了active和standby，其它路由器都是这个状态）4、speak (周期发送hello包，开始选active和standby router)5、Standby （没选到active的，除了active外优先级最高的router，会继续发hello包，只有一个）6、active （选到的转发的router，会继续发hello包，只有一个）例：R1、R2、R3运行路由协议，宣告所有接口。
多层交换技术理论篇
汇报人：2023-12-01•多层交换技术概述•多层交换技术基本原理•多层交换技术理论篇•VRRP实现网关冗余技术目•部署多层交换VRRP实现网关冗余实验•多层交换技术发展与趋势录01多层交换技术概述多层交换技术是一种基于网络通信协议的交换技术，它可以在不同的网络层上实现数据包的交换和路由。
多层交换技术可以同时处理多个网络层的通信协议，能够根据数据流的不同层次进行分类和转发，具有较高的灵活性和可扩展性。
定义与特点特点定义多层交换技术起源于20世纪90年代，当时随着互联网的快速发展，传统的路由器和交换机已经无法满足网络通信的需求，因此多层交换技术应运而生。
发展随着网络通信技术的不断进步，多层交换技术也在不断发展和完善，目前已经广泛应用于大型网络、数据中心和云计算等领域。
多层交换技术可以同时处理多个网络层的通信协议，能够根据数据流的不同层次进行分类和转发，具有较高的灵活性和可扩展性，同时还可以减少网络传输延迟和数据包丢失等问题。
优势多层交换技术的实现较为复杂，需要较高的技术水平和配置管理，同时也存在一些安全风险和漏洞，需要加强安全管理和维护。
不足02多层交换技术基本原理硬件交换也称为矩阵交换，是一种使用硬件设备实现数据交换的技术。
硬件交换具有高速、高效的特点，适用于大规模、高流量的网络环境。
软件交换也称为协议交换，是一种通过软件实现数据交换的技术。
软件交换具有灵活性和可扩展性，适用于多协议、多业务的需求。
硬件交换和软件交换基于路由器的多层交换通过路由器实现不同网络层之间的数据交换。
路由器可以识别IP地址和其他协议，并根据路由表将数据包转发到目标地址。
基于交换机的多层交换通过交换机实现不同网络层之间的数据交换。
交换机可以识别MAC地址和其他协议，并根据转发表将数据包转发到目标地址。
基于路由器的多层交换与基于交换机的多层交换的…路由器和交换机在多层交换中各有优缺点。
路由器具有更强的路由和协议支持能力，但性能相对较低；交换机具有更高的性能和更灵活的配置能力，但支持的协议和功能相对较少。
网关冗余
HSRP的基本配置
配置一个接口参加HSRP备份组
配置HSRP优先级
配置HSRP占先权 配置Hello消息计时器 配置HSRP端口跟踪 显示HSRP的状态
HSRP的基本配置
1.配置一个接口以参与HSRP备份组，成为HSRP的成员 Router (config –if)#standby group-number ip virtual-ip-address 2.配置路由器接口在组内的优先级(缺省为100) Rou(config –if) Standby group-number priority priority-number 3.配置同一个HSRP组中所有设备的抢占 Router (config –if) standby group-number preempt 4.配置HELLO消息计时器：前面讲过活跃路由器和备份路由器通过发送 HELLO消息来说明它现在的身份。 Router (config)#standby group-number timers hellotime holdtime ①. Hellotime:是以秒来计算的，来定义HELLO消息之间的间隔;默认是3秒 ②. Holdtime:是以秒来计算的，来定义活跃或是备份路由器在宣布失效之前 的时间，从1～255，缺省为10秒。也就是是说：路由器在 3个HELLO消息的 间隔内如果还是没有收到 HELLO 包，宣告现在这台路由器已经失效了。 要 恢复到缺省的备份计时器值：no standby group timers命令。
跟踪对象
• Standby命令可以跟踪接口或对象。 • 跟踪对象使用track命令定义。 – Track 编号 interface检查线路协议。 – Track 编号 ip route检查网络可达性(即是否存在该路由)。 – Track 编号 list定义更复杂的条件。 – Track 编号 rtr检查诸如IP SLA的参数等。
08-链路冗余与网关冗余v1.1
指定接口将被绑定到哪 个通道组
指定使用何种协议建立 EtherChannel（可选） 指定使用何种模式建立 EtherChannel
pagp
Prepare interface for PAgP protocol
Switch(config-if)#channel-group 2 mode ? active auto desirable on passive Enable LACP unconditionally
被动（Passive）
主动（Active）
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7
PAgP协议
PAgP协议能够工作在不同模式中，工作模式能够决定端口
组是否可以形成EtherChannel。 模式
开启（On） 关闭（Off）
描述
强制端口不使用PAgP而形成EtherChannel 防止端口形成EtherChannel 使得端口进入被动协商状态，如果端口接受到PAgP数据 包，那么就形成EtherChannel。但这种模式不会主动发 起协商。Auto是默认模式 使得端口利用PAgP主动进入EtherChannel的协商状态
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案例分析（1）
在总公司内网规模过大
时，我们在设计网络的 时候可能会采用三层架 构，这个时侯从分布层 到核心层的链路采用三 层可路由接口，为了提 高交换机间链路的带宽 和可靠性我们如何实现 呢？ 采用3层EtherChannel技 术来实现
2
本节大纲
链路冗余技术 – 部署以太网通道提高带宽和组 网弹性 网关冗余技术 – 网关冗余应用背景 – HSRP的工作原理 – HSRP的配置 – VRRP的工作原理 – VRRP的配置 网关冗余组网实验
船用嵌入式冗余智能网关的设计
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｈ ｍｂ ｄ ｅ ｅ ｕ ｄ ｎ ｙ ｓ ａ ｔｇ ｔ ｗａ ｎ ｂ ａ ｄ ｓｇ ｆｔ ｅｅ ｅ ｄ ｄ ｒ ｄ ｎ ａ ｃ ｍ ｒ ａ ｅ ｙ ｏ ｏ ｒ
Ｙ Ｎ Ｙ ｎ Ｗ Ａ ｎ ｙｎ Ｃｔ Ｎ Ｌ ｉ Ａ Ｇ ａ ｇ Ｎ Ｍａ ・ ｉ ｇ ＩＥ ｅ Ｉｓｉ ｔ Ｏ ｏ ｅ ｌ ｔ ｄＡ ｔｍａｉ Ｓ ａ ｇ ａ Ｊａ ｔｎ ｉ ｒｉ Ｓ ｒ ｎ ｔ ｕ ｅ ｆ ｗ ｒ ａ ｕｏ ｔ ｎ ｈ ｎ ｈ ｉ ｉ ｏ ｇＵｎｖ ｓ ｙ ｈ 培 ｔ Ｐ Ｐ ｎ ａ ｎ ｏ ｏ ｅ ｔ ａ ２ ｏ ３ Ｏｏ０
现场设备一级 ； 同时为了提高通信系统的可靠性 ，
冗余的设计也是不可缺少的。
片， 它是Ａ ｍ ｌ 司推 出的一款用 于工业 控制 的 ｔｅ 公 Ａ Ｍ９ 理 器 ， 基 于 Ａ Ｍ９ ０ Ｒ 处 它 Ｒ ２ Ｔ内 核， 作 在 工
１０ＭＨｚ ８ 频率 下 ， 运算 速 度高达 ２０ＭｔＳ 独 立 ０ Ｐ ， 的ｌ 指令 和 ｌ ６Ｋ ６Ｋ数据 ｃ ｈ ， 缓存 ， ａ ｅ写 ｃ 全功 能的 ＭＭＵ虚拟内存管理单元 ， 内部 的１ Ｂ Ｓ Ａ ６Ｋ Ｒ Ｍ和 １ ８Ｋ Ｏ 外 部总线接 口（ Ｂ ）最重 要的是 ２ ＢＲ Ｍ， Ｅ Ｉ， 其内含Ｅ Ｃ 以太 网控制器 ） 这就提高了集成 ＭＡ （ ， 度， 减少 了系统所需要的芯片数量 。
Ａ ￣ ｒ ｃ Ｔｈ ｅｉｎ ０ ｈ ｅｕ ｄ ｃ ｍａｔｇ ｔｗａ ｎｂ ａｄｂ ｔ ｅ ｈ Ｎ ｕ ｄＥｔ ｅｎ ｔ ｒ ｔ ｔ ｔａ ｔ ｅｄ ｓｇ ｆ ｅｒｄ ｎ ａ ｙｓ ｒ ａｅ ｙｏ ｏ ｒ ｅｗｅ ｎｔ ｅＣＡ ｂ ｓａ ｈ ｒ ｅ ｅｉ ｍ— ｔ ｎ ｎ ａ ｎ ｄ ｃｄ ｕ ｅ 、Ａ ｅ ｌａｉｎｐａ ｆｈ ｒ ｗａｅｉｔｒａ ｅｂ ｔ ｅ Ｉ ＲＭ ９ ０ ｎ ｈ ｒａｉ ｔ ｌ ｏ ｄ ｒ ｅｆｃ ｅｗｅｎ Ａ＇ ｚ ｏ ｎ ａ ｎ ｇｌ ２ ０ａ ｄｔ ｅＣＡＮ ｏ ｔｏｌ Ｃ ２ １ ｉｅ ． ｃ ｎｒ ｌｒＭ Ｐ ５ ０ｉ ｇｙ ｎ ｅ ｓ Ｔｈ ｏｔ ｒ ｓｇｖ ｎａｓ ｅｓｆ ｗａｅｉ ｉｅ ｌ ｏ．
局域网冗余技术
局域网冗余技术在当今数字化的时代，局域网作为企业、机构和组织内部信息流通的重要基础设施，其稳定性和可靠性至关重要。
一旦局域网出现故障，可能会导致业务中断、数据丢失等严重后果。
为了确保局域网的持续稳定运行，局域网冗余技术应运而生。
什么是局域网冗余技术呢？简单来说，它是一种通过在网络中添加额外的组件或链路，以提供备份和容错能力的技术手段。
当主组件或链路发生故障时，冗余的部分能够迅速接管工作，从而最大程度地减少网络中断的时间和影响。
局域网冗余技术主要包括链路冗余、设备冗余和电源冗余等方面。
链路冗余是最常见的一种冗余技术。
想象一下，在局域网中，数据就像是一辆辆行驶的汽车，而网络链路则是道路。
如果只有一条道路，一旦这条路出现问题，比如修路、发生车祸等，车辆就无法通行了。
但如果有多条道路可供选择，即使其中一条道路堵塞，车辆还可以通过其他道路继续行驶。
在网络中，我们可以通过使用多条网线、光纤或者无线链路来实现链路冗余。
例如，在交换机之间可以连接多条网线，当其中一条网线出现故障时，数据可以自动切换到其他正常的网线上进行传输，从而保证网络的连通性。
设备冗余也是保障局域网稳定运行的重要手段。
就像一个工厂里，如果只有一台关键机器在工作，一旦这台机器出故障，整个生产就会停滞。
但如果有备用的机器，在主机器出现问题时能够立即投入使用，生产就可以继续进行。
在局域网中，关键的网络设备如交换机、路由器等都可以采用冗余配置。
常见的设备冗余方式有热备份和冷备份。
热备份是指备用设备处于随时可投入使用的状态，当主设备出现故障时，能够在极短的时间内接管工作，几乎不会造成网络中断。
而冷备份则是指备用设备在平时处于关机或未连接状态，当主设备故障时，需要一定的时间来启动和配置备用设备，会造成短暂的网络中断，但相比没有备份的情况，仍然能够大大缩短恢复时间。
电源冗余同样不可忽视。
网络设备的正常运行离不开稳定的电源供应。
如果电源出现故障，设备将无法工作，从而导致网络中断。
第二十九章工业无线WIA网络冗余网关设计与实现
第二十九章工业无线WIA网络冗余网关设计与实现
张琼;肖金超
【期刊名称】《仪器仪表标准化与计量》
【年(卷),期】2011(000)005
【摘要】随着可靠性的不断提高,WIA-PA网络逐渐被用户所接受,并且越来越多的应用在不同的行业之中.从本质上讲,工业无线网络WIA-PA是一种有中心的无线网络.作为有中心网络,一旦网络中心出现故障或异常,整个网络都将瘫痪,因此,网关是
网络可靠性的瓶颈.为了提高整个网络的可靠性,本文提出了一种WIA-PA冗余网关的设计方案,即在物理上,将两个网关通过以太网接口相连,并在逻辑上,将它们分成主、副两个网关,其中副网关作为主网关的备份,在主网关发生故障的时候,取代主网关.从实际的执行效果上看,主网关出现故障后,副网关能够迅速取代主网关,大大增强了网络可靠性.
【总页数】5页(P24-28)
【作者】张琼;肖金超
【作者单位】中国科学院沈阳自动化研究所,沈阳市110016;中国科学院研究生院,
北京市100049;广州中国科学院沈阳自动化研究所分所,广州市511458
【正文语种】中文
【相关文献】
1.第三十五讲基于工业无线WIA网络的在线测试平台的设计与实现
2.第二十六章
工业无线WIA网络在化工领域的应用实例3.基于WIA-PA的工业无线网关开发及
实现4.基于WIA-PA的工业无线网络节能设计与实现5.基于WIA-PA的工业无线网络网关设备
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R1的基本配置
R1>en
R1#conf t
R1(config)#
R1(config)#int fa0/0
R1(config-if)#ip add 192.168.13.1 255.255.255.0 R1(config-if)#no shut
R1(config-if)#standby 1 ip 192.168.13.254
设置组号和虚拟IP地址
R1(config-if)#standby 1 priority 120
设置接口的优先级，默认是100
R1(config-if)#standby 1 preempt
设置抢占功能
R1（config-if）#standby 1 track s0/0 30
S0/0接口出故障，优先级降低30，（120-30），使其他路由器成为活动路由器。
R1(config-if)#standby 1 times 3 10
3为Hello Time，表示路由器间隔3S发送Hello信息。
10为Hold Time，表示在多长时间内同组其他路由器没有改到活动路由器信息，则认为活动路由器出故障。
R1(config-if)#standby 1 authentication md5 key-string cisco
设置身份认证的字符串
R1（config-if）#standby 1 track s0/0 30
S0/0接口出故障，优先级降低30，（120-30），使其他路由器成为活动路由器
R1(config)#int s0/0
R1(config-if)#ip add 192.168.12.1 255.255.255.0
R1(config-if)#no shut
R1(config-if)#exit
R1(config)#router rip
R1(config-router)#net 192.168.12.0
R1(config-router)#net 192.168.13.0
R1(config-router)#passive-interface fa0/0
防止从该接口发送RIP信息给R3
R2的基本配置
R2>en
R2#conf t
R2(config)#
R2(config)#int fa0/0
R2(config-if)#ip add 192.168.20.2 255.255.255.0 R2(config)#int s0
R2(config-if)#clock rate 128000
R2(config-if)#ip add 192.168.20.2 255.255.255.0 R2(config)#int s1
R2(config-if)#ip add 192.168.23.2 255.255.255.0 R2(config-if)#clock rate 128000
R2(config-if)#no shut
R2(config-if)#exit
R2(config)#router rip
R2(config-router)#net 192.168.12.0
R2(config-router)#net 192.168.23.0
R2(config-router)#net 192.168.20.0
R2(config-router)#passive-interface fa0/0
R3的基本配置
R2>en
R2#conf t
R2(config)#
R3(config)#int fa0/0
R3(config-if)#ip add 192.168.13.3 255.255.255.0
R3(config-if)#no shut
R3(config-if)#standby 1 ip 192.168.13.254
R3(config-if)#standby 1 timers 3 10
R3(config-if)#standby 1 authentication md5 key-string cisco R3(config)#int s0
R3(config-if)#ip add 192.168.23.3 255.255.255.0
R3(config-if)#no shut
R3(config-if)#router rip
R3(config-router)#net 192.168.23.0
R3(config-router)#net 192.168.13.0
R3(config-router)#passive-interface fa0/0
检查、测试HSRP
R1#sh standby brief
R3#sh standby brief
在PC1上配置IP地址192.168.13.100/24，网关指向192.168.13.254；PC3上配置IP地址192.168.20.100/24，网关指向192.168.20.254。
在PC1上连续Ping PC3，在R1上关闭fa0/0,观察PC1上Ping。
配置端口跟踪
如果R1的串行口出现问题，R1将没有到达PC3所在网段路由。
然而，R1和R3之间的以太网仍没有问题，HSRP的Hello包正常发送和接收，因此，R1仍然是虚拟网关192.168.13.254的活动路由器，PC1数据全发送给R1这样会造成PC1无法Ping通PC3，可以配置端口跟踪。
R1（config）#int fa0/0
R1（config-if）#standby 1 track s0/0 30
S0/0接口出故障，优先级降低30，（120-30），使其他路由器成为活动路由器。
配置多个HSRP组
之前已虚拟了192.168.13.254网关，对于这个网关只能有一个活动路由器，于是活动路由器将承担全部的数据流量。
可以再创建一个HSRP组，虚拟出另一个网关192.168.13.253，R3是活动路由器，让一部计算机指向这个网关，就能做负载平衡。