摘 要：信息化應(yīng)用已經(jīng)深入到家具企業(yè)生產(chǎn)和工作中的各個(gè)方面，家具企業(yè)對網(wǎng)絡(luò)的可靠性的要求也越來越高。本文根據(jù)VRRP和MSTP協(xié)議理論，提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于VRRP和MSTP的可靠性家具企業(yè)園區(qū)網(wǎng)的設(shè)計(jì)，可保證家具企業(yè)內(nèi)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的不間斷運(yùn)行。
　　關(guān)鍵字：VRRP ； MSTP ； 路由冗余； 負(fù)載均衡
　　中圖分類號：TP393.02 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.07.034
　　本文著錄格式：[1]程寧.VRRP和MSTP協(xié)議在家具企業(yè)園區(qū)網(wǎng)的應(yīng)用與研究[J].軟件，2313，34（7）：100-103
　　0 引言
　　隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的家具企業(yè)開始建設(shè)自己的園區(qū)網(wǎng)。在設(shè)計(jì)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，為了使網(wǎng)絡(luò)工作的更有效率，對于大型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)普通采用三層架構(gòu)，即接入層、匯聚層和核心層，如圖1所示；對于規(guī)模較小的網(wǎng)絡(luò)也可簡化為二層架構(gòu)，即接入層和核心層。
　　如圖1所示，網(wǎng)絡(luò)共分為三層，其中接入層允許終端用戶連接到網(wǎng)絡(luò)；匯聚層是多個(gè)接入層的匯聚點(diǎn)，它必須能夠處理來自接入層設(shè)備的所有通信量，并提供到核心層的上行鏈路；核心層作為網(wǎng)絡(luò)的中心結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各子網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)并提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。為了提高網(wǎng)絡(luò)的可管理性，抑制網(wǎng)絡(luò)中的廣播流量，隔離不同的廣播域，可以根據(jù)用戶所處的物理位置或隸屬關(guān)系劃分不同的VLAN[1]。為了提高可靠性每一層的設(shè)備和上一層的設(shè)備之間可以存在多條冗余鏈路，以避免出現(xiàn)因?yàn)閱吸c(diǎn)故障導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。由于網(wǎng)絡(luò)中存在著冗余鏈路，利用MSTP技術(shù)消除環(huán)路和不同VLAN間的流量負(fù)載均衡；利用VRRP技術(shù)實(shí)現(xiàn)路由冗余和負(fù)載均衡設(shè)計(jì)。
　　1 VRRP和MSTP協(xié)議分析
　　1.1 VRRP協(xié)議分析[1-3]
　　虛擬路由冗余協(xié)議VRRP﹙Virtual Router Redundancy Protocol﹚是由IETF制定的，是一種容錯(cuò)協(xié)議，為具有組播或者廣播能力的局域網(wǎng)設(shè)計(jì)。
　　VRRP協(xié)議將兩臺(tái)或多臺(tái)路由設(shè)備虛擬成一個(gè)虛擬路由設(shè)備，對外提供一個(gè)或多個(gè)虛擬的IP地址。使用VRRP創(chuàng)建的虛擬路由器被稱為VRRP組，在 VRRP 路由器組中，按優(yōu)先級選舉 Master 路由器和Backup路由器。Master 路由器實(shí)現(xiàn)針對虛擬路由器 IP 的各種網(wǎng)絡(luò)功能，如 ARP 請求、ICMP 消息和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)等；Backup 路由器不擁有該 IP，除了接收 Master路由器發(fā)送的 VRRP 通告信息外，不執(zhí)行對外的網(wǎng)絡(luò)功能。僅當(dāng)主機(jī)失效時(shí)，Backup 路由器接管原先 Master 路由器的網(wǎng)絡(luò)功能。
　　在VRRP協(xié)議中，Master周期性以組播的形式發(fā)送VRRP通告報(bào)文，以便Backup了解Master的工作狀態(tài)。如果Backup在一定時(shí)間內(nèi)沒有收到VRRP通告報(bào)文，則認(rèn)為Master出現(xiàn)故障，重新選舉Master，以保證通信不會(huì)中斷，從而保證通訊的連續(xù)性和可靠性。
　　1.2 MSTP協(xié)議分析[1][4-6]
　　多生成樹協(xié)議MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）是IEEE 802.1s中定義的一種STP和VLAN結(jié)合使用的新型生成樹協(xié)議。STP（生成樹協(xié)議）通過在網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)造一棵自然樹的方法達(dá)到裁剪冗余環(huán)路的目的，同時(shí)實(shí)現(xiàn)鏈路備份和路徑最優(yōu)化。但STP最大的缺陷在于收斂速度過慢，至少需要30秒的收斂時(shí)間。為了解決STP協(xié)議的這個(gè)缺陷，IEEE推出了802.1w標(biāo)準(zhǔn)，定義了RSTP（快速生成樹協(xié)議），與STP相比，收斂速度快得多，最快在1秒之內(nèi)。但RSTP與STP一樣同屬單生成樹SST（Single Spanning Tree），有它自身的缺陷，主要表現(xiàn)在：第一，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致較長的收斂時(shí)間，拓?fù)涓淖円脖容^大；第二，由于鏈路被阻塞后將不承載任何流量，造成帶寬的極大浪費(fèi)。為了克服單生成樹的這些缺陷，與是支持VLAN的生成樹協(xié)議（PVST/PVST+）應(yīng)運(yùn)而生。
　　PVST/PVST+協(xié)議能夠保證每一個(gè)VLAN都不存在環(huán)路。經(jīng)過改進(jìn)的PVST+協(xié)議在VLNA1運(yùn)行的是普通STP協(xié)議，在其他VLAN上運(yùn)行PVST協(xié)議。PVST+協(xié)議可以與STP/RSTP互通。但PVST/PVST+協(xié)議也有自身的缺陷：第一，由于每個(gè)VLAN都需要生成一棵樹，PVST BPDU的通信量將正比于Trunk的VLAN個(gè)數(shù)。第二，在VLAN個(gè)數(shù)比較多時(shí)，維護(hù)多棵生成樹的計(jì)算量和資源占用量將急劇增長。多實(shí)例化的MSTP協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。
　　多生成樹協(xié)議MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）是IEEE 802.1s中定義的一種新型多實(shí)例化生成樹協(xié)議。MSTP中引入了“實(shí)例”（Instance）和“域”（Region） “的概念。所謂“實(shí)例”就是多個(gè)VLAN的一個(gè)集合，這種通過多個(gè)VLAN捆綁到一個(gè)實(shí)例中去的方法可以節(jié)省通信開銷和資源占用率。MSTP各個(gè)實(shí)例拓?fù)涞挠?jì)算是獨(dú)立的，在這些實(shí)例上就可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。
　　MSTP協(xié)議把支持MSTP的交換機(jī)和不支持MSTP交換機(jī)劃分成不同的區(qū)域，分別稱作MST域和SST域。在MST域內(nèi)部運(yùn)行多實(shí)例化的生成樹，交換機(jī)間使用MSTP BPDU交換拓?fù)湫畔ⅲ辉贛ST域的邊緣運(yùn)行RSTP兼容的內(nèi)部生成樹IST（Internal Spanning Tree）。SST域內(nèi)的交換機(jī)使用STP/RSTP/PVST+BPDU交換拓?fù)湫畔ⅰＴ贛ST域與SST域之間的邊緣上，SST設(shè)備會(huì)認(rèn)為對接的設(shè)備也是一臺(tái)RSTP設(shè)備。而MST設(shè)備在邊緣端口上的狀態(tài)將取決于內(nèi)部生成樹的狀態(tài)，也就是說端口上所有VLAN的生成樹狀態(tài)將保持一致。
　　2 VRRP和MSTP技術(shù)在家具企業(yè)網(wǎng)中的應(yīng)用方案設(shè)計(jì)
　　2.1 案例需求