LANCOM Redundancy Concepts foar hiërargyske Switch Networks
Produkt ynformaasje
Spesifikaasjes:
- Produkt Namme: LANCOM Techpaper - Redundancy konsepten foar hiërargyske switch netwurken
- Protokollen Covered: VPC, Stacking, STP
- Haadfokus: Redundânsje en hege beskikberens yn switch netwurk
Produkt Usage Ynstruksjes
Virtual Port Channel (VPC):
VPC rjochtet him op fysike redundânsje en load balancing om hege beskikberens te garandearjen. It biedt medium kompleksiteit yn konfiguraasje mei hege hardware easken en kosten.
Stapelje:
Stacking jout hast plug-and-play funksjonaliteit foar redundans en wurdt karakterisearre troch lege kompleksiteit yn konfiguraasje. It biedt medium hardware easken en kosten.
Spanning Tree Protocol (STP)
STP biedt in logyske oplossing om netwurkflaters te foarkommen troch loops en soarget foar rappe herstel. It hat hege kompleksiteit yn konfiguraasje, mar biedt lege hardware easken en kosten.
FAQ
- F: Hokker protokol moat ik kieze foar myn netwurk?
- A: De kar fan protokol hinget ôf fan jo spesifike netwurk easken. VPC is geskikt foar hege beskikberens mei medium kompleksiteit, wylst stapeljen gebrûk makket mei lege kompleksiteit. STP is kosten-effektyf, mar hat in mear mânske konfiguraasje.
- F: Kin STP nul downtime berikke?
- A: STP kin berikke nul downtime yn aktive / passive modus tusken de tagong switch laach en ein apparaten, mar it is oan te rieden om te kommen dat STP operaasje fanwege aktive / passive oerstallichheid.
Redundancy konsepten foar hiërargyske switch netwurken
it probleem fan hege beskikberens is ien fan 'e wichtichste aspekten by it plannen fan betroubere switchnetwurken. Mislearrings as gefolch fan miskonfiguraasje liede faak ta dat folsleine kommunikaasje-ynfrastruktueren falle. De gefolgen omfetsje enoarme ferfolchkosten en produksjedowntime. Mei goede planning minimalisearret de oerstallige ferbining fan 'e skeakels oer it heule netwurk dy risiko's fan mislearring en fergruttet de beskikberens fan netwurken.
Dit papier ynformearret jo oer de wichtichste protokollen foar redundânsje yn netwurken en jout jo eksamples fan hoe't in heech beskikber trije-tier of twa-tier netwurk kin ferskine.
Dit papier is ûnderdiel fan 'e searje "Switching Solutions".
Klikje op de ikoanen om mear te finen oer de ynformaasje beskikber fan LANCOM:
- Basics
- Basics
- Design gids
- Setup gids
- Setup gids
- Setup gids
De trije oerstallige konsepten VPC, stapeljen, en STP
Troch it ferbinen fan in switch nei twa ferskillende skakelaars yn de aggregaasje / distribúsje laach of kearn laach boppe it, resultearret it brûken fan Link Aggregation Groups (LAG) in ekstreem hege beskikberens (HA) en praktysk ûnûnderbrutsen netwurk operaasjes. In wichtige faktor hjir is it brûken fan loopprevinsjemeganismen. Ferskate redundancy-oplossings binne beskikber foar it netwurkjen fan twa skeakels, ynklusyf it Spanning Tree Protocol (STP), dat minder effektyf is, en bettere opsjes lykas it Virtual Port Channel (VPC), as stapeljen.
De ferskillen tusken de trije protokollen VPC, Stacking en STP omfetsje de kompleksiteit fan 'e konfiguraasje, de downtime by it opnij starte fan' e skeakels, en de kosten fan 'e nedige skeakels.
Virtual Port Channel (VPC)
VPC heart ta de Multi-chassis Etherchannel [MCEC] famylje en is dêrom ek bekend as MC-LAG (Multi-Chassis Link Aggregation Group). Troch de hege hardware-easken is it de meast kosten-yntinsive fan 'e trije oerstallingsoplossingen en wurdt dêrom meast brûkt yn grutte netwurkynfrastruktuer. Om flatertolerânsje te ferbetterjen troch oerstalligens, makket dizze virtualisaasjetechnology twa mei-inoar ferbûne skeakels ferskine as ien firtuele keppeling. VPC hat de folgjende eigenskippen:
- Redundânsje en load balancing: Mei help fan har peer-keppeling wikselje skeakels yn 'e firtuele VPC-groep konstant wichtige ynformaasje oer it netwurk út, ynklusyf MAC-tabellen. Eltse peer switch ferwurket de helte fan de gegevens folume fan de tagong laach (aktyf / aktive technology). Yn tsjinstelling ta stapeljen bliuwe se ûnôfhinklike eksimplaren en it binne allinich de ferbûne havens dy't de wjersidige oerstalligens virtualisearje.
- 100% uptime troch rappe konverginsje: Yn it gefal fan in apparaat flater of in feroaring yn it netwurk, VPC gau recalculates de netwurk paden. Dit elimineert in inkeld punt fan mislearring, wat resulteart yn flugger tsjinstherstel. It oare apparaat yn it VPC-kluster behannelet al it ferkear en hâldt it netwurk aktyf. Dit is nettsjinsteande oft de flater fan it apparaat feroarsake is troch in defekt of in opsetlike ôfsluting, lykas by in firmware-update (In-Service Software Upgrade, ISSU). Dit berikt 100% uptime fan it netwurk fan 'e kearn oant de einapparaten.
- Unôfhinklik behear: Fanút it perspektyf fan in tredde apparaat makket de peer-keppeling de skeakels ferskine as in inkele logyske keppeling tagongspunt of laach-2-knooppunt. It tredde apparaat kin in skeakel, tsjinner, of in oar ûnderlizzend tagongslaach-netwurkapparaat wêze dat keppeling aggregaasje stipet. Lykas hjirboppe neamd, bliuwe de peer-switches ûnôfhinklik behearbere apparaten dy't yndividueel kinne wurde opstart of bywurke.
- Ferhege bânbreedte: It bondeljen fan de peer-keppeling (aktyf / aktyf) fergruttet de bânbreedte en trochfierkapasiteit tusken de apparaten.
- Ienfâldiger netwurktopology: Om't VPC LAG mooglik makket tusken netwurklagen, fermindert it de needsaak foar STP, dat wurdt brûkt yn tradisjonele L2-netwurken om loops te foarkommen.
- Stipe foar net-VPC-ynskeakele apparaten: VPC stelt einapparaten as netwurkkomponinten yn steat dy't net VPC-by steat binne om te ferbinen mei in VPC-omjouwing, wêrtroch de kompatibiliteit en fleksibiliteit fan it netwurk ferheget.
- Hege prestaasjes switch hardware: VPC stelt hege easken oan de switch hardware, dat moat stypje it VPC protokol. Dit kin de kar fan apparaten beheine, benammen by de tagongslaach, en kin kostber wêze.
Stacking
In stapel is in groep skeakels dy't fysyk gedrage as ien apparaat. Alle apparaten yn 'e stack moatte hawwe deselde Stacking Schnittstellen (poarten) en wurde foarsjoen fan in identike firmware ferzje. Fergelykber mei in chassis of blade systeem, de stacking havens omgean alle gegevens ferkear yn hardware mei protokollen optimalisearre foar dit doel.
De stapeling technology kin wurde gearfette as folget:
Hast plug-&-play konfiguraasje
- Laach-2 ferienfâldiging: Stacking kin wurde foarsteld as in backplane fan de yndividuele skakelaars ferbûn fia kabels dy't net werkend as in ferbining troch de ynstelde laach-2 protokollen. Hjirmei kin netwurkferkear tagelyk oer meardere ferbiningen wurde ferstjoerd, sadat de trochslach maksimale wurdt.
- Gjin layer-3-routing nedich: De yntelliginte ferdieling fan de gegevensstream binnen de stapel fereasket gjin laach-3-routing, om't de ynterne stapelprotokollen de ferbiningen behannelje lykas hjirboppe beskreaun.
- Snelle failover en hast ûnûnderbrutsen trochstjoere: Mei tank oan flugge opspoaren en keppeling herstel technologyen, stack ferbinings wurde oerbrocht nei oare skakelaars yn gefal fan mislearring troch middel fan "hitless failover", dus sûnder gegevens ferlies.
- Gjin yn-service software upgrade: In neidieltage mei stapeljen is dat opsteapele skeakels offline moatte gean tidens in firmware-fernijing, dws 100% uptime wurdt net garandearre tidens software-updates of opnij opstarten. Dochs kin dizze opsje beskôge wurde as in alternatyf foar de VPC as ûnderhâldsfinsters brûkt wurde. Tidens wurking, aktive / aktive operaasje berikt maksimale gegevens trochstreaming tusken de kearn en ein-apparaat lagen.
Spanning Tree Protocol (STP)
De technyske ferskillen tusken de hjoeddeistige spanningsbeam-standerts MSTP (Multi-STP, IEEE 802.1s) en RSTP (RapidSTP, IEEE 802.1w) wurde hjir net besprutsen. Ynstee dêrfan ferwize wy nei de relevante literatuer. Wylst VPC en stacking rjochtsje op fysike redundânsje en load balancing, leveret STP in logyske oplossing om netwurk mislearrings te foarkommen troch loops en om rappe herstel te garandearjen.
Fan 'e trije hjir presintearre protokollen hat STP de meast omslachtige konfiguraasje. Hoewol STP nul downtime kin berikke yn aktive / passive modus tusken de tagong-switch-laach en de einapparaten, moat STP-operaasje foarkommen wurde fanwege de aktive / passive oerstalligens. STP biedt lykwols advantages yn guon senario's:
- Dêr't bou-relatearre beheinings beheine it oantal mooglike ferbinings, STP is it ideale alternatyf. Dit minimalisearret it risiko fan it foarmjen fan loops, benammen yn client-tagongsmodus.
- Mei syn beskieden hardware-easken kin it protokol sels wurde stipe troch skeakels op yngongsnivo, wat STP in heul kosten-effektive oplossing makket.
De stypjende protokollen LACP, VRRP, DHCP-relay, en L3-routing
Neist de trije protokollen dy't al neamd binne, dy't it totale konsept fan it switchnetwurk signifikant bepale, binne fierdere protokollen wichtich foar de folgjende senariobeskriuwing.
Link Aggregation Group (LAG) & Link Aggregation Control Protocol (LACP)
De technology foar it ymplementearjen fan keppeling aggregaasje en load balancing hjit LAG (Link Aggregation Group). In LAG bondelt dynamysk in oantal fysike ferbiningen tusken netwurkapparaten yn ien logyske ferbining.
LACP is it akronym foar "Link Aggregation Control Protocol". As ûnderdiel fan 'e globale standert IEEE 802.1AX (Link Aggregation), LACP is in protokol foar de automatyske konfiguraasje en ûnderhâld fan keppeling aggregaasje groepen. LACP brûkt LACPDUs (LACP data pakketten, fersyk-antwurd prinsipe) as in automatisearre ûnderhannelingsmeganisme tusken twa of, by it brûken fan VPC of Stacking, ferskate netwurk apparaten, sadat in logysk groepearre keppeling kin automatysk wurde foarme en begûn neffens syn konfiguraasje. LACP is ek ferantwurdlik foar it behâld fan de keppelingstatus en it konstant útwikseljen fan ynformaasje oer de gegevenspakketten. It reageart dêrom dynamysk op feroaringen yn it netwurk sûnder de needsaak foar rekonfiguraasje.
LANCOM Techpaper - Redundancy konsepten foar hiërargyske switch netwurken
brûkt ien fan de twa fysike ferbinings, mei de oare ien allinnich wurdt brûkt foar ferbining fêstiging.
Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP)
VRRP is in standerdisearre layer-3 netwurkprotokol dat redundânsje en loadbalâns brûkt om automatyske allocaasje en dynamyske failover te leverjen om routers beskikber te hâlden, of yn dit gefal skeakels dy't routing stypje. Dit soarget foar netwurkbeskikberens, benammen foar feiligens-krityske tsjinsten, troch de naadleaze oergong nei in reservekopyapparaat. Yn heul grutte netwurken (campbrûkt mei mear dan 10,000 havens), kin it routingkonsept dat nedich is op laach 3 ek ferienfâldige wurde, om't de twa apparaten yn 'e VRRP kinne wurde virtualisearre as ien standert gateway.
DHCP relay
Sûnt twa-tier of trije-tier netwurken meastentiids hawwe in aparte DHCP tsjinner op hege-optreden hardware, is it wichtich foar skakelaars op de aggregaasje / distribúsje en tagong lagen wurde konfigurearre mei in DHCP relay agent. Dit stjoert DHCP-oanfragen troch nei in sintralisearre DHCP-tsjinner en foarkomt IP-adreskonflikten.
Laach-3 routing
Routing funksjes binne essinsjeel foar it útfieren fan feiligens en de opsjes fan tagong kontrôle, dynamyske groei fan it netwurk en goede stabiliteit (forwarding vs. oerstreaming) fia in logyske en boppe alles effisjinte skieding fan subnets. Om te soargjen dat elke switch wit hokker router te brûken, wurdt in routingtabel makke dy't tsjinnet as in "adresdatabase" dy't altyd jildich is. Dynamyske routing soarget derfoar dat alle "routers", dat wol sizze Layer-3 capable switches (L3), mei-inoar kommunisearje kinne en dizze routingtabel selsstannich opbouwe. Dit betsjut dat de rûte fan gegevensferkear binnen it netwurk konstant dynamysk ynsteld wurdt, wat soarget foar de bêste netwurkprestaasjes. Algemiene routingmetoaden binne OSPFv2 / v3 en BGP4, hoewol de eardere oer it algemien allinich brûkt wurdt yn ynterne netwurken.
Example senario foar oerstallige switch netwurken
No't wy bekend binne mei de protokollen en har kearnfunksje, geane wy no troch nei har tapassing yn example senario mei modellen út de LANCOM switch portfolio.
LANCOM Techpaper – Redundancy konsepten foar hiërargyske switch netwurken
De eksamples sjen litten omgean mei trije-tier switch netwurken. As in twa-tier netwurk mei aggregaasje / distribúsje en tagong lagen is genôch foar jo, de kearn laach kin weilitten. De beskreaune oplossingen bliuwe jildich en kinne wurde sjoen as oanbefellings foar praktyske tapassing.
Senario 1: 100%-uptime switch netwurk mei VPC-standert tagong switches
Dit senario is geskikt foar grutte bedriuwen en campus netwurken mei hege oerstallige easken. It maksimum oantal tagongspoarten mei 100% oerstalligens is sawat. 60,000.
Yn it gefal fan in kearn switch mei 32 havens, ien haven wurdt meastal brûkt foar de uplink, bgl nei in data sintrum / WAN, en oare 2 oan 8 binne reservearre foar VPC oanbieden oerstallich en prestaasjes. Dus mei 6 VPC-ferbiningen bliuwe 25 havens oer. Op de aggregaasje- / distribúsjelaach binne oerstallige skeakels mei elk 48 havens ferbûn. Op syn beurt kinne dizze ferbine mei skakelaars op 'e tagongslaach, elk mei in maksimum fan 48 havens. Dit resultearret yn
25x48x48 = 57,600 havens
Om dit senario út te fieren, moatte alle skeakels fan 'e kearn nei de tagongslaach VPC-kapabel wêze. Hoewol dit it potinsjele oantal skeakels beheint, makket it aktive / aktive prinsipe hege bânbreedte mooglik yn kombinaasje mei 100% uptime. Fierder foldocht de In-Service Software Update (ISSU) funksje oan 'e heechste easken foar netwurkbeskikberens.
Dit senario is ideaal foar de nije, ynkoarten útbrochte en machtichste LANCOM-switches, lykas de kearnskeakel LANCOM CS-8132F, de aggregaasje-/distribúsjeskeakel LANCOM YS-7154CF en ek de tagongswikselers fan 'e XS-4500-searje . Foar it earst makket de XS-4500-searje de ferbining mooglik fan tagongspunten mei Wi-Fi 7, lykas de LANCOM LX-7500.
De skeakels by elke netwurklaach binne ferbûn fia 100G VPC-peer-keppelings. De legere lagen wurde dan oerstallich ferbûn fia LAG mei 100G of 25G, ôfhinklik fan de uplink havens fan de tagong switches. It kin ek sjoen wurde dat kearnlaach-skeakels yn 'e VPC-groep binne konfigureare mei VRRP. Dit helpt om de folgjende routingkonfiguraasje op 'e legere lagen te ferienfâldigjen, om't VPC-ynskeakele skeakels har respektive IP-adressen hâlde en it is allinich VRRP dy't dizze dan ferienfâldiget nei ien dield. Dêrtroch ferskine de skeakels yn 'e kearn- en aggregaasje- / distribúsjelagen út' e tagongslaach as in inkele L3-routinggateway. Net werjûn binne de helpprotokollen DHCP-relais en dynamyske routing lykas OSPF. Dizze moatte wurde konfigureare en brûkt neffens har bedoelde funksje om netwurksegmentaasje mei VLAN's sa ienfâldich mooglik te meitsjen.
Op it nivo fan 'e einapparaten, hjir te sjen foar bglample mei tagong punten, folsleine oerstalling is beskikber mei apparaten útrist mei twa Ethernet Schnittstellen. Sûnt LANCOM tagong switches feature wat is bekend as "non-stop PoE", de macht oanbod oan de ferbûne apparaten is ûnûnderbrutsen sels yn it gefal fan in switch herstarten of switch update, sa lang as der in twadde alternatyf gegevens paad.
Senario 2: Betrouber switch netwurk mei in kombinaasje fan VPC en stacking
Dit senario rjochtet him op de kosten per haven. As it mooglik is foar de tagongslaach om te wurkjen mei ûnderhâldsfinsters, is dit senario mei stapeljen by de tagongslaach de oanrikkemandearre metoade. Yn tsjinstelling ta it earste senario kin de aggregaasje-/distribúsjelaach hjir bygelyks operearjeample de LANCOM XS-6128QF, en de tagong laach kin operearje de mear kosten-effektyf GS-4500 ynstee fan de XS-4500-searje. Om't it no mooglik is om te planjen mei maksimaal acht skeakels yn 'e steapel op' e tagongslaach, nimt it oantal havens ta in maksimum fan 460,800 havens (25 * 48 * 48 * 8). Dit fergruttet it oantal havens signifikant, wylst in akseptabel nivo fan redundânsje behâldt en tichtby 100% netwurk-uptime (oannommen dat d'r in ûnderhâldsfinster is).
Troch it heul hege oantal havens binne de L3-routingprotokollen VRRP en ARF (Avansearre Routing en Forwarding) wurde oanrikkemandearre foar de kearnlaach. VPC bliuwt yn 'e kearn- en aggregaasje- / distribúsjelagen en foldocht dus, lykas yn it earste senario, de wichtige ISSU-oanpak op beide lagen. Yn stee fan VPC is stacking de redundancy-oplossing dy't brûkt wurdt op 'e tagongslaach, wat it oantal tagongswitches fergruttet dy't kin wurde brûkt út it LANCOM-portfolio. Fergelykber mei it earste senario bliuwe DHCP-relay en LAG's yn gebrûk tusken de lagen. Troch de beheiningen fan stapeljen is in downtime fan likernôch fiif minuten nedich foar in firmware-fernijing fan 'e skeakelstapel, wat it nedich makket om in ûnderhâldsfinster te plannen.
Senario 3: Kostenoptimalisearre switchnetwurk mei in kombinaasje fan VPC en STP
Yn dit senario is de konfiguraasje fan 'e kearn en aggregation / distribúsjelaach mei VPC en LAG itselde as earder. Allinnich de brûkte LANCOM-skeakels, lykas LANCOM XS-5116QF en LANCOM GS-3652XUP, leverje ôfwikende uplink-snelheden.
Op de tagong laach, STP is konfigurearre ynstee fan VPC of stacking. Dit hat it foardieltage dat it protokol allinich beskieden hardwareprestaasjes fereasket, wat de seleksje fan libbensfetbere tagongswitches fierder fergruttet (bgl. LANCOM GS-3600 rige). STP hat lykwols mar in beheind oanbod fan gebrûk troch it aktive / passive prinsipe en de omslachtige konfiguraasje.
Yn 'e folgjende presintearje wy twa typyske eksamples om it gebrûk fan STP te yllustrearjen.
Senario 3.1: STP op desintrale siden
De twa aggregation / distribúsje switch stapels moatte wurde begrepen te wêzen twa ûnôfhinklike ienheden op ferskillende lokaasjes. Mei LACP en de dêrop konfigureare STP binne beide stapels no ferbûn mei de rêchbonke dy't ek de poarte nei it WAN befettet. As de ferbining fan 'e rjochtersteapel nei de WAN-gateway mislearret - bygelyksample, fanwege ûnfoarsjoene foarfallen-de stack kin noch rûte nei de WAN fia de lofterhân stack sûnder de side wurdt ôfsnien hielendal. Salang't der gjin flater is, bliuwt de middelste ferbining tusken de stapels ynaktyf. Op de tagongslaach is de oanbefelling foar dit senario noch altyd om LACP te brûken ynstee fan STP.
Senario 3.2: STP mei tal fan cascaded tagong switches
Dit senario is ideaal as it budzjet beheind is, mar in grut oantal tagongspoarten noch moatte wurde ymplementearre. Kostenbesuniging is faak rjochte op 'e stapel fan aggregaasje-skeakels, om't it grutte oantal tagongswitches net te foarkommen is. Om in bepaald bedrach fan oerstalligens te behâlden, wurdt in ring konfigureare op 'e tagongslaach, dy't de aktivearring fan STP fereasket. It is hjir ek mooglik om dûbele ferbiningen op te setten fia LACP. Dat kin hjir lykwols ek weilitten wurde fanwege it kostenaspekt.
Konklúzje
Troch har portfolio út te wreidzjen om de kearnlaach op te nimmen, is LANCOM in ien-stop-winkel wurden foar elkenien dy't plannen of beheartampús netwurken.
Sels as dizze senario's net alle mooglike netwurkûntwerp kinne reflektearje, binne dizze eksamples jouwe in goede oerview fan wat kin wurde berikt mei LANCOM kearn-, aggregaasje / distribúsje-, en tagong switches. Mei de hjir presinteare oerstallingskonsepten VPC, Stacking en STP, kin de bêste oplossing foar elke netwurkeask fûn wurde ôfhinklik fan 'e applikaasje en budzjet.
Binne jo fan plan om jo netwurk op te setten of út te wreidzjen mei LANCOM-switches?
Erfarne LANCOM-technici en de spesjalisten fan ús systeempartners sille jo helpe by de planning, ynstallaasje en eksploitaasje fan in behoeften-basearre, heechprestearjende en takomstbestindige LANCOM-netwurkûntwerp.
Hawwe jo fragen oer ús switches, of sykje jo in LANCOM-ferkeappartner? Skilje ús asjebleaft:
Ferkeap yn Dútslân
+49 (0)2405 49936 333 (D)
+49 (0)2405 49936 122 (AT, CH)
LANCOM Systems GmbH
A Rohde & Schwarz Company Adenauerstr. 20/B2
52146 Wuerselen
Dútslân
info@lancom.de
LANCOM, LANCOM Systems, LCOS, LANcommunity, en Hyper Integration binne registrearre hannelsmerken. Alle oare brûkte nammen of beskriuwingen kinne hannelsmerken of registrearre hannelsmerken wêze fan har eigners. Dit dokumint befettet útspraken oangeande takomstige produkten en har attributen. LANCOM Systems behâldt it rjocht foar om dizze sûnder notice te feroarjen. Gjin oanspraaklikens foar technyske flaters en/of weglatingen. 06/2024
Dokuminten / Resources
 |
LANCOM Redundancy Concepts foar hiërargyske Switch Networks [pdf] Brûkersgids Redundancy-konsepten foar hiërargyske skeakelnetwurken, konsepten foar hiërargyske skeakelnetwurken, hierarchyske skeakelnetwurken, wikselnetwurken, netwurken |
