交換機STP、LBD和端口聚合在網絡中的應用

【背景描述】許多公司和組織愈來愈多地依靠計算機網絡來運營，若是網絡不能運行了，生產力和顧客的滿意度都會降低。

然而，公司對於網絡的可用性和正常運行時間的需求與日俱增，百分之百的運行幾乎是不可能的，網絡的可靠性須要可靠的設備和良好的網絡設計，並且可以容許錯誤和失敗。

在網絡上冗餘拓撲的目的是減小網絡單點錯誤引發的停運損毫，全部的網絡都須要利用冗餘來提升可靠度。將網絡想象成不少條路是設計冗餘拓撲的一種方法。若是某一條路關閉維修，另一條可以達到目的的路就成爲可用的路。想象有一條河把一座城的城鎮和郊區分開，若是河上只有一座橋，人們只有一條路到達城裏，這樣的拓撲就沒有冗餘，若是橋在乎外事件中損壞了，從這座橋到城裏就不可能了。若是有第二座橋就產生了冗餘拓撲。這樣當一座橋壞了時，城鎮和郊區仍是能夠鏈接。

在網絡上的冗餘就是在網絡設備中間鏈接有多條通路，這樣對於網絡的可靠性是有保證的，可是這樣作的代價是容易發生廣播風暴等嚴重的網絡問題，交換機的生成樹協議（STP）和端口聚合功能能夠很好地解決此類問題。

【實驗拓撲】

【實驗設備】DES-3526 2臺，測試PC若干臺，交換機配置線1條，網線若干條。

【實驗步驟】

當2臺DES-3526之間只有第一個端口的網線鏈接的時候，位於兩臺交換機上的測試PC之間的通訊是正常的，以下圖。

接下來用三條雙絞線分別將兩臺交換機的1口、3口、5口級聯起來。通過必定時間能夠觀察到兩臺交換機相連的端口快速閃動，即在未啓動生成樹協議及端口聚合功能未打開時,交換機陷入非正常狀態。

在交換機上使用命令查看相關端口狀態

觀察兩臺交換機的互連端口，發現都處於轉發狀態，也就是說，在交換機間造成了環路，這在交換網絡中是不容許的。

接下來在2臺交換機上啓用生成樹協議。

 

這個時候觀察兩臺交換機級聯端口的指示燈，恢復成了正常的狀態。

測試2臺計算機的連通性。

查看此時交換機級聯端口的狀態：

由此咱們看出，經過STP技術能消除環路，並使得交換網絡中存在冗餘路徑成爲可能。

 

有的狀況下，爲了增大網絡設備之間的帶寬，消除網絡的帶寬瓶頸，咱們須要使用一種稱爲端口聚合的功能。端口聚合是一種用在交換機與服務器或交換機與交換機之間，經過將它們的某些物理端口「捆綁」在一塊兒，讓這些端口成爲邏輯上的一條鏈路，以便增長交換機與服務器或交換機與交換機之間鏈接的帶寬，同時還能起到冗餘備份做用的一項技術。端口聚合可以在關鍵設備如核心交換機、服務器之間造成高帶寬、高冗餘、負載均衡的優質鏈路。

首先仍然將兩臺交換機的第1，3，5端口級聯，關閉兩臺交換機上的STP功能，此時兩臺交換機又陷入不正常狀態。

接下來在兩臺交換機上分別進行端口聚合的配置。

查看2臺測試計算機之間的通訊狀態：

 

 

端口聚合技術主要用來增長鏈路帶寬，由於它把若干個端口組合成一個邏輯端口，因此在增大帶寬的同時，不會造成環路。

 

【注意事項】

設置端口聚合時有不少限制條件，要求做端口聚合的端口必須是同一模塊，同一VLAN內的端口，最好是連續端口。在進行鏈路聚合的設備上都要進行設置，並且設備之間的物理鏈路要求帶寬相同，介質相同，必須都是全雙工模式。另外若是兩端的設備都支持IEEE802.3ad鏈路聚合協議,這兩臺設備能夠是不一樣廠家的，不然不能設置鏈路聚合。

【知識擴展】

經過前面的介紹，咱們知道了若是在網絡設備中有多條鏈路並存的狀況下，能夠增長網絡的可靠性，可是又會出現網絡廣播風暴等問題，影響了網絡的正常使用，STP功能能夠很好地解決這個問題。可是啓用STP的前提是網絡設備都必須支持STP協議才能夠。你們能夠看下面的狀況：

 

因爲底層交換機不支持STP功能 ，網絡發生環路之後很容易形成廣播風暴的發生，從而致使整個網絡通訊的不正常甚至會致使整個網絡癱瘓。對於此問題業界提出了交換機LBD（Loopback Detection）解決方案。

一．基於端口的LBD解決方案。

二．基於VLAN的LBD解決方案。

 

LBD有兩種模式，一種是基於端口的LBD,在這種模式下，只要交換機在相應的端口上發現了環路，交換機就會將發生環路的端口關閉，阻止廣播風暴的進一步蔓延。

一種模式是基於VLAN的LBD，在這種模式下，若是某個VLAN發生環路交換機就會阻止發生環路的VLAN的通訊，而不會將主幹端口關閉。

下面咱們來看一下LBD的配置過程。

（1） 基於端口的LBD

下面是發生環路先後，DES-3526上的兩臺計算機之間的通訊狀態：

 

以上代表交換機的LBD功能能夠很好地解決在非STP交換機上出現環路以及在VLAN中出現環路的問題。

【注意事項】

在基於VLAN的LBD配置的時候，查看LBD端口狀態的時候只有在對端交換機發生VLAN環路的時候才能夠在本交換機的CLI模式下查看VLAN環路狀態，因爲環路信息是經過幹路來傳播的，所以在查看端口狀態的時候，會發現出現不正常狀態的端口老是幹路端口，上例中是第26端口。