路由交换技术电子教案-ch05-提升链路带宽与可靠性

教案序号8周次授课形式讲练结合授课章节名称项目5提升链路带宽与可靠性教学目的1.了解链路聚合的基本概念和作用2.理解链路聚合的工作原理和模式3.掌握链路聚合的配置方法教学重点1.理解链路聚合的工作原理。教学难点1.掌握链路聚合的配置方法。使用教具计算机、ppt、eNSP、触摸白板课外作业复习本节，预习下节课后体会同学们对本堂课的掌握情况良好授课主要内容本项目知识图谱5.1链路聚合的基本概念链路聚合（LinkAggregation，LA）又称Eth-Trunk，它通过将多个物理接口整合为一个逻辑接口，有效提升链路带宽和可靠性。链路聚合将两台设备之间的多条物理链路合并成一条具有高带宽的逻辑链路。上层应用视同一聚合组内的所有物理链路为一条逻辑链路，数据通过这条聚合链路进行传输。如图5-2所示，设备A与设备B间使用四条以太网链路相连，通过链路聚合将这四条链路合并成一条逻辑链路。这条逻辑链路的带宽是原先四条物理链路带宽的总和，从而实现了带宽的扩展。此外，这四条物理链路间存在相互备份的机制，增强了链路的稳定性。聚合后的链路接口仍能作为标准以太网接口使用，支持多种路由协议及其他网络功能。图5-2链路聚合1．链路聚合的优势（1）增加网络带宽链路聚合能够将多个物理链路合并为一个逻辑链路，使得合并后的总带宽等于各个接口带宽之和。当单个接口的数据流量增长，成为网络性能提升的障碍时，利用支持链路聚合的设备可以方便地扩展网络带宽。如果两台交换机之间配置了四条1Gbit/s的物理链路，通过链路聚合，它们之间就拥有一条4Gbit/s带宽的逻辑链路。值得注意的是，在网络生成树协议的环境中，聚合后的链路仍被视为一条链路。（2）提升链路可靠性链路聚合通过成员接口间的动态备份提高了链路的可靠性。当某条活动链路出现故障时，流量可以自动切换到其他可用的成员链路上，从而避免了单点故障导致的网络中断。这种冗余性对于确保网络的持续稳定运行至关重要。（3）负载分担在链路聚合组内，流量可以在各成员活动链路之间进行负载分担。这意味着网络流量可以被均匀分配到多个链路上，从而降低了单个链路过载的风险，提高了整体网络的性能和稳定性。负载分担还有助于优化网络资源的使用，确保网络在高负载情况下仍能保持良好的性能。3．链路聚合的适用场景链路聚合不仅限于两台交换机之间的应用，其适用范围广泛，包括交换机与路由器、路由器之间、交换机与服务器、路由器与服务器、服务器之间的连接。理论上，个人计算机之间同样能实现链路聚合。服务器本质上属于高性能计算机，但在网络环境中，其角色至关重要，需确保与其他设备的连接具备极高的可靠性，因此，服务器常采用链路聚合技术，以保障连接的高稳定性。4．链路聚合的相关术语（1）链路聚合组(LinkAggregationGroup，LAG)LAG是由多条物理链路整合而成的逻辑链路，其两端分别配置了一个由多个物理接口聚合而成的逻辑接口，这个特殊的逻辑接口被命名为Eth-Trunk接口。（2）成员接口/链路Eth-Trunk接口/链路是由多个独立的物理接口/链路集合而成的。（3）活动接口/链路在Eth-Trunk中，负责数据帧传输的成员接口/链路被称为活动接口/链路。（4）非活动接口/链路在Eth-Trunk中，不负责数据帧传输的成员接口/链路被称为非活动接口/链路。（5）聚合模式将多条Trunk链路聚合成一条Eth-Trunk链路的方式称为链路聚合模式，包括手工模式和LACP模式。5.2链路聚合模式1．手工模式在手工模式下配置Eth-Trunk时，所有步骤均需手工完成。此模式下，所有已加入的链路默认均为活动状态，共同分担数据传输任务，实现负载均衡。若某条活动链路发生故障，系统将自动调整，剩余活动链路将继续平均分担流量。手工模式缺点如下。（1）确保本端成员接口的对端接口来自同一设备，并且这些对端接口也应被加入到相同的链路聚合接口中。如图5-3所示，设备A成员接口的对端接口不是来自同一设备。（2）由于设备间缺乏报文交互机制，因此管理员需要手动进行确认和配置。（3）当某个物理接口发生故障时，设备仅能依赖物理层的状态信息来判断对端接口的工作状态。图5-3设备A成员接口的对端接口不是来自同一设备2．LACP模式链路聚合技术中的手工模式能够整合多个物理接口为一个逻辑上的Eth-Trunk接口，以此增强网络带宽。此模式只能检测到同一聚合组内的成员链路有断路等有限故障，但是无法检测到链路断连、错连等故障。链路聚合控制协议（LinkAggregationControlProtocol，LACP）定义在802.3ad中，LACP模式不仅能够检测到同一聚合组内的成员链路有断路等有限故障，还可以检测到链路故障、链路错连等故障。在LACP模式下，设备间利用链路聚合控制协议数据单元（LinkAggregationControlProtocolDataUnit，LACPDU）进行交互，验证对端设备身份及其所属聚合接口的成员接口一致性，从而确保链路聚合的正确性与有效性。（1）系统优先级系统优先级用于在两端设备间区分优先级高低。在LACP模式下，为确保链路聚合组的成功建立，可以通过设定一端设备为较高的系统优先级，从而成为主动端，而另一端则依据主动端来确定活动接口。系统优先级默认为32768，数值越小，优先级越高，若两端优先级相同，LACP将依据MAC地址大小来选定主动端，MAC地址数值越小，优先级越高。图5-3系统优先级（2）接口优先级接口优先级用于区分同一Eth-Trunk内接口成为活动接口的优先级顺序，优先级较高的接口会优先被选定为活动接口。接口优先级默认为32768，数值越小，优先级越高。（3）LACP模式实现过程如图5-4所示，设备A和设备B上都配置了LACP，加入Eth-Trunk的4个接口编号为1、2、3、4，最大活动接口数为2，系统优先级和接口优先级皆为为默认值。运行LACP后，设备A与设备B的1至4号接口都会向外发送LACPDU。图5-4LACP模式实现过程当设备A和设备B接收到对方发送的LACPDU时，它们首先会对比系统优先级，发现均为默认值32768，继续比较各自的MAC地址，设备A的MAC地址较小，设备A为LACP选举的主动端。选定设备A为主动端后，两端设备会根据主动端的接口优先级来确定哪个接口作为活动接口。由于设备A的接口具有相同的优先级，所以会选择接口编号较小的作为活动接口，这里选择设备A的1号和2号接口为活动接口。当两端设备都选择了相同的活动接口时，活动链路组即告建立，随后数据会通过这些活动链路以负载分担的方式进行传输。（4）负载分担在Eth-Trunk数据传输过程中，由于聚合组中包含多条物理链路连接两端设备，会出现同一数据流的帧分散在不同物理链路上传输，可能同一个数据流的第二个数据帧比第一个数据帧早到达目的地，导致数据包乱序。为了解决这个问题，Eth-Trunk采用逐流负载分担技术。逐流负载分担技术通过HASH算法，根据数据帧中的地址信息，如MAC地址或IP地址，生成一个独特的HASH-KEY值。然后，使用这个值在Eth-Trunk的转发表中查找并确定数据帧应该通过哪个物理接口发送。由于不同的地址会产生不同的HASH-KEY值，因此同一数据流的帧会被引导向同一条物理链路，确保了帧的顺序性，不同的数据流会被分配到不同的物理链路上，实现了流量的负载分担。虽然逐流负载分担技术能够有效保证数据包的顺序，但它并不一定能最大化带宽利用率。用户能够根据流量特性配置不同负载分担方式。具体来说，当流量中的某个参数变动频繁时，采用与该参数相关联的负载分担方式能够更有效地平衡流量。若报文IP地址变动频繁，采用基于目的IP、源IP或二者组合的负载分担方式能更好地在各物理链路间分配流量，实现更均衡的分布。若报文的MAC地址变动频繁，而IP地址相对稳定，那么选择基于源MAC、目的MAC或两者结合的负载分担方式更有效。5.3链路聚合的基本配置1．创建链路聚合组创建Eth-Trunk接口，并进入Eth-Trunk视图，trunk-id为Eth-Trunk编号。[Huawei]interfaceeth-trunktrunk-id#创建Eth-Trunk接口，并进入Eth-Trunk视图2．配置链路聚合模式根据需要选择LACP模式和手工模式，两端设备的链路聚合模式需保持一致。[Huawei-Eth-Trunk1]mode{lacp|manualload-balance}3．将接口加入链路聚合组中（以太网接口视图）进入接口视图，[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]eth-trunktrunk-id4．将接口加入链路聚合组中（Eth-Trunk视图）在Eth-Trunk视图中将相应接口加入到链路聚合组。与上述第3点异曲同工。[Huawei-Eth-Trunk1]trunkportinterface-type{interface-number}5．系统LACP优先级越小越优，默认值为32768。[Huawei]lacpprioritypriority6．最大活动接口数本端与对端保持一致，只有在LACP模式下有效。[Huawei-Eth-Trunk1]maxactive-linknumber{number}7．最小活动接口数本端与对端可以不同，手工模式与LACP模式下都有效。[Huawei-Eth-Trunk1]leastactive-linknumber{number}【项目实施】任务4.1手工模式的链路聚合

1．任务描述如图5-5所示，蓝箭公司两台核心交换机S3和S4均承载着VLAN10、VLAN20、VLAN30、VLAN40的网络流量。由于S3和S4之间有较大的数据流量，公司决定在S3和S4之间配置手工模式的链路聚合技术，以提升带宽和可靠性，确保在单链路故障时，数据流量能无缝切换至其他链路，保持网络稳定连续。图5-5手工模式的链路聚合2．实施步骤（1）S3上的配置。[S3]interfaceEth-Trunk1#创建链路聚合组Eth-Trunk1#将GE0/0/1和GE0/0/2加入到链路聚合组Eth-Trunk1中[S3-Eth-Trunk1]trunkportGigabitEthernet0/0/1to0/0/2[S3-Eth-Trunk1]modemanualload-balance#配置为手工模式，负载分担[S3-Eth-Trunk1]portlink-typetrunk#将链路聚合组配置为Trunk类型#允许VLAN10、VLAN20、VLAN30、VLAN40的流量通过[S3-Eth-Trunk1]porttrunkallow-passvlan10203040（2）S4上的配置。[S4]interfaceEth-Trunk1[S4-Eth-Trunk1]trunkportGigabitEthernet0/0/1to0/0/2[S3-Eth-Trunk1]modemanualload-balance[S4-Eth-Trunk1]portlink-typetrunk[S4-Eth-Trunk1]porttrunkallow-passvlan102030403．测试分析S3上通过执行displayeth-trunk1命令，验证Eth-Trunk1的创建状态及其成员接口的配置情况。检查结果显示，Eth-Trunk1已成功建立，并包含了2个接口：GE0/0/1、GE0/0/2，这些接口均已被正确添加到Eth-Trunk中，并且它们的状态均为up（激活状态），Eth-Trunk1的操作状态Operatestatus为up。[S3]displayeth-trunk1Eth-Trunk1'sstateinformationis:WorkingMode:NORMALHasharithmetic:AccordingtoSIP-XOR-DIPLeastActive-linknumber:1MaxBandwidth-affected-linknumber:8Operatestatus:upNumberOfUpPortInTrunk:2------------------------------------------------------------------------------PortNameStatusWeightGigabitEthernet0/0/1Up1GigabitEthernet0/0/2Up1任务4.2LACP模式的链路聚合

1．任务描述由于蓝箭公司的业务流量增长迅速，原来由两条物理链路组成的聚合链路组已经不能满足实际需要，公司决定在S3与S4之间采用三条以太网链路进行链路聚合，采用LACP模式，增加带宽、增强链路冗余度并确保数据传输的可靠性。在配置过程中，通过调整优先级设置，确保S3作为主动端，限制最大活跃接口数为2，意味着在这三条链路中，仅有两条会同时承担数据传输任务，而余下的一条则作为备用链路，随时准备在需要时接替传输工作。图5-6LACP的链路聚合2．实施步骤（1）S3上的配置。[S3]interfaceEth-Trunk1[S3-Eth-Trunk1]modelacp#配置lacp模式[S3-Eth-Trunk1]maxactive-linknumber2#限制最大活跃接口数为[S3-Eth-Trunk1]trunkportGigabitEthernet0/0/1to0/0/3[S3-Eth-Trunk1]portlink-typetrunk[S3-Eth-Trunk1]porttrunkallow-passvlan10203040[S3]lacppriority1000#配置系统优先级（2）S4上的配置。[S4]interfaceEth-Trunk1[S4-Eth-Trunk1]modelacp[S4-Eth-Trunk1]maxactive-linknumber2[S4-Eth-Trunk1]trunkportGigabitEthernet0/0/1to0/0/3[S4-Eth-Trunk1]portlink-typetrunk[S4-Eth-Trunk1]por