【 摘 要 】 隨著接入用戶逐年增多，專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，大量、不同品牌交換機(jī)設(shè)備得到應(yīng)用。論文首先對(duì)影響網(wǎng)絡(luò)可用性的主要因素進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，然后對(duì)交換機(jī)鏈接技術(shù)進(jìn)行了具體歸納、分析了其技術(shù)特點(diǎn)，最后結(jié)合專網(wǎng)實(shí)際提出了專網(wǎng)可用性和安全性保障中交換機(jī)鏈接應(yīng)用建議方式及部署需注意的相關(guān)事項(xiàng)。

【 關(guān)鍵詞 】 交換機(jī)；鏈接；網(wǎng)絡(luò)可用性

【 中圖分類號(hào) 】 TP393.02 【 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 】 A

【 Abstract 】 Along with the user access is increasing year by year， special network scale is continually expanding， a large number of different brands of switch equipment applied， firstly， the main factors of influencing network availability were simple analysis， then the switch link technology for the specific induction， the characteristics of the technology are analyzed， finally， according to the network conditions， the paper puts forward the network availability protection switch to link the application suggestion and deployment should pay attention to the related matters.

【 Keywords 】 switch；link；availability

1 引言

IP網(wǎng)絡(luò)傳輸是基于TCP/IP體制，最基本特征是屬于一種開放式體制、傳輸自動(dòng)尋址、盡力而為等特征，具有“發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)不用提前發(fā)出申請(qǐng)，想發(fā)送給誰，就發(fā)送給誰，想發(fā)送多大流量，就可以發(fā)送多大流量，想發(fā)送什么信息就發(fā)送什么信息”的便利性，隨之也帶來了不能確保數(shù)據(jù)可靠到達(dá)的重要缺陷。

網(wǎng)絡(luò)可用性是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)最重要的性能之一，與網(wǎng)絡(luò)可靠性和可維性密切相關(guān)。它與可靠性衡量指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)平均無故障時(shí)間（MTBF）成正比關(guān)系，與可維性衡量指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)平均恢復(fù)時(shí)間（MTTR）成反比關(guān)系。因而作為系統(tǒng)，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性也就基本等同于提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性，它不僅僅與單個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可靠性有關(guān)，更是整個(gè)系統(tǒng)各重要部分的可靠性綜合，具體包括單個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可靠性、網(wǎng)絡(luò)鏈路介質(zhì)可靠性、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、設(shè)備運(yùn)行環(huán)境、管理和服務(wù)等幾方面。

為提高系統(tǒng)可用性，從網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)角度看，對(duì)應(yīng)的主要因素應(yīng)從幾方面入手：設(shè)備上，提高設(shè)備硬件處理能力，進(jìn)行主控板、業(yè)務(wù)板、電源、風(fēng)扇等重要配件熱備冗余；鏈路上，進(jìn)行設(shè)備間鏈路冗余；拓?fù)渖希M(jìn)行重要節(jié)點(diǎn)設(shè)備冗余并對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、優(yōu)化；應(yīng)用策略上，實(shí)施各種可靠性保障協(xié)議；機(jī)房配套上，注重改善設(shè)備供電、空調(diào)系統(tǒng)；運(yùn)維上，改善軟硬件執(zhí)勤、網(wǎng)絡(luò)管理監(jiān)控設(shè)施。

實(shí)際工程中鏈路傳輸介質(zhì)（特別是光纖）可靠性遠(yuǎn)低于設(shè)備可靠性，光纖骨干的維護(hù)、接頭連接件易損、松動(dòng)以及連接錯(cuò)誤都是可靠性的致命因素。因此對(duì)交換機(jī)鏈接進(jìn)行冗余、優(yōu)化，結(jié)合應(yīng)用相關(guān)可靠性保障技術(shù)在很大程度上提高整個(gè)系統(tǒng)的可用性。

2 典型交換機(jī)鏈接技術(shù)

2.1 級(jí)聯(lián)

級(jí)聯(lián)是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中交換機(jī)節(jié)點(diǎn)間通過專用級(jí)聯(lián)端口或任意業(yè)務(wù)端口單條線路進(jìn)行鏈接，它是一種簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)多個(gè)交換機(jī)互連的方法。一般呈總線或星型，其主要作用是延展網(wǎng)絡(luò)用戶接入范圍、增加網(wǎng)絡(luò)用戶接入端口數(shù)量。工程建設(shè)中除設(shè)備外主要是進(jìn)行鏈接線路建設(shè)，成本最低。

2.2 通道

通道也叫鏈路聚合，是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中交換機(jī)間通過兩條或兩條以上鏈路進(jìn)行多條物理線路連接，應(yīng)用相關(guān)協(xié)議，通過捆綁多條鏈路成一條虛擬通道并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的一種交換機(jī)互連方法。其中任意單條線路出現(xiàn)故障都不會(huì)對(duì)交換機(jī)間通信產(chǎn)生影響，其主要作用也是延伸了網(wǎng)絡(luò)用戶接入范圍、增加了網(wǎng)絡(luò)用戶接入端口數(shù)量，并在提高網(wǎng)絡(luò)可靠性同時(shí)提高了交換機(jī)間鏈路帶寬，在一定程度上消除了交換機(jī)間通信瓶頸，具有較強(qiáng)的負(fù)載均衡功能。和級(jí)聯(lián)方式一樣，其工程實(shí)現(xiàn)主要是進(jìn)行鏈接線路建設(shè)，成本較低，非常實(shí)用。

2.3 堆疊

堆疊是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中兩個(gè)或兩個(gè)以上具有相關(guān)特性的交換機(jī)通過專用堆疊卡或業(yè)務(wù)口、專用線纜進(jìn)行鏈接，通過相關(guān)保障協(xié)議將多個(gè)交換機(jī)設(shè)備虛擬成一獨(dú)立的邏輯設(shè)備進(jìn)行管理和通信的一種交換機(jī)互連方法，這種方法主要適用于盒式交換機(jī)，其作用是在有限的空間擴(kuò)展了交換機(jī)接入端口密度，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞耐瑫r(shí)成倍的提高了邏輯交換機(jī)的整機(jī)處理能力，堆疊系統(tǒng)多臺(tái)成員交換機(jī)之間冗余備份；堆疊支持跨設(shè)備的鏈路聚合功能，實(shí)現(xiàn)跨設(shè)備的鏈路冗余備份，極大程度提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性。堆疊交換機(jī)間其工程實(shí)現(xiàn)首先需要設(shè)備具備相關(guān)支持能力，其次要對(duì)相關(guān)鏈接模塊、纜線進(jìn)行建設(shè)，因而成本較高。

2.4 集群

同堆疊技術(shù)是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中兩或多臺(tái)支持集群特性的交換機(jī)設(shè)備，通過主控板專用子卡、專用線纜組合在一起，從邏輯上組合成一臺(tái)交換設(shè)備，主要用于框式交換機(jī)鏈接。具有堆疊交換機(jī)同樣特征和優(yōu)點(diǎn)。

3 交換機(jī)鏈接技術(shù)在專網(wǎng)可用性保障應(yīng)用及注意事項(xiàng)

3.1 交換機(jī)鏈接技術(shù)在專網(wǎng)可用性保障應(yīng)用

分析專用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼皵?shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)：系統(tǒng)設(shè)備主要節(jié)點(diǎn)位置可分為端站、二級(jí)中心站、一級(jí)中心站；數(shù)據(jù)傳輸方向?yàn)槎苏静杉瘮?shù)據(jù)后向二級(jí)中心站傳輸，二級(jí)中心站將數(shù)據(jù)處理后，分發(fā)至端站及一級(jí)中心站；數(shù)據(jù)流主要在端站和二級(jí)中心站之間傳遞。

分開來看，端站、各級(jí)中心站都是一個(gè)典型三層交換結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)：由核心層、匯聚層和接入層設(shè)備組成。進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)設(shè)計(jì)原則應(yīng)該結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用，提高系統(tǒng)整體性能，綜合考慮管理、靈活部署設(shè)備、簡(jiǎn)化系統(tǒng)復(fù)雜程度，最大保證可靠性，同時(shí)控制成本。專網(wǎng)典型三層交換鏈接技術(shù)應(yīng)用示意，如圖1所示。

局域網(wǎng)交換機(jī)鏈接部署原則：核心層交換機(jī)鏈接采用線纜堆疊、集群、通道，以增強(qiáng)處理能力、簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇橹鳌?/p>

匯聚層和接入層交換機(jī)鏈接采用部分主要部位進(jìn)行堆疊，其他以通道、簡(jiǎn)單級(jí)聯(lián)形式為主，盡量增加接入帶寬并擴(kuò)展接入范圍提高可用性，匯聚層對(duì)上可采用啟用三層交換雙上聯(lián)，對(duì)下也可啟用三層雙下聯(lián)或啟用二層通道進(jìn)行鏈接。

通道式適用同一建筑內(nèi)的不同樓層光纖、雙絞線。組成通道的端口可以光電混用，只要速率/雙工設(shè)置相同。

普通級(jí)聯(lián)可適用于不同建筑、同一建筑不同樓層光纖線路。

3.2 交換機(jī)鏈接技術(shù)在專網(wǎng)保障應(yīng)注意事項(xiàng)

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、線路方面

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方面：

（1）對(duì)于簡(jiǎn)單級(jí)聯(lián)、通道鏈接技術(shù)，交換機(jī)設(shè)備可以是不同品牌；

（2）通道鏈接技術(shù)應(yīng)注意所用端口必須設(shè)置成同一速率、同一工作模式，因鏈接技術(shù)不同，不同廠商對(duì)各種交換機(jī)鏈接的支持層數(shù)有所不同，專網(wǎng)建設(shè)模式下，簡(jiǎn)單級(jí)聯(lián)、通道鏈接建議以星行模式為主，如采用總線模式不宜超過三層；

（3）堆疊鏈接技術(shù)應(yīng)采用同一品牌及專用模塊、級(jí)聯(lián)線纜，可以是不同型號(hào)，業(yè)務(wù)更改時(shí)設(shè)備應(yīng)注意需冷重啟，相關(guān)板卡一般不支持熱插拔；

（4）集群鏈接技術(shù)應(yīng)采用同一品牌同一型號(hào)交換機(jī)，并專用模塊、級(jí)聯(lián)線纜。在對(duì)框式交換機(jī)進(jìn)行集群時(shí)，注意設(shè)備堆疊板與交換業(yè)務(wù)板帶寬適配性。

另外，部分交換機(jī)集群特性需要證書（License）支持，采購(gòu)設(shè)備尤其注意。

線路方面：

（1）進(jìn)行交換機(jī)鏈接時(shí)，應(yīng)盡力保證交換機(jī)間中繼線路具有盡量大的帶寬，為此可采用全雙工和鏈路匯聚技術(shù)，鏈接端口采用全雙工技術(shù)后，不但相應(yīng)端口吞吐量加倍，而且中繼距離大大增加，使得異地分布、距離較遠(yuǎn)的多臺(tái)交換機(jī)鏈接成為可能；

（2）簡(jiǎn)單級(jí)聯(lián)和通道鏈接時(shí)應(yīng)注意中繼光纖線路的收發(fā)及雙絞線的接口標(biāo)準(zhǔn)一端為568A，另端為568B；

（3）堆疊、集群鏈接由于線纜限制，適用核心機(jī)房?jī)?nèi)部交換機(jī)鏈接。

3.2.2 配置策略方面

（1）保障協(xié)議所占性能開銷。

交換機(jī)通道、堆疊、集群鏈接能夠正常運(yùn)行都需要設(shè)備相關(guān)協(xié)議進(jìn)行協(xié)作，如果這些協(xié)議在運(yùn)行一段時(shí)間后，主、從交換機(jī)之間通訊隊(duì)列被占滿，就會(huì)導(dǎo)致交換機(jī)之間不能正常通信，從交換機(jī)的信息不能傳送到主交換機(jī)上。在使用菊花鏈方式進(jìn)行堆疊、集群鏈接的交換機(jī)中，從交換機(jī)端口接收到用戶信息后首先會(huì)將信息發(fā)送給主交換機(jī)并由主交換機(jī)進(jìn)行處理，如果傳輸通道堵塞，主交換機(jī)就不能收到從交換機(jī)發(fā)送的的數(shù)據(jù)包，導(dǎo)致客戶端發(fā)送的所有數(shù)據(jù)不能傳送到主交換機(jī)并被主交換機(jī)及時(shí)處理，最終結(jié)果是用戶主機(jī)不能上網(wǎng)。

（2）配置方法以及與其他控制協(xié)議配合。

通道鏈接方式中，交換機(jī)鏈接兩端通道接口也具有二層交換協(xié)議特性，應(yīng)注意通道組成員狀態(tài)改變對(duì)整個(gè)設(shè)備生成樹協(xié)議（SPT）會(huì)產(chǎn)生影響，建議合理設(shè)置通道的STP COST值。另外，通道鏈接兩端交換機(jī)設(shè)備可采用不同廠商，在進(jìn)行配置時(shí)應(yīng)注意相關(guān)私有協(xié)議的配合，例如華為與思科的快速生成樹協(xié)議、華為與H3C的鏈路聚合模式之間的協(xié)同。

堆疊鏈接中，交換機(jī)成員有主、備、從之分。堆疊實(shí)施方式有堆疊卡/業(yè)務(wù)口兩種，其中應(yīng)注意業(yè)務(wù)口優(yōu)先級(jí)最高。

（3）與保障業(yè)務(wù)支持。

通道鏈接中對(duì)業(yè)務(wù)流的線路分配原則是根據(jù)源/目的/源+目的IP或mac進(jìn)行Hash算法進(jìn)行分配，在進(jìn)行策略配置時(shí)應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際使用情況進(jìn)行負(fù)載均衡規(guī)劃，尤其避免拓?fù)渲薪尤?匯聚/核心得二個(gè)層次都采用通道鏈接時(shí)的hash算法選擇。

作者簡(jiǎn)介：

李乃振（1975-），男，漢族，遼寧鞍山人，畢業(yè)于長(zhǎng)春科技大學(xué)，本科學(xué)士，工程師；主要研究方向和關(guān)注領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全。