Концепції резервування LANCOM для ієрархічних комутаційних мереж
Інформація про продукт
Технічні характеристики:
- Назва продукту: LANCOM Techpaper – Концепції резервування для ієрархічних комутаційних мереж
- Охоплені протоколи: VPC, Stacking, STP
- Основний фокус: Надмірність і висока доступність комутаційної мережі
Інструкція з використання продукту
Канал віртуального порту (VPC):
VPC зосереджується на фізичному резервуванні та балансуванні навантаження для забезпечення високої доступності. Він пропонує середню складність конфігурації з високими вимогами до обладнання та витратами.
Укладання:
Стекування забезпечує функціональність майже plug-and-play для резервування та характеризується низькою складністю конфігурації. Він пропонує середні вимоги до обладнання та вартість.
Протокол сполучного дерева (STP)
STP забезпечує логічне рішення для уникнення збоїв мережі через петлі та забезпечує швидке відновлення. Він має високу складність конфігурації, але пропонує низькі вимоги до обладнання та низькі витрати.
FAQ
- Q: Який протокол мені вибрати для моєї мережі?
- A: Вибір протоколу залежить від ваших конкретних вимог до мережі. VPC підходить для високої доступності з середньою складністю, тоді як стекування забезпечує легкість використання з низькою складністю. STP є економічно ефективним, але має більш трудомістку конфігурацію.
- З: Чи може STP досягти нульового простою?
- A: STP може досягти нульового простою в активному/пасивному режимі між рівнем комутатора доступу та кінцевими пристроями, але рекомендується уникати роботи STP через активне/пасивне резервування.
Концепції резервування для ієрархічних комутаційних мереж
Питання високої доступності є одним із найважливіших аспектів при плануванні надійної мережі комутаторів. Збої внаслідок неправильної конфігурації часто призводять до виходу з ладу цілої комунікаційної інфраструктури. Наслідки включають величезні витрати на подальше обслуговування та простої виробництва. При правильному плануванні резервне з’єднання комутаторів по всій мережі мінімізує ці ризики відмови та підвищує доступність мереж.
Цей документ інформує вас про найважливіші протоколи для резервування в мережах і дає прикладampпро те, як може виглядати високодоступна трирівнева або дворівнева мережа.
Цей документ є частиною серії «Рішення для перемикання».
Натисніть на піктограми, щоб дізнатися більше про інформацію, доступну від LANCOM:
- основи
- основи
- Керівництво по дизайну
- Інструкція з налаштування
- Інструкція з налаштування
- Інструкція з налаштування
Три концепції резервування VPC, стекування та STP
Підключаючи комутатор до двох різних комутаторів на рівні агрегації/розподілу або базовому рівні над ним, використання груп агрегації каналів (LAG) забезпечує надзвичайно високу доступність (HA) і практично безперебійну роботу мережі. Важливим фактором тут є використання механізмів запобігання петлям. Для об’єднання в мережу двох комутаторів доступні різні рішення резервування, включаючи протокол Spanning Tree Protocol (STP), який є менш ефективним, і кращі варіанти, такі як Virtual Port Channel (VPC) або стек.
Відмінності між трьома протоколами VPC, стекуванням і STP включають складність конфігурації, час простою під час перезапуску комутаторів і вартість необхідних комутаторів.
Канал віртуального порту (VPC)
VPC належить до сімейства Multi-chassis Etherchannel [MCEC] і тому також відомий як MC-LAG (Multi-Chassis Link Aggregation Group). Через високі вимоги до апаратного забезпечення це найбільш економне з трьох рішень резервування, і тому зазвичай використовується у великих мережевих інфраструктурах. Щоб підвищити стійкість до відмов завдяки резервуванню, ця технологія віртуалізації робить два взаємопов’язані комутатори одним віртуальним з’єднанням. VPC має такі властивості:
- Резервування та балансування навантаження: Використовуючи одноранговий канал, комутатори у віртуальній групі VPC постійно обмінюються важливою інформацією про мережу, включаючи таблиці MAC. Кожен одноранговий комутатор обробляє половину обсягу даних з рівня доступу (активна/активна технологія). На відміну від стекування, вони залишаються незалежними екземплярами, і лише підключені порти віртуалізують взаємне резервування.
- 100% час безвідмовної роботи завдяки швидкій конвергенції: у разі збою пристрою або зміни мережі VPC швидко перераховує мережеві шляхи. Це усуває єдину точку збою, що призводить до швидшого відновлення служби. Інший пристрій у кластері VPC обробляє весь трафік і підтримує активність мережі. Це не залежить від того, чи був збій пристрою спричинений дефектом чи навмисним завершенням роботи, наприклад під час оновлення мікропрограми (In-Service Software Upgrade, ISSU). Таким чином досягається 100% безвідмовна робота мережі від ядра до кінцевих пристроїв.
- Незалежне управління: З точки зору третього пристрою, однорангове з’єднання робить комутатори відображаються як єдина точка доступу логічного з’єднання або вузол рівня 2. Третій пристрій може бути комутатором, сервером або іншим базовим мережевим пристроєм рівня доступу, який підтримує агрегацію каналів. Як згадувалося вище, однорангові комутатори залишаються незалежними керованими пристроями, які можна перезавантажувати або оновлювати окремо.
- Збільшена пропускна здатність: Об’єднання однорангового зв’язку (активний/активний) збільшує смугу пропускання та пропускну здатність між пристроями.
- Простіша топологія мережі: Оскільки VPC підтримує LAG між мережевими рівнями, це зменшує потребу в STP, який використовується в традиційних мережах L2, щоб уникнути петель.
- Підтримка пристроїв без підтримки VPC: VPC дозволяє кінцевим пристроям або мережевим компонентам, які не підтримують VPC, підключатися до середовища VPC, підвищуючи таким чином сумісність і гнучкість мережі.
- Високоефективне апаратне забезпечення комутатора: VPC висуває високі вимоги до обладнання комутатора, яке повинно підтримувати протокол VPC. Це може обмежити вибір пристроїв, особливо на рівні доступу, і може бути дорогим.
Укладання
Стек — це група комутаторів, які фізично ведуть себе як єдиний пристрій. Усі пристрої в стеку повинні мати однакові інтерфейси стекування (порти) і бути оснащені ідентичною версією мікропрограми. Подібно до шасі або блейд-системи, порти стекування обробляють весь трафік даних в апаратному забезпеченні за допомогою протоколів, оптимізованих для цієї мети.
Коротко технологію укладання можна описати так:
Конфігурація майже plug-and-play
- Спрощення рівня 2: стек можна уявити як об’ємну плату окремих комутаторів, з’єднаних за допомогою кабелів, які не розпізнаються як з’єднання налаштованими протоколами рівня 2. Це дозволяє передавати мережевий трафік через кілька з’єднань одночасно, таким чином максимізуючи пропускну здатність.
- Маршрутизація рівня 3 не потрібна: Інтелектуальний розподіл потоку даних у стеку не потребує маршрутизації рівня 3, оскільки внутрішні протоколи стекування обробляють підключення, як описано вище.
- Швидке відновлення після відмови та майже безперервне перенаправлення: Завдяки технологіям швидкого виявлення та відновлення з’єднань у разі збою стекові з’єднання передаються на інші комутатори за допомогою «відмовостійкості», тобто без втрати даних.
- Немає поточного оновлення програмного забезпечення: НедолікtagЗі стекуванням комутатори зі стеком повинні перейти в автономний режим під час оновлення мікропрограми, тобто 100% безвідмовна робота не гарантується під час оновлення програмного забезпечення або перезавантаження. Тим не менш, цей варіант можна розглядати як альтернативу VPC, коли використовуються вікна обслуговування. Під час роботи активна/активна робота забезпечує максимальну пропускну здатність даних між основним і кінцевим рівнями пристроїв.
Протокол сполучного дерева (STP)
Технічні відмінності між поточними стандартами spanning-tree MSTP (Multi-STP, IEEE 802.1s) і RSTP (RapidSTP, IEEE 802.1w) тут не обговорюються. Замість цього ми посилаємося на відповідну літературу. У той час як VPC і стекування зосереджені на фізичному резервуванні та балансуванні навантаження, STP забезпечує логічне рішення, щоб уникнути збоїв мережі через петлі та забезпечити швидке відновлення.
З трьох представлених тут протоколів STP має найбільш трудомістку конфігурацію. Хоча STP може досягти нульового простою в активному/пасивному режимі між рівнем комутатора доступу та кінцевими пристроями, роботи STP слід уникати через активне/пасивне резервування. Однак STP пропонує перевагиtages у деяких сценаріях:
- Якщо обмеження, пов’язані з будівництвом, обмежують кількість можливих підключень, STP є ідеальною альтернативою. Це мінімізує ризик утворення петель, особливо в режимі клієнтського доступу.
- Завдяки скромним апаратним вимогам протокол може підтримуватися навіть комутаторами початкового рівня, що робить STP дуже рентабельним рішенням.
Підтримувані протоколи LACP, VRRP, ретрансляція DHCP і маршрутизація L3
На додаток до трьох уже згаданих протоколів, які суттєво визначають загальну концепцію мережі комутатора, інші протоколи важливі для наступного опису сценарію.
Група агрегації каналів (LAG) і протокол керування агрегацією каналів (LACP)
Технологія реалізації агрегації посилань і балансування навантаження називається LAG (Link Aggregation Group). LAG динамічно об’єднує кілька фізичних з’єднань між мережевими пристроями в одне логічне з’єднання.
LACP — це абревіатура від «Link Aggregation Control Protocol». Як частина глобального стандарту IEEE 802.1AX (Link Aggregation), LACP є протоколом для автоматичного налаштування та обслуговування груп агрегації посилань. LACP використовує LACPDU (пакети даних LACP, принцип запиту-відповіді) як автоматичний механізм узгодження між двома або, при використанні VPC або стекування, декількома мережевими пристроями, щоб логічно згруповане посилання могло бути автоматично сформоване та запущене відповідно до його конфігурації. LACP також відповідає за підтримку стану зв’язку та постійний обмін інформацією про пакети даних. Таким чином, він динамічно реагує на зміни в мережі без необхідності повторного налаштування.
LANCOM Techpaper – Концепції резервування для ієрархічних комутаційних мереж
використовує одне з двох фізичних з’єднань, а інше використовується лише для встановлення з’єднання.
Протокол резервування віртуального маршрутизатора (VRRP)
VRRP — це стандартизований мережевий протокол рівня 3, який використовує резервування та балансування навантаження для забезпечення автоматичного розподілу та динамічного відновлення після відмови, щоб підтримувати доступність маршрутизаторів або, у цьому випадку, комутаторів, які підтримують маршрутизацію. Це забезпечує доступність мережі, особливо для критично важливих для безпеки служб, завдяки плавному переходу на резервний пристрій. У дуже великих мережах (campвикористовує більше ніж 10,000 3 портів), концепцію маршрутизації, необхідну на рівні XNUMX, також можна спростити, оскільки два пристрої в VRRP можна віртуалізувати як єдиний шлюз за замовчуванням.
Реле DHCP
Оскільки дворівневі або трирівневі мережі зазвичай мають окремий сервер DHCP на високопродуктивному обладнанні, важливо, щоб комутатори на рівнях агрегації/розподілу та доступу були налаштовані за допомогою агента ретрансляції DHCP. Це пересилає запити DHCP на централізований сервер DHCP і запобігає конфліктам IP-адрес.
Маршрутизація рівня 3
Функції маршрутизації мають важливе значення для реалізації безпеки та параметрів контролю доступу, динамічного зростання мережі та хорошої стабільності (пересилання проти лавинної передачі) через логічне та, перш за все, ефективне розділення підмереж. Щоб гарантувати, що кожен комутатор знає, який маршрутизатор використовувати, створюється таблиця маршрутизації, яка служить «базою даних адрес», яка є дійсною в будь-який час. Динамічна маршрутизація гарантує, що всі «маршрутизатори», тобто комутатори рівня 3 (L3), можуть спілкуватися один з одним і будувати цю таблицю маршрутизації незалежно. Це означає, що маршрут трафіку даних у мережі постійно встановлюється динамічно, що забезпечує найкращу продуктивність мережі. Поширеними методами маршрутизації є OSPFv2/v3 і BGP4, хоча перший зазвичай використовується лише у внутрішніх мережах.
Exampфайли сценаріїв для резервних комутаційних мереж
Тепер, коли ми знайомі з протоколами та їх основною функцією, ми переходимо до їх застосування у example сценарії з моделями з Портфоліо комутаторів LANCOM.
Технічний документ LANCOM – Концепції резервування для ієрархічних комутаційних мереж
КолишнійampПоказані файли стосуються трирівневих комутаційних мереж. Якщо вам достатньо дворівневої мережі з рівнями агрегації/розподілу та доступу, базовий рівень можна опустити. Описані рішення залишаються дійсними і можуть розглядатися як рекомендації для практичного застосування.
Сценарій 1: 100% безвідмовна мережа з комутаторами доступу з підтримкою VPC
Цей сценарій підходить для великого підприємства та campмережі з високими вимогами до резервування. Максимальна кількість портів доступу зі 100% резервуванням становить прибл. 60,000 XNUMX.
У випадку основного комутатора з 32 портами один порт зазвичай використовується для висхідної лінії зв’язку, наприклад, до центру обробки даних/WAN, а інші від 2 до 8 зарезервовані для VPC, що забезпечує резервування та продуктивність. Отже, з 6 підключеннями VPC залишається 25 портів. На рівні агрегації/розподілу підключаються резервні комутатори з 48 портами кожен. У свою чергу вони можуть підключатися до комутаторів на рівні доступу, кожен з яких має максимум 48 портів. Це призводить до
25x48x48= 57,600 XNUMX портів
Для реалізації цього сценарію всі комутатори від ядра до рівня доступу мають підтримувати VPC. Хоча це обмежує потенційну кількість комутаторів, принцип «активний/активний» забезпечує високу пропускну здатність у поєднанні зі 100% безвідмовною роботою. Крім того, функція In-Service Software Update (ISSU) відповідає найвищим вимогам до доступності мережі.
Цей сценарій ідеально підходить для нових найпотужніших комутаторів LANCOM, які незабаром будуть випущені, таких як основний комутатор LANCOM CS‑8132F, комутатор агрегації/розподілу LANCOM YS‑7154CF, а також комутатори доступу серії XS‑4500. . Вперше серія XS‑4500 дозволяє підключати точки доступу з підтримкою Wi-Fi 7, такі як LANCOM LX‑7500.
Комутатори на кожному рівні мережі з’єднані через однорангові канали 100G VPC. Нижні рівні потім резервно підключаються через LAG зі 100G або 25G, залежно від портів висхідної лінії зв’язку комутаторів доступу. Також можна побачити, що комутатори рівня ядра в групі VPC налаштовані за допомогою VRRP. Це допомагає спростити подальшу конфігурацію маршрутизації на нижчих рівнях, оскільки комутатори з підтримкою VPC зберігають свої відповідні IP-адреси, і лише VRRP спрощує їх до однієї спільної. Отже, комутатори на рівні ядра та рівні агрегації/розподілу здаються на рівні доступу єдиним шлюзом маршрутизації L3. Не показано допоміжні протоколи ретрансляції DHCP і динамічної маршрутизації, такі як OSPF. Їх слід налаштувати та використовувати відповідно до призначеної функції, щоб зробити сегментацію мережі за допомогою VLAN максимально простою.
На рівні кінцевих пристроїв, як показано тут, напрampз точками доступу повне резервування доступне з пристроями, оснащеними двома інтерфейсами Ethernet. Оскільки комутатори доступу LANCOM мають так звану «non-stop PoE», живлення підключених пристроїв не переривається навіть у разі перезавантаження комутатора або оновлення комутатора, доки існує другий альтернативний шлях передачі даних.
Сценарій 2: Надійна комутаційна мережа з поєднанням VPC і стекування
Цей сценарій зосереджений на витратах на порт. Якщо рівень доступу може працювати з вікнами обслуговування, цей сценарій зі стекуванням на рівні доступу є рекомендованим методом. На відміну від першого сценарію, тут може працювати рівень агрегації/розподілуample LANCOM XS‑6128QF, а рівень доступу може працювати економічно ефективніше GS‑4500 замість серії XS‑4500. Оскільки тепер можна планувати до восьми комутаторів у стеку на рівні доступу, кількість портів збільшується до максимуму 460,800 25 портів (48*48*8*100). Це значно збільшує кількість портів, зберігаючи при цьому прийнятний рівень резервування та близьку до XNUMX% безперебійної роботи мережі (за умови наявності періоду обслуговування).
Завдяки дуже великій кількості портів, протоколи маршрутизації L3 VRRP і ARF (Розширена маршрутизація та переадресація) рекомендуються для основного шару. VPC залишається на рівні ядра та рівнях агрегації/розподілу і, таким чином, як і в першому сценарії, виконує важливий підхід ISSU на обох рівнях. Замість VPC, стекування – це рішення резервування, яке використовується на рівні доступу, що збільшує кількість комутаторів доступу, які можна використовувати з портфоліо LANCOM. Подібно до першого сценарію, ретрансляція DHCP і LAG залишаються у використанні між рівнями. Через обмеження стеку для оновлення мікропрограми стека комутаторів потрібен час простою приблизно п’ять хвилин, що вимагає планування періоду обслуговування.
Сценарій 3: Оптимізована вартість комутаційної мережі з поєднанням VPC і STP
У цьому сценарії конфігурація ядра та рівня агрегації/розподілу з VPC і LAG така ж, як і раніше. Використовуються лише комутатори LANCOM, наприклад LANCOM XS‑5116QF і LANCOM GS‑3652XUP, забезпечують різні швидкості висхідної лінії зв’язку.
На рівні доступу налаштовано STP замість VPC або стекування. У цьому є перевагаtage що протокол вимагає лише скромної продуктивності апаратного забезпечення, що додатково збільшує вибір життєздатних комутаторів доступу (наприклад, Серія LANCOM GS‑3600). Однак STP має лише обмежений діапазон використання через активний/пасивний принцип і трудомістку конфігурацію.
Нижче ми представляємо два типові прикладиampдля ілюстрації використання STP.
Сценарій 3.1: STP на децентралізованих сайтах
Два стеки комутаторів агрегації/розподілу слід розуміти як два незалежні одиниці в різних місцях. Використовуючи LACP і налаштований на ньому STP, обидва стеки тепер підключено до магістралі, яка також містить шлюз до WAN. Якщо підключення від правого стека до шлюзу WAN не вдається, наприкладample, через непередбачені події — стек усе ще може направляти до WAN через лівий стек без повного відключення сайту. Поки немає помилок, середнє з’єднання між стеками залишається неактивним. На рівні доступу рекомендацією для цього сценарію є використання LACP замість STP.
Сценарій 3.2: STP із численними каскадними комутаторами доступу
Цей сценарій ідеальний, коли бюджет обмежений, але все ще потрібно реалізувати велику кількість портів доступу. Скорочення витрат часто спрямоване на стек комутаторів агрегації, оскільки неможливо уникнути великої кількості комутаторів доступу. Щоб зберегти певну кількість резервування, на рівні доступу налаштовано кільце, яке вимагає активації STP. Тут також можна налаштувати подвійне підключення через LACP. Однак це також можна не згадувати через аспект вартості.
Висновок
Завдяки розширенню свого портфоліо, щоб включити основний рівень, LANCOM став єдиним магазином для всіх, хто планує або керує campмережі США.
Навіть якщо ці сценарії не можуть відображати всі можливі конструкції мережі, ці напрampле дати хороше надview того, чого можна досягти за допомогою комутаторів ядра, агрегації/розподілу та доступу LANCOM. Завдяки представленим тут концепціям резервування VPC, стекуванню та STP можна знайти найкраще рішення для будь-якої вимоги мережі залежно від програми та бюджету.
Чи плануєте ви налаштувати або розширити свою мережу за допомогою комутаторів LANCOM?
Досвідчені технічні спеціалісти LANCOM та спеціалісти наших системних партнерів допоможуть вам у плануванні, установці та експлуатації високопродуктивної та перспективної в майбутньому конструкції мережі LANCOM, яка базується на потребах.
У вас є запитання щодо наших комутаторів або ви шукаєте торгового партнера LANCOM? Будь ласка, зателефонуйте нам:
Продажі в Німеччині
+49 (0)2405 49936 333 (D)
+49 (0)2405 49936 122 (AT, CH)
LANCOM Systems GmbH
Компанія Rohde & Schwarz Adenauerstr. 20/B2
52146 Вюрселен
Німеччина
info@lancom.de
LANCOM, LANCOM Systems, LCOS, LANcommunity і Hyper Integration є зареєстрованими товарними знаками. Усі інші використані назви чи описи можуть бути товарними знаками або зареєстрованими товарними знаками їхніх власників. Цей документ містить заяви, що стосуються майбутніх продуктів та їх атрибутів. LANCOM Systems залишає за собою право змінювати їх без попередження. Немає відповідальності за технічні помилки та/або упущення. 06/2024
Документи / Ресурси
 |
Концепції резервування LANCOM для ієрархічних комутаційних мереж [pdfПосібник користувача Концепції резервування для ієрархічних комутаційних мереж, концепції ієрархічних комутаційних мереж, ієрархічних комутаційних мереж, комутаційних мереж, мереж |
