摘 要：信息化應用已經深入到家具企業生產和工作中的各個方面，家具企業對網絡的可靠性的要求也越來越高。本文根據VRRP和MSTP協議理論，提出并實現了一種基于VRRP和MSTP的可靠性家具企業園區網的設計，可保證家具企業內關鍵業務的不間斷運行。
關鍵字：VRRP ； MSTP ； 路由冗余； 負載均衡
中圖分類號：TP393.02 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.07.034
本文著錄格式：[1]程寧.VRRP和MSTP協議在家具企業園區網的應用與研究[J].軟件，2313，34（7）：100-103
0 引言
隨著信息技術的不斷發展，越來越多的家具企業開始建設自己的園區網。在設計園區網絡時，為了使網絡工作的更有效率，對于大型園區網絡普通采用三層架構，即接入層、匯聚層和核心層，如圖1所示；對于規模較小的網絡也可簡化為二層架構，即接入層和核心層。
如圖1所示，網絡共分為三層，其中接入層允許終端用戶連接到網絡；匯聚層是多個接入層的匯聚點，它必須能夠處理來自接入層設備的所有通信量，并提供到核心層的上行鏈路；核心層作為網絡的中心結點負責網絡內各子網之間的數據轉發并提供互聯網接入服務。為了提高網絡的可管理性，抑制網絡中的廣播流量，隔離不同的廣播域，可以根據用戶所處的物理位置或隸屬關系劃分不同的VLAN[1]。為了提高可靠性每一層的設備和上一層的設備之間可以存在多條冗余鏈路，以避免出現因為單點故障導致網絡癱瘓。由于網絡中存在著冗余鏈路，利用MSTP技術消除環路和不同VLAN間的流量負載均衡；利用VRRP技術實現路由冗余和負載均衡設計。
1 VRRP和MSTP協議分析
1.1 VRRP協議分析[1-3]
虛擬路由冗余協議VRRP﹙Virtual Router Redundancy Protocol﹚是由IETF制定的，是一種容錯協議，為具有組播或者廣播能力的局域網設計。
VRRP協議將兩臺或多臺路由設備虛擬成一個虛擬路由設備，對外提供一個或多個虛擬的IP地址。使用VRRP創建的虛擬路由器被稱為VRRP組，在 VRRP 路由器組中，按優先級選舉 Master 路由器和Backup路由器。Master 路由器實現針對虛擬路由器 IP 的各種網絡功能，如 ARP 請求、ICMP 消息和數據的轉發等；Backup 路由器不擁有該 IP，除了接收 Master路由器發送的 VRRP 通告信息外，不執行對外的網絡功能。僅當主機失效時，Backup 路由器接管原先 Master 路由器的網絡功能。
在VRRP協議中，Master周期性以組播的形式發送VRRP通告報文，以便Backup了解Master的工作狀態。如果Backup在一定時間內沒有收到VRRP通告報文，則認為Master出現故障，重新選舉Master，以保證通信不會中斷，從而保證通訊的連續性和可靠性。
1.2 MSTP協議分析[1][4-6]
多生成樹協議MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）是IEEE 802.1s中定義的一種STP和VLAN結合使用的新型生成樹協議。STP（生成樹協議）通過在網絡中構造一棵自然樹的方法達到裁剪冗余環路的目的，同時實現鏈路備份和路徑最優化。但STP最大的缺陷在于收斂速度過慢，至少需要30秒的收斂時間。為了解決STP協議的這個缺陷，IEEE推出了802.1w標準，定義了RSTP（快速生成樹協議），與STP相比，收斂速度快得多，最快在1秒之內。但RSTP與STP一樣同屬單生成樹SST（Single Spanning Tree），有它自身的缺陷，主要表現在：第一，在網絡規模比較大的時候會導致較長的收斂時間，拓撲改變也比較大；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。為了克服單生成樹的這些缺陷，與是支持VLAN的生成樹協議（PVST/PVST+）應運而生。
PVST/PVST+協議能夠保證每一個VLAN都不存在環路。經過改進的PVST+協議在VLNA1運行的是普通STP協議，在其他VLAN上運行PVST協議。PVST+協議可以與STP/RSTP互通。但PVST/PVST+協議也有自身的缺陷：第一，由于每個VLAN都需要生成一棵樹，PVST BPDU的通信量將正比于Trunk的VLAN個數。第二，在VLAN個數比較多時，維護多棵生成樹的計算量和資源占用量將急劇增長。多實例化的MSTP協議應運而生。
多生成樹協議MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）是IEEE 802.1s中定義的一種新型多實例化生成樹協議。MSTP中引入了“實例”（Instance）和“域”（Region） “的概念。所謂“實例”就是多個VLAN的一個集合，這種通過多個VLAN捆綁到一個實例中去的方法可以節省通信開銷和資源占用率。MSTP各個實例拓撲的計算是獨立的，在這些實例上就可以實現負載均衡。
MSTP協議把支持MSTP的交換機和不支持MSTP交換機劃分成不同的區域，分別稱作MST域和SST域。在MST域內部運行多實例化的生成樹，交換機間使用MSTP BPDU交換拓撲信息；在MST域的邊緣運行RSTP兼容的內部生成樹IST（Internal Spanning Tree）。SST域內的交換機使用STP/RSTP/PVST+BPDU交換拓撲信息。在MST域與SST域之間的邊緣上，SST設備會認為對接的設備也是一臺RSTP設備。而MST設備在邊緣端口上的狀態將取決于內部生成樹的狀態，也就是說端口上所有VLAN的生成樹狀態將保持一致。
2 VRRP和MSTP技術在家具企業網中的應用方案設計
2.1 案例需求
[2]
關鍵字：VRRP ； MSTP ； 路由冗余； 負載均衡
中圖分類號：TP393.02 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.07.034
本文著錄格式：[1]程寧.VRRP和MSTP協議在家具企業園區網的應用與研究[J].軟件，2313，34（7）：100-103
0 引言
隨著信息技術的不斷發展，越來越多的家具企業開始建設自己的園區網。在設計園區網絡時，為了使網絡工作的更有效率，對于大型園區網絡普通采用三層架構，即接入層、匯聚層和核心層，如圖1所示；對于規模較小的網絡也可簡化為二層架構，即接入層和核心層。
如圖1所示，網絡共分為三層，其中接入層允許終端用戶連接到網絡；匯聚層是多個接入層的匯聚點，它必須能夠處理來自接入層設備的所有通信量，并提供到核心層的上行鏈路；核心層作為網絡的中心結點負責網絡內各子網之間的數據轉發并提供互聯網接入服務。為了提高網絡的可管理性，抑制網絡中的廣播流量，隔離不同的廣播域，可以根據用戶所處的物理位置或隸屬關系劃分不同的VLAN[1]。為了提高可靠性每一層的設備和上一層的設備之間可以存在多條冗余鏈路，以避免出現因為單點故障導致網絡癱瘓。由于網絡中存在著冗余鏈路，利用MSTP技術消除環路和不同VLAN間的流量負載均衡；利用VRRP技術實現路由冗余和負載均衡設計。
1 VRRP和MSTP協議分析
1.1 VRRP協議分析[1-3]
虛擬路由冗余協議VRRP﹙Virtual Router Redundancy Protocol﹚是由IETF制定的，是一種容錯協議，為具有組播或者廣播能力的局域網設計。
VRRP協議將兩臺或多臺路由設備虛擬成一個虛擬路由設備，對外提供一個或多個虛擬的IP地址。使用VRRP創建的虛擬路由器被稱為VRRP組，在 VRRP 路由器組中，按優先級選舉 Master 路由器和Backup路由器。Master 路由器實現針對虛擬路由器 IP 的各種網絡功能，如 ARP 請求、ICMP 消息和數據的轉發等；Backup 路由器不擁有該 IP，除了接收 Master路由器發送的 VRRP 通告信息外，不執行對外的網絡功能。僅當主機失效時，Backup 路由器接管原先 Master 路由器的網絡功能。
在VRRP協議中，Master周期性以組播的形式發送VRRP通告報文，以便Backup了解Master的工作狀態。如果Backup在一定時間內沒有收到VRRP通告報文，則認為Master出現故障，重新選舉Master，以保證通信不會中斷，從而保證通訊的連續性和可靠性。
1.2 MSTP協議分析[1][4-6]
多生成樹協議MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）是IEEE 802.1s中定義的一種STP和VLAN結合使用的新型生成樹協議。STP（生成樹協議）通過在網絡中構造一棵自然樹的方法達到裁剪冗余環路的目的，同時實現鏈路備份和路徑最優化。但STP最大的缺陷在于收斂速度過慢，至少需要30秒的收斂時間。為了解決STP協議的這個缺陷，IEEE推出了802.1w標準，定義了RSTP（快速生成樹協議），與STP相比，收斂速度快得多，最快在1秒之內。但RSTP與STP一樣同屬單生成樹SST（Single Spanning Tree），有它自身的缺陷，主要表現在：第一，在網絡規模比較大的時候會導致較長的收斂時間，拓撲改變也比較大；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。為了克服單生成樹的這些缺陷，與是支持VLAN的生成樹協議（PVST/PVST+）應運而生。
PVST/PVST+協議能夠保證每一個VLAN都不存在環路。經過改進的PVST+協議在VLNA1運行的是普通STP協議，在其他VLAN上運行PVST協議。PVST+協議可以與STP/RSTP互通。但PVST/PVST+協議也有自身的缺陷：第一，由于每個VLAN都需要生成一棵樹，PVST BPDU的通信量將正比于Trunk的VLAN個數。第二，在VLAN個數比較多時，維護多棵生成樹的計算量和資源占用量將急劇增長。多實例化的MSTP協議應運而生。
多生成樹協議MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）是IEEE 802.1s中定義的一種新型多實例化生成樹協議。MSTP中引入了“實例”（Instance）和“域”（Region） “的概念。所謂“實例”就是多個VLAN的一個集合，這種通過多個VLAN捆綁到一個實例中去的方法可以節省通信開銷和資源占用率。MSTP各個實例拓撲的計算是獨立的，在這些實例上就可以實現負載均衡。
MSTP協議把支持MSTP的交換機和不支持MSTP交換機劃分成不同的區域，分別稱作MST域和SST域。在MST域內部運行多實例化的生成樹，交換機間使用MSTP BPDU交換拓撲信息；在MST域的邊緣運行RSTP兼容的內部生成樹IST（Internal Spanning Tree）。SST域內的交換機使用STP/RSTP/PVST+BPDU交換拓撲信息。在MST域與SST域之間的邊緣上，SST設備會認為對接的設備也是一臺RSTP設備。而MST設備在邊緣端口上的狀態將取決于內部生成樹的狀態，也就是說端口上所有VLAN的生成樹狀態將保持一致。
2 VRRP和MSTP技術在家具企業網中的應用方案設計
2.1 案例需求
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