基于hsrp和rip协议实现校园网出口多组负载均衡-孙光懿.pdf

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1、!堑堕!二!CN 311707T宫昼宝研密自|罨康RESEARCH AND EXPLORATION IN LABORATORY第36卷第12期2017年12月V0136 No12 Dec2017基于HSRP和RIP协议实现校园网出口多组负载均衡孙光懿(天津音乐学院图书信息中心，天津300171)摘 要：本文主要介绍了应用HSRP和RIP协议实现校园网出1：7多组负载均衡的设计方案并给出了验证过程及详细的配置命令。正常工作时，校园网出口实现多组负载均衡，校园网数据包的转发由两台路由器同时负责。-3一台路由器发生故障，另一台路由器担负起数据包转发的任务，从而保证校园网的稳定性。关键词：HSRP协议

2、；RIP协议；负载均衡；路由器 中图分类号：TP 39318 文献标志码：A睑A婶编-号-：10哪06-扪7167(n201712-0152-0501H and肿I-10r eaItzation 01IntearatIOn SHP Hl HSUN Guangyi(Library Information Center，Tianjin Conservatory of Music，Tianjin 300171，China)Abstract：This paper mainly introduces the application of HSRP and RIP protocols to realize

3、 the design and verificationprocess of multiple load balancing in network exports，and gives the detailed equipment configuration commandWhenthe routers work in normal status，they will achieve multiple groups of network load balanceWhen one of the routersfails，the backup router will work，SO that the

4、stability of the network exports is ensuredKey words：Hot Standby Router Protocol；Routing Information Protocol；load balancing；routers0 引 言随着“十一五”“十二五”教育信息化的快速发展，各高校均已建立了自己的校园网并且在教学、科研、办公、对外交流中得到广泛应用。广大师生对校园网的依赖程度也逐年提高，日益成为衡量学校综合实力的重要标志。高校一般采用路由器作为校园网出口设备，校园网内部各VLAN地址段的网关以及NAT等重要配置均在其上建立，如果校园网出口设备发生故障

5、不能正常工作，那么必将造成整个校园网的瘫痪。HSRP技术的诞生有效的解决了这一问题，通过建立两个及两个以上的HSRP组，为不同的VLAN子网提供冗余备收稿日期：2017-0215作者简介：孙光懿(1979一)，男，天津人，硕士，工程师，研究方向：计算机网络、信息技术、大数据、数据库技术。Tel：02224160068；Email：84732197qqconl份和负载分担，从而保证校园网内网用户可以安全稳定的对外网进行访问。1 HSRP协议简介为了实现路由器的容错备份功能，提高网关的冗余性，思科公司开发了HSRP(热备份路由器)协议。HSRP协议。21虽然是思科公司开发的私有协议，但是可以兼容其

6、他网络协议，最多支持16个HSRP组，IOS版本100以上的思科路由器都支持HSRP协议，在全世界网络建设中应用十分广泛。要想应用HSRP协议，网络中必须有多台路由器组成一个HSRP组，通过共用一个IP地址和MAC地址的方式，在逻辑上虚拟成为一台虚拟路由器，虚拟路由器的IP地址就是该网段主机的网关地址。在HSRP组内，只有一个活跃路由器和一个备用路由器。其他路由器则处于Initial状态。活跃路由器负责处理虚拟路由器接受到的所有数据包和数据帧，备用路由器则负责监听活跃路由器发出的HELLO消息，一旦监听不到万方数据第12期 孙光懿：基于HSRP和RIP协议实现校园网出口多组负载均衡 153活跃

7、路由器发出的HELLO消息，备用路由器就会在很短的时间内接替活跃路由器工作。HSRP协议对活跃路由器的选择是由路由器的优先级来决定的，在HSRP组中哪个路由器优先级最高哪个路由器就将成为活跃路由器。在这一过程中，虚拟路由器机的IP地址和MAC地址始终没有发生改变。用户客户端网络配置无需改变，还可以对外网进行正常访问，从而提高了网络的稳定性。2 RIP协议简介路由信息协议(RIP)3-4，是一种在中小型网络中应用较为广泛的距离矢量路由选择协议，具有实施简单、开销小的特点。最早由Xerox公司在上世纪70年代开发，当时是为了解决UNIX系统之间数据通信的问题。RIP协议目前共有三个版本RIPvl，

8、RIPv2，RIPng。3网络拓扑设计为了提高网关的冗余性和路由器的处理能力，实现校园网出口多组负载均衡，保证校园网安全稳定运行，我们采用HSRP技术在校园网出口处部署了两台路由器分别RouterA和RouterB，承担校园网内两个不同网段VLAN 200和VLAN 201的路由工作。路由器RouterA即是VLAN200的活跃路由器，又是VLAN201的备用路由器。路由器RouterB即是VLAN201的活跃路由器，又是VLAN200的备用路由器。路由器RouterC为网络运营商路由器。交换机SwitchMl为校园网内部交换机，用于连接终端电脑PCI和PC2，SERVERl为网络运营商服务器

9、。PCI属于VLAN200网段，PC2属于VLAN201网段，两者均可以对SERVERl进行访问。正常情况下，PCI通过RouterA进行数据包转发对SERVERI进行访问，PC2通过RouterB进行数据包转发对SERVERl进行访问。当RouterA和RouterB无论哪一台出现故障不能正常工作，另一台路由器将承担起两个网段VLAN200和VLAN201的数据包转发工作，PCI和PC2可以对SERVERl继续访问。校园网出口网络拓扑图如图1SR叫tefc趔I一17112eO2O16 ll u_霸嘲n，0 sERvERl_幺姗_：。姒：所不。4网络具体配置方案41 IP地址规划校园网内终端计

10、算机PCI属于VLAN200网段，PC2属于VLAN201网段，PCI的网关地址为VLAN200虚拟网关地址211682001，PC2的网关地址为VLAN 201虚拟网关地址211682011，服务器SERVER 1的网关地址为互联网运营商路由器C网络接口fO1的地址。校园网内计算机和运营商服务器IP地址规划如表1所示。表1 校园网内计算机和运营商服务器IP地址规划设备名 IP地址 网关地女L 子网掩码 连接端口在校园网内路由器RouterA和RouterB接口iOO建立子接口，IP地址设置为校园网内部所使用IP地址，路由器RouterA接口SeOIO与运营商路由器RouterC接口Se020

11、互连，路由器RouterB接口SeO20与运营商路由器RouterC接口SeO3O互连。路由器接口IP地址规划如表2所示。表2路由器接口lP地址规划42交换机端口规划交换机SwitchMl端El fO3属于VLAN200，端口fO4属于VLAN201，端口f00和tt31均设置为TRUNK工作模式，分别与校园网内路由器RouterA和RouterB接口f0O连接，具体端口规划如表3所示。表3交换机SwitchMl的端口规划34叭mm以_暑曲她川”攒琊跣：螽：荟：”岱”筋攒瑚瑚瑚2266瑚捌=；船舶22附眦|!旺万方数据154 宝赂宝研薇匀撂森 第37卷43配置路由器接口对三台路由器分别进行接E

12、l配置，为实现VLAN间通信在RouterA和RouterB上应用单臂路由技术创建子接El。RouterB与RouterC的接口配置与RouterA的接口配置相似，在这里不再阐述。(1)配置路由器RouterARouterA(eonfig)#int fOORouterA(configif)#into01 创建子接口，子接口编号为01RouterA(config-subif)#encapsulation dotl Q 200在子接口上封装802IQ协议RouterA(configsubif)#ip add 211682002 2552552550设置子接口IPRouterA(configif)#

13、int f002创建子接口，子接口编号为02RouterA(config-subif)#encapsulation dotl Q 201在子接I=I上封装8021Q协议RouterA(configsubif)#ip add 211682012 2552552550RouterA(config)#int Serial0I0RouterA(configif)撑ip address 16112 255255255252设置接口IP地址与RouterC接口Serial020互连44 配置路由器RIP路由(1)配置路由器RouterARouterA(config)#ROUTE RIPRouterA(co

14、nfig)#network 16000RouterA(config)#network 21 1682000RouterA(config)#network 21 1682010(2)配置路由器RouterBRouterB(config)#ROUTE RIPRouterB(config)#network 18000RouterB(config)#network 21 1682000RouterB(config)#network 21 1682010(3)配置路由器RouterCRouter(：(config)#ROUTE RIPRouterC(config)#network 17000Router

15、C(config)#network 18000RouterC(config)#network 1600045配置HSRP实现校园网出口负载均衡161451配置路由器双机热备(1)配置路由器RouterARouterA(eonfig-if)#int fOO1RouterA(config-subif)#standby 200 ip 21 1682001启动HSRP，设置VLAN200的虚拟地址为211682001，HSRP组号为200RouterA(config-if)#int lo02RouterA(config-subif)#standby 201 ip 211682011启动HSRP，设置V

16、LAN201的虚拟地址为211682011，HSRP组号为201(2)配置路由器RouterBRouterB(configif)#int f001RouterB(config-subif)standby 200 ip 211682001启动HSRP，设置VLAN200的虚拟地址为211682001，HSRP组号为200RouterB(configif)#int f002RouterB(configsubif)撑standby 201 ip 21 1682011启动HSRP，设置VLAN201的虚拟地址为211682011。HSRP组号为201由此可见RouterA和RouterB同在HSRP

17、200组内和HSRP 201组内，相同HSRP组号的路由器虚拟地址也是一样的。如果不指定虚拟地址，两台路由器将不会参加备份。452配置HSRP优先级在HSRP组中优先级乱13 3最高的路由器才会成为活跃路由器，并且活跃路由器只有一台。路由器优先级的默认值为100，最高到255，如果出现两台路由器优先级相同的情况，哪个路由器的IP地址更高，哪个路由器就成为活跃路由器。(1)配置路由器RouterARouterA(configsubif)standby 200 priority 1 10RouterA属于HSRP 200组且优先级为110RouterA(configsubif)#standby 2

18、01 priority 105RouterA属于HSRP 201组且优先级为105(2)配置路由器RouterBRouterB f configsubif)#standby 200 priority 105RouterB属于HSRP 200组且优先级为105RouterB f configsubif)#standby 201 priority 1 10RouterB属于HSRP 201组且优先级为110453在路由器中配置抢占特性只有在路由器上设置抢占特性，优先级最高的路由器才能成为活跃路由器。如果没有设置抢占特性，在备用路由器中启动最快的路由器将成为活跃路由器，不论它的优先级高低与否。(1)

19、配置路由器RouterARouterA(configsubif)#standby 200 preempt允许RouterA在优先级最高时，成为HSPR组200的活跃路由器RouterA(config-subif)#standby 201 preempt允许RouterA在优先级最高时，成为HSPR组201的活跃路由器(2)配置路由器RouterBRouterB(eonfig-subif)standby 200 preempt允许RouterB在优先级最高时，成为HSPR组200的活跃路由器RouterB(configsubif)#standby 201 preempt允许RouterB在优先级

20、最高时，成为HSPR组201的活跃路由器通过配置抢占特性，由于在HSRP 200组中RouterA的优先级110RouterB的优先级105，在HSRP 201组中RouterB的优先级110RouterA的优先级105。实现了RouterA即是HSRP 200组中的活跃路由器，又是HSRP 201组中的备用路由器，路由器RouterB即是HSRP 201组中的活跃路由器，又是HSRP 200组中的备用路由器。万方数据第12期 孙光懿：基于HSRP和RIP协议实现校园网出口多组负载均衡 155454配置路由器接口跟踪在路由器上启用接口跟踪1。”o，主要是为了保证当路由器的重要接口(如上行链路接

21、口)出现故障不能正常工作时，路由器的HSRP可自动降低优先级值并发送Hello消息，这时备用路由器具有更高的优先级，数据包的转发任务由备用路由器接替，从而确保网络运行的稳定。当被跟踪的接口出现故障不能正常工作时，路由器的HSRP优先级默认降低10。(1)配置路由器RouterARouterA(config)#int f00RouterA(configif)#int fOO1RouterA(config-subif)#standby 200 track serialOI0在路由器RouterA HSRP 200组上对其上行接口SeOI0启用接口跟踪，当此接口出现故障不能正常工作时，HSRP 20

22、0组优先级降低10变为100，由于配置了抢占特性，备用路由器RouterB成为活跃路由器，直到此接口恢复正常工作。在路由器RouterA HSRP 201组上没有对上行接口Se0I0启用接口跟踪，因为路由器RouterA只是HSRP 201组的备用路由器，即使上行接口SeOI0出现故障，RouterA也比RouterB优先级低，因此也不需要启用接口跟踪。(2)配置路由器RouterBRouterB(config)#int fO0RouterB(configif)#int f001RouterB(config-subif)#standby 20 1 track serial020在路由器Rout

23、erB HSRP 201组上对其上行接口Se020启用接口跟踪，当此接口出现故障不能正常工作时，HSRP 201组优先级降低10变为100，由于配置了抢占特性，备用路由器RouterA成为活跃路由器，直到此接I=1恢复正常工作。5 网络效果检查、测试51在路由器工作正常的情况下在这里我们分别查看路由器RouterA和路由器RouterB应用HSRP协议以后的工作状态，以及PCI访问SERVERl数据包的转发过程和PC2访问SERVERl数据包的转发过程。(1)查看路由器RouterA HSRP协议工作状态RouterA#sh standby briefInterface Grp Pri P S

24、tate Active Standby Virtual IPm01 200“0 P Active local 2n682003 211682001fO02 201 105 P Standby 211682013 local 211682011(2)查看路由器RouterB HSRP协议工作状态RouterB#sh standby briefInterface Grp Pri P State Active Standby Virtual IP1001 200 105 P Standby 211682002 local 211682001o02 201 110 P Active local 211

25、682012 211682011(3)PCI访问SERVERI数据包的转发过程PC】trace 17112Tracing route to 17112 over a maximum of 30 hops：1 0 ms O ms O ms 2116820022 l ms 1 ms l ms 161113 l ms 0 ms 0 ms 17112(4)PC2访问SERVERl数据包的转发过程PC2trace 17112Tracing route to 17112 over a maximum of 30 hops：l 0 ms 0 ms O ms 2116820132 1 ms l ms l ms

26、 181113 1 ms 0 ms 0 ms 17112经以上测试，证实路由器RouterA即是HSRP 200组中的活跃路由器，又是HSRP 201组中的备用路由器，路由器RouterB即是HSRP 201组中的活跃路由器，又是HSRP 200组中的备用路由器。PCI访问外网服务器SERVERl数据包由路由器RouterA进行转发，PC2访问外网服务器SERVERl数据包由路由器RouterB进行转发。通过应用HSRP协议，两台路由器都参与校园网数据包的处理且互为备份，校园网网关冗余性不仅得到了提高而且也实现了校园网出口多组负载均衡。52在路由器出现故障的情况下我们在这里测试一下当路由器Ro

27、uterA连接RouterC的接口Se0I0 DOWN掉的情况下，路由器的运行状态会出现哪些变化。RouterA(config)#int SeOI0RouterA(configif)#shutdown关闭路由器RouterA Se010接口(1)RouterA的运行变化Mar 1 03：02：46191：TRACKING一5-STATE：1interface Se0I0 lineprotocol Up-Down木Mar 1 03：02：47819：HSRP-5-STATECHANGE：FastEthernet001 Grp 200 state ActiveSpeak十Mar 1 03：02：5

28、7823：HSRP一5一STATECHANGE：FastEthernetOO1 Grp 200 state Speak一StandbyRouterA#sh standby briefInterface Grp Prio P State Active Standby Virtual IPFaOO1 200 100 P Standby 211682003 local 211682001FaOO2 201 105 P Standby 211682013 local 211682011RouterA原先是HSRP 200组中的活跃路由器，由于我们启用了接口跟踪，当DOWN掉接口Se0I0以后，Rout

29、erA的优先级从110默认降低10变为100，成为HSRP 200组中的备用路由器。(2)RouterB的运行变化水Mar 1 03：02：58638：HSRP-5-STATECHANGE：FastEthernetO01 Grp 200 state Standby一ActiveRouterB#sh standby briefInterfaee Grp Prio P State Active Standby Virtual IP万方数据156 宝赂客研密与蓐走 第37卷t。aUU1 20U 105 P Active local 211682002 211682001Fa002 201 110 P

30、 Active local 211682012 211682011在HSRP 200组中RouterB优先级105RouterA的优先级100，RouterB成为HSRP 200组和HSRP 201组的活跃路由器。(3)PCI访问SERVERl数据包的转发过程PCItrace 17112Tracing route to 17II2 over a maximum of 30 hops：1 0 ms O ms 0 m8 2116820032 1 ms 1 ms 1 ms 181113 1 ms 0 ms 0 ms 17112由于RouterB已是HSRP 200组新的活跃路由器，当PCI访问SER

31、VERl的时候，数据包改由RouterB来负责转发。(4)PC2访问SERVERl数据包的转发过程PC2trace 17112Tracing route tO 17112 over a maximum of 30 hops：1 O ms 0 ms 0 ms 2116820132 1 ms l ms 1 ms 181113 1 ms 0 ms O ms 17112由于RouterB一直是HSRP 201组的活跃路由器，当PC2访问SERVERl的时候，数据包仍由RouterB来负责转发。经以上测试，证实在HSRP200组中当活跃路由器RouterA出现故障的情况下，备用路由器RouterB会立即

32、接替活跃路由器工作，成为HSRP200组和HSRP20l组的活跃路由器。PCI和PC2还可以对外网服务器SERVERl进行正常访问，数据包的转发均由路由器RouterB来完成，丝毫没有受到路由器RouterA故障的影响，从而保证了校园网运行的稳定。6 结 语校园网出口设备是校园网的核心，能否安全稳定运行对整个校园网来说至关重要。本文着重介绍了应名人名言用HSRP和RIP协议，实现校园网出口多组负载均衡的网络设计方案，即使有校园网出口设备出现故障，校园网内用户还可以正常访问互联网资源。参考文献(References)：2345678910111213141516Balaji Sivasubram

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