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    试析 协议在提高校园网络可靠性中的应用论文

    发布日期:2020-02-11 15:57 管理学论文

      论文摘要:本文从分析目前大多数校园网的可靠性现状出发,简要介绍了虚拟路由冗余协议vrrp,提出应用vrrp协议提升校园网络的可靠性解决方案,从保护投资和提高网络可靠性的角度提出一种实用的解决方案。

    论文关键词:vrrp协议 可靠性 主控路由器 虚拟路由器

    一、引言

    计算机技术的迅猛发展,大学、中学以及小学基于局域网的校园办公和基于internet的应用也逐渐增多,对校园网络的可靠性提出了越来越高的要求,网络中的核心设备对保证校园网络的正常工作非常重要,如果保证了核心网络设备的可靠性,就基本保证了校园网络的可靠性。

    二、目前校园网络的可靠性现状

    网络可靠性也称网络的可用性,使用平均故障间隔mtbf(mean time between failure)和无故障工作时间两个参数来衡量,平均故障间隔越小且无故障工作时间越长,该网络设备的可靠性就越高。不同的行业对可靠性的要求不同,一般的网络,暂时中断不影响使用,而对网络依赖程度比较高的电子商务和金融行业来说,网络的中断就意味着经济利益受损。网络可靠性的研究探讨,意义重大。
    网络设备的投资在网络建设中占有相当大的比例,高档的、可靠性高的网络设备往往价格不菲。由于资金的因素,一般规模的校园网建设中,不可能配备高档的设备。网络的可靠性需要设备本身的可靠程度来保证。通常情况是,用一台和工作设备相同配置的网络设备作为冷备。工作设备出现问题时,将冷备的设备接入网络,恢复通讯,这种方案,网络中断的时间一般在十几分钟左右,不能满足校园网络可靠性的要求,现在学校的大部分的工作都通过网络进行,学生学籍管理、教务管理、教师签到、学校办公、网络招生等,十几分钟的网络中断也会使正常的日常工作变得混乱,尤其是网络招生工作,网络中断更是后果严重。如果对所有网络设备进行更新,购买高可靠性的核心层次设备(通常是有两个主控板,另一块板卡做备份,网络可以在几秒钟之内恢复工作)是一种很好的可靠性解决方案,但是从资金投入的角度来说,目前多数学校不具有如此的经济承受能力。本着保护现有投资的角度考虑,可以采用廉价冗余的思路,在可靠性和经济性方面找到平衡点。

    三、vrrp协议综述

    什么是vrrp协议?
    虚拟路由冗余协议(virtuai router redundancy protocol,简称vrrp协议。在该协议中,一对路由设备协同工作,对终端ip设备的默认网关(defauit gateway)进行冗余备份,当一台路由设备宕机时,备份路由设备及时接管转发工作,向用户提供透明的切换,起到提高网络可靠性的作用。

    vrrp协议的重要概念
    在vrrp协议中,有两组重要的概念:vrrp路由器和虚拟路由器;主控路由器和备份路由器。vrrp路由器是物理实体,虚拟路由器是vrrp协议创建的,是逻辑概念。一组vrrp路由器协同工作构成一台虚拟路由器,具有唯一固定lp地址和mac地址。一个vrrp组中的路由器具有两种互斥的角色:主控路由器和备份路由器。一个vrrp组中只有一台处于主控角色的路由器,可以有一个或者多个处于备份角色的路由器。使用选择策略从路由器组中选出一台作为主控,负责arp相应操作和转发ip数据包,组中的其它路由器作为备份的角色处于待命状态。当主控路由器发生故障时,备份路由器能在几秒钟的时延后升级为主路由器。此切换非常迅速而且不用改变ip地址和mac地址,对终端使用者是透明的。vrrp协议工作原理
    vrrp路由器用vrid标识,取值0-255,对外表现为唯一的虚拟mac地址,格式为00-00-5e-00-01-[vrid]。主控路由器负责对arp请求用该mac地址做应答。vrrp控制报文是vrrp通告,使用ip多播数据包进行封装,使用组播地址,发布范围只限于同一局域网内。主控路由器周期性的发送vrrp通告报文,备份路由器在连续三个通告间隔内收不到vrrp通告或收到优先级为0的通告后启动新的一轮vrrp选举。选举参数是优先级和ip地址,vrrp协议中优先级范围是0—255,数值大的优先级高。优先级的配置原则可以依据链路的速度和成本、路由器性能和可靠性以及其它管理策略设定。
    如何保证vrrp协议的安全性?可以使用两种安全认证措施:明文认证和ip头认证。明文认证方式在加入一个vrrp路由器组时,必须同时提供相同的vrid和明文密码。适合于避免在局域网内的配置错误,但网络监听方式窃取密码防范较低;ip头认证的方式提供了更高的安全性,能够防止报文重放和修改等攻击。

    四、vrrp协议应用在校园网络中的方案

    1、vrrp单备份组配置:rta和rtb在实际的网络组建中,可以使用不同档次的设备。rta和rtb对internet都有链路,而且为了经济性,两条链路的速率也可以不一样。选择档次高的那个设备作为主控路由器,配置方案如下图所示:
    这里假定rta的性能和可靠性都要高于rtb。连接校园网中各主机,rta实际地址为ip1,rtb的实际地址为ip2。rta和rtb组成一个vrrp路由器组,共同虚拟出ip3为虚拟路由器的地址。配置rta的vrr p的优先级高于rtb的,则rta经过选举就成为主控路由器,h1、h2、h3的默认网关地址设定为ip3。rta负责icmp重定向、arp应答和ip报文的转发:一brta失败,根据策略rtb立即启动切换,成为主控,保证网络正常通讯。还应该在rta上设置抢占模式,当rta 恢复工作后,继续成为主控路由器,行使网姜的职锥
    2、vrrp多备份组配置:在vrrp单备份组的应用中,一台路由器在线时作为主控,另一台路由器只是作为后备,不参与转发工作,试析 协议在提高校园网络可靠性中的应用论文闲置了设备和链路。如果两台设备属于同档次,可配置vrrp多备份组,使两台设备都参与数据的转发,达到备份和负载分担双重效果。配置两台路由器同时属于互为备份的两个vrrp组:在组1中rta为主控设备;组2中rtb为主控设备。将一部分主机的默认网关设定为组1的虚拟ip地址;另一部分主机的默认网关设定为组2的虚拟ip地址。如果rta出现故障,经过vrrp选举,rtb为2个vrrp组的主控路由器,下面的所有主机都通过rtb连接internet;相对应,如果rtb出现故障,rta成为两个备份组主控路由器。实现了负载均衡和提高网络可靠性的功能。
    3、vrrp协议跟踪端口功能:vrrp协议应用在校园网中,用以提高校园网络的可靠性,无论是单备份组还是双备份组,vrrp协议只是对网络局域网侧的链路进行监测,起到备份的作用。而对上连internet的链路的故障却没有办法。vrrp协议使用的前提是,rta和rtb接入到同一个局域网内。而两台路由器上连internet的链路可能不属于一个isp,不能使用vrrp协议。当主控路由器的连接internet的链路出了问题,即便备份路由器连接internet的链路是通的,下面所连的主机也不能访问外部网络。vrrp协议的端口跟踪功能可以解决此问题,在配置vrrp的时候,让它监视上连internet物理端口的状态,如果物理端口的状态从up变为down的时候,设置vrrp主控路由器的优先级减掉一个数值,从而优先级低于备份路由器的vrrp优先级。开始新一轮的vrrp选举,备份路由器变为主控路由器,继续保持和internet的通讯。

    五、小结

    vrrp协议应用在校园网络中,确实能够提高网络的可靠性。在使用的时候,也要注意通告周期的设定,恰当的设置该数值。民营中小企业人力资源规划探析如果设定不恰当,可能会引起频繁的vrrp选举,网络反而会频繁的中断,反而起不到提高可靠性的作用。如果经济条件允许的情况下,网络核心层尽量配置具有高可靠性的设备,从设备本身提高可靠性,同时应用vrrp协议,使网络可靠性进一步提高。


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