某金融机构容错网络的设计

 　某金融机构容错网络的设计 　　某金融机构为用户提供可靠的金融服务，构建一网络系统，对该系统提出的要求除具有类似于11.3的性能要求外，还对网络可靠性提出了要求，即在网络主干上某处发生故障时，系统能正常运行。从服务器网卡到交换机都使用网络容错技术，构成一个主干没有单点故障的可靠网络系统能满足该金融机构的要求。当然使用双环结构的FDDI可以满足要求。但目前FDDI的传输速度达不到交换LAN的传输速度。在前面已介绍了FDDI的容错机制，在此仅对交换LAN的容错网络技术进行介绍，并给出该金融机构主干网拓扑结构图
　　网络容错
　　网络容错是避免单点故障，即构造冗余链路。在现有交换LAN中，不允许有回路存在。因此网络容错的任务之一是采用一种技术使交换LAN中可以存在回路。同时在网络中，服务器是最关键的设备之一，而服务器中出现故障最多的是网卡（NIC）。在网络容错时，如何实现服务器NIC的冗余也是应该考虑的问题 　　1. 冗余服务器链路
　　冗余服务器链路（RSL）技术使服务器与网络基础设施之间可以有冗余的链路。采用RSL技术的服务器允许有2~4个NIC，其中一个为主链路，其余为备用链路。网卡专用驱动程序使它们成为一个逻辑的NIC。主NIC监视网络连接是否正常，而软件则监视NIC状态。如果由于交换机、HUB、线缆或NIC发生故障导致链路失效，软件则将MAC地址和所有的连接从主NIC转到一个备用的NIC，并这个备用的NIC输出的信息广播出去，使交换LAN的其它设备知道连接已转到新的链路上，会话照常进行，用户感觉不到网络故障的发生。 交换机的容错技术
　　交换机主要采用三种技术支持网络容错：冗余链路、生成树和主干（Trunking）通路
　　冗余链路技术可以在交换机与网络之间定义两条链路：一条为主链路，另一条为备用链路。一般情况下，主链路工作，完成交换机与网络之间的信息交换，备用链路被阻塞不进行通信。一旦主链路发生故障，交换机能自动切断主链路，而让备用链路进行交换机与网络之间的信息交换，如果主链路被修复，网络管理人员可以人为地切换到主链路上，让主链路畅通，备用链路再次被阻塞，也可用备用链路继续进行通信，修复后的主链路作为备用链路。若备用链路发生故障，交换机自动切换到主链路上
　　生成树技术允许交换机之间存在冗余链路。正常情况下，交换机之间只允许一条链路工作，别的冗余链路被阻塞，这通过生成树算法来实现。一旦某个链路发生故障，交换机自动启动生成树算法，算法将原来阻塞的冗余链路变为工作状态，保证交换机之间存在通信链路。只要交换机之间存在正常的通信链路，生成树算法总保证将该链路畅通。对于支持VLAN划分的交换机，可以为每个LAN产生一个生成树，这样每一个VLAN内都允许有冗余链路保证系统的容错性
　　生成树技术和冗余链路技术不能一起使用。这两种技术各有特点，冗余链路技术要求网络管理员在需要容错的连接上定义冗余链路。这两条链路互为备份，只要有一条能正常通信，就能保证连接成功。而生成树技术可在整个网络上设置冗余链路，只要网络的连通生不被破坏，生成村算法保证网络连接成功
　　目前，主干技术也叫链路合并技术（PLA），它将多条物理链路定义为一个主干，这些物理链路逻辑等同于一条链路。要没有故障的情况下，两台交换机之间的带宽可能随物理链路的增加而增加，信息流量均匀地分配给主干中的各条物理链路。当某条物理链路发生故障时，自动失效该物理链路并停止传输信息，交换机不再将信息流分配给该失效的物理链路所连接的端口。主干中一条或多条物理链路失效不会影响两台交换机之间的连通性，只是链路带宽随着失效链路数的增加而下降，因此主干技术是提高网络带宽和容错的有效方法，但使用主干技术只能在两台交换机之间实现链路级容错，无法实现设备级容错
　　为使用主干技术实现链路级和设备级的容错，多点链路合并技术（MPLA）被提出。一个实现MPLA的网络拓扑结构中需要两类设备：MPLA边缘设备和MPLA核心设备。MPLA边缘设备是定义主干端口的设备，MPLA核心设备是用来互连MPLA边缘设备的
　　MPLA网络中所有边缘设备分别连接在两台核心设备上，在没有发生故障的情况下，所有链路都传输信息，一旦发生故障，系统能绕过故障链路，动态地调整信息流分配
　　主干控制信息协议（TCMP）是用来实现MPLA技术的，它在实现点到点的主干技术中是可选的，但在实现MPLA中是必须的，它主要有两个功能：
　　（1）检测、处理物理配置错误，正确地激活或阻塞主干中的端口
　　（2）简化MPLA连接
　　MLPA有如下优点：
　　（1）带宽的可扩充性。它将多条哲理链路合并成单一的逻辑链路，可以提高交换机之间的带宽
　　（2）良好的容错性能。冗余链路技术可以为需要高可靠性的物理链路配置一条备份的链路，当主链路发生故障时，能够切换到备份链路上。在容错方面，MPLA技术完全与冗余链路技术一致
　　（3）实现简单。根据交换机工作原理，一般不能构成网状结构来提高系统的可靠性，传统设计高可靠性网络的方法一般采用路由器来构成网状形网络，用路由发现算法来寻找最佳路由，并在链路发生故障的情况下，生成新的路由表。这种系统不仅复杂，而且与具体的网络层协议有关，而MPLA技术完全在链路层上实现网络的容错功能，不仅简单，而且支持所有网络层协议
　　（4）性价比高。由于MPLA实现了链路级和设备级的容错能力，其实现费用比路由器实现的网状形网络要便宜得多。目前MPLA技术主要用于1000M交换式以太网
　　某金融机构容错网络设计
　　1. 功能要求
　　主交换机采用1000M以太网交换机，二级交换机采用100M以太网交换机，二级交换机与主交换机之间采用1000M链路冗余连接，服务器与主交换机之间进行冗余连接，在一台主交换机或二级交换机和主交换机之间单条链路发生故障的情况下，能保证工作站和服务器之间的正常数据交换。 拓扑结构
　　根据上述要求，该机构的容错网络拓扑结构如图所示：