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4.1.6 冗余案例

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     约 3425 字   预计阅读 16 分钟 
系列 - 构建中型企业办公网
摘要
本实验旨在通过构建一个具有冗余特性的校园网络环境，帮助学生掌握网络冗余设计和配置技能。在基于VLAN划分的网络基础上，我们将实现网关冗余（VRRP）和链路冗余（MSTP），提高网络的可靠性和稳定性。通过完成本实验，学生将能够理解并应用企业级网络中的高可用性设计原则。
信息
在校园网络中，某些部门对网络稳定性的要求通常高于其他部门。在本案例中，我们需要为重要部门提供网络冗余保障。

VLAN6、7、8 分别为财务部门、教务部门和院长办公室，这些部门对网络稳定性的要求比普通教室要高得多。为了满足这一需求，我们需要：

  1. 增加一个冗余网关（使用VRRP协议）确保网关设备故障时网络仍能正常运行
  2. 使用MSTP协议解决因冗余链路引入的环路问题
技巧

VRRP（虚拟路由冗余协议）允许多台路由器共同提供一个虚拟网关，当主路由器故障时，备份路由器可以无缝接管，用户无感知切换。

MSTP（多生成树协议）可以在提供冗余链路的同时，有效避免网络环路带来的广播风暴问题。

信息
为实现网络冗余，我们首先需要在物理拓扑上添加冗余设备和链路。

第一步，增加一个三层交换机LSW12，作为LSW7的冗余备份，如下图所示：

网络拓扑图

警告
在实际操作中，请确保连线的接口与图片中保持一致，这对后续配置和故障排除非常重要。

第二步，在新添加的LSW12交换机中创建VLAN 6、7、8、14，并将相应接口划分到这些VLAN中。配置完成后的结果如下图所示：

VLAN配置结果

信息
在配置VRRP之前，我们需要调整现有设备的IP地址，为虚拟网关IP留出空间。

将LSW7上的VLANIF 6、7、8的IP地址从原来的10.0.x.1改成10.0.x.2。这是因为10.0.x.1将作为VRRP虚拟路由组的共享IP（即用户使用的网关IP），需要将其保留出来。

示例

修改VLANIF6的IP地址命令：

shell

# 进入VLANIF6接口
int vlanif 6
# 删除原有IP地址
undo ip address
# 配置新的IP地址
ip address 10.0.6.2 24
# 退出接口配置
quit

对于VLANIF 7和VLANIF 8，请使用类似的命令进行配置：

  • VLANIF 7: 将IP从10.0.7.1改为10.0.7.2
  • VLANIF 8: 将IP从10.0.8.1改为10.0.8.2

配置完成后的结果如下图所示：

IP地址修改结果

信息
VRRP(虚拟路由冗余协议)通过将多台路由设备组成一个虚拟路由器，提供网关的冗余备份，从而提高网络可用性。

首先，在新添加的LSW12交换机上配置VLANIF接口及其IP地址：

接口 IP地址/子网掩码
VLANIF 6 10.0.6.3/24
VLANIF 7 10.0.7.3/24
VLANIF 8 10.0.8.3/24
VLANIF 14 10.0.14.3/24
示例

LSW12 VLANIF配置命令示例：

shell

# 创建并配置VLANIF 6
interface vlanif 6
ip address 10.0.6.3 24
quit

# 创建并配置VLANIF 7
interface vlanif 7
ip address 10.0.7.3 24
quit
技巧
原则上，这几个VLANIF接口的IP只要是在对应VLAN的网段范围内且没有被其他设备使用过的IP地址即可。

接下来，将LSW7与LSW12上对应的VLANIF 6、7、8接口划分到同一VRRP虚拟路由组中，并设置不同的优先级以确定主备关系。

VRRP优先级配置要求：

交换机 VRID 优先级 角色
LSW7 6 120 主设备
7 120 主设备
8 100 备用设备
LSW12 6 100 备用设备
7 100 备用设备
8 120 主设备
示例

VLANIF6的VRRP配置命令示例：

shell

# 在LSW7上配置VLANIF6的VRRP
int vlanif 6
vrrp vrid 6 virtual-ip 10.0.6.1
vrrp vrid 6 priority 120
quit

# 在LSW12上配置VLANIF6的VRRP
int vlanif 6
vrrp vrid 6 virtual-ip 10.0.6.1
vrrp vrid 6 priority 100
quit
警告
请注意，VRRP组中的所有设备必须使用相同的VRID(虚拟路由器标识符)和虚拟IP地址，但优先级可以不同。优先级较高的设备将成为主设备。

对于VLANIF 7和VLANIF 8的VRRP配置，请参照上表中的优先级要求，使用类似的命令完成配置。

信息
当我们引入冗余链路时，不可避免地会产生网络环路。MSTP(多生成树协议)可以在保留冗余链路的同时，通过阻塞特定端口来防止环路形成，同时允许不同VLAN的流量走不同的路径，实现负载均衡。

在我们的网络拓扑中，添加LSW12后形成了以下两个主要环路：

警告
  1. LSW4-LSW12-LSW8-LSW7-LSW4环路
  2. LSW5-LSW12-LSW8-LSW7-LSW5环路

如果不加控制，这些环路将导致广播风暴，使网络瘫痪。

MSTP配置范围：需要在LSW4、LSW5、LSW7、LSW8和LSW12这五台交换机上配置MSTP

区域规划：

  • 区域名称：CAMPUS（意思是“校园”）
  • 配置交换机：LSW12、LSW7、LSW4、LSW5以及核心交换机LSW8

实例0

  • 映射VLAN：未映射到其他实例的所有VLAN
  • 功能：负责区域间连接和基础连通性
  • 主根桥：LSW8
  • 备份根桥：LSW7
  • 说明：核心交换机作为CIST根桥，确保整体拓扑稳定

实例1

  • 映射VLAN：6和7
  • 主根桥：LSW7
  • 备份根桥：LSW12
  • 说明：与VRRP配置一致，LSW7作为VLAN 6和7的主网关

实例2

  • 映射VLAN：8
  • 主根桥：LSW12
  • 备份根桥：LSW7
  • 说明：与VRRP配置一致，LSW12作为VLAN 8的主网关

LSW8是核心层交换机

shell

# 启用MSTP
stp mode mstp
stp enable

# 配置MST区域参数
stp region-configuration
region-name CAMPUS

# 配置VLAN到实例的映射
instance 1 vlan 6 7        # 财务和教务部门VLAN
instance 2 vlan 8          # 院长办公室VLAN

# 激活区域配置
active region-configuration
quit

# 配置实例优先级（作为实例0的根桥）
stp instance 0 root primary
技巧
优先级值越小，优先级越高。优先级为0的交换机将成为相应实例的根桥。
信息
LSW7是汇聚层交换机，同时也是VLAN 6和7的VRRP主设备，因此需要配置为实例1的根桥，确保VLAN 6和7的流量优先通过LSW7转发。

shell

# 启用MSTP
stp mode mstp
stp enable

# 配置MST区域参数
stp region-configuration
region-name CAMPUS

# 配置VLAN到实例的映射
instance 1 vlan 6 7        # 财务和教务部门VLAN
instance 2 vlan 8          # 院长办公室VLAN

# 激活区域配置
active region-configuration
quit

# 配置实例优先级
stp instance 0 root secondary  
stp instance 1 root primary     # 作为实例1的根桥（与VRRP配置一致）
stp instance 2 root secondary   # 作为实例2的备份根桥
信息
LSW12是新增的汇聚层交换机，同时也是VLAN 8的VRRP主设备，因此需要配置为实例2的根桥，确保VLAN 8的流量优先通过LSW12转发。

shell

# 进入系统视图
system-view

# 启用MSTP
stp mode mstp
stp enable

# 配置MST区域参数
stp region-configuration
region-name CAMPUS

# 配置VLAN到实例的映射
instance 1 vlan 6 7        # 财务和教务部门VLAN
instance 2 vlan 8          # 院长办公室VLAN

# 激活区域配置
active region-configuration
quit

# 配置实例优先级
stp instance 1 root secondary   # 作为实例1的备份根桥
stp instance 2 root primary     # 作为实例2的根桥（与VRRP配置一致）
技巧
优先级值8192比4096低，这意味着在实例0和实例3中，LSW12的优先级低于LSW7，但仍高于默认值32768。
信息
LSW4是接入层交换机，连接终端设备并参与网络环路。需要配置MSTP以防止环路，同时将连接终端设备的端口配置为边缘端口以加快连接速度。

shell

# 启用MSTP
stp mode mstp
stp enable

# 配置MST区域参数
stp region-configuration
region-name CAMPUS

# 配置VLAN到实例的映射
instance 1 vlan 6 7        # 财务和教务部门VLAN
instance 2 vlan 8          # 院长办公室VLAN

# 激活区域配置
active region-configuration
quit

# 配置连接PC的端口为边缘端口
interface Ethernet0/0/1
stp edged-port enable
quit

interface Ethernet0/0/2
stp edged-port enable
quit
技巧

边缘端口是MSTP协议中的一种特殊端口配置，通常用于连接终端设备（如PC、服务器）或不运行生成树协议的设备。边缘端口不会参与MSTP的生成树计算，因此可以快速进入转发状态，从而减少网络连接的延迟。

将连接PC的端口配置为边缘端口可以显著提高终端设备的网络接入速度，避免等待STP收敛的时间（通常为30秒）。

信息
LSW5与LSW4类似，也是接入层交换机，连接终端设备并参与网络环路。配置方式与LSW4基本相同。

shell

# 启用MSTP
stp mode mstp
stp enable

# 配置MST区域参数
stp region-configuration
region-name CAMPUS

# 配置VLAN到实例的映射
instance 1 vlan 6 7        # 财务和教务部门VLAN
instance 2 vlan 8          # 院长办公室VLAN

# 激活区域配置
active region-configuration
quit

# 配置连接PC的端口为边缘端口
interface Ethernet0/0/1
stp edged-port enable
quit

interface Ethernet0/0/2
stp edged-port enable
quit
成功

完成以上配置后，网络中的环路问题将得到解决，同时保留了链路冗余的优势。MSTP将根据不同VLAN的实例配置，选择最优的转发路径，阻塞可能导致环路的端口。

结合VRRP和MSTP的配置，我们成功实现了一个具有高可用性的网络架构，能够应对设备故障和链路故障的情况，确保重要部门的网络服务不会中断。

相关内容

4.1.5 多生成树协议

4.1.4 虚拟路由冗余协议

4.1.3 DHCP案例设计

4.1.2 动态主机配置协议

4.1.1 IP和VLAN规划案例

更新于 2025-05-20
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