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试析VRRP协议在提高校园网络可靠性中的应用

  
  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。


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