交换机STP、LBD和端口聚合在网络中的应用

【背景描述】许多公司和组织越来越多地依靠计算机网络来运营，如果网络不能运行了，生产力和顾客的满意度都会下降。

然而，公司对于网络的可用性和正常运行时间的需求与日俱增，百分之百的运行几乎是不可能的，网络的可靠性需要可靠的设备和良好的网络设计，而且能够允许错误和失败。

在网络上冗余拓扑的目的是减少网络单点错误引起的停运损毫，所有的网络都需要利用冗余来提高可靠度。将网络想象成很多条路是设计冗余拓扑的一种方法。如果某一条路关闭维修，另外一条能够达到目的的路就成为可用的路。想象有一条河把一座城的城镇和郊区分开，如果河上只有一座桥，人们只有一条路到达城里，这样的拓扑就没有冗余，如果桥在意外事件中损坏了，从这座桥到城里就不可能了。如果有第二座桥就产生了冗余拓扑。这样当一座桥坏了时，城镇和郊区还是可以连接。

在网络上的冗余就是在网络设备中间连接有多条通路，这样对于网络的可靠性是有保证的，但是这样做的代价是容易发生广播风暴等严重的网络问题，交换机的生成树协议（STP）和端口聚合功能可以很好地解决此类问题。

【实验拓扑】

【实验设备】DES-3526 2台，测试PC若干台，交换机配置线1条，网线若干条。

【实验步骤】

当2台DES-3526之间只有第一个端口的网线连接的时候，位于两台交换机上的测试PC之间的通信是正常的，如下图。

接下来用三条双绞线分别将两台交换机的1口、3口、5口级联起来。经过一定时间可以观察到两台交换机相连的端口快速闪动，即在未启动生成树协议及端口聚合功能未打开时,交换机陷入非正常状态。

在交换机上使用命令查看相关端口状态

观察两台交换机的互连端口，发现都处于转发状态，也就是说，在交换机间形成了环路，这在交换网络中是不允许的。

接下来在2台交换机上启用生成树协议。

 

这个时候观察两台交换机级联端口的指示灯，恢复成了正常的状态。

测试2台计算机的连通性。

查看此时交换机级联端口的状态：

由此我们看出，通过STP技术能消除环路，并使得交换网络中存在冗余路径成为可能。

 

有的情况下，为了增大网络设备之间的带宽，消除网络的带宽瓶颈，我们需要使用一种称为端口聚合的功能。端口聚合是一种用在交换机与服务器或交换机与交换机之间，通过将它们的某些物理端口“捆绑”在一起，让这些端口成为逻辑上的一条链路，以便增加交换机与服务器或交换机与交换机之间连接的带宽，同时还能起到冗余备份作用的一项技术。端口聚合能够在关键设备如核心交换机、服务器之间形成高带宽、高冗余、负载均衡的优质链路。

首先仍然将两台交换机的第1，3，5端口级联，关闭两台交换机上的STP功能，此时两台交换机又陷入不正常状态。

接下来在两台交换机上分别进行端口聚合的配置。

查看2台测试计算机之间的通信状态：

 

 

端口聚合技术主要用来增加链路带宽，因为它把若干个端口组合成一个逻辑端口，所以在增大带宽的同时，不会形成环路。

 

【注意事项】

设置端口聚合时有很多限制条件，要求作端口聚合的端口必须是同一模块，同一VLAN内的端口，最好是连续端口。在进行链路聚合的设备上都要进行设置，而且设备之间的物理链路要求带宽相同，介质相同，必须都是全双工模式。另外如果两端的设备都支持IEEE802.3ad链路聚合协议,这两台设备可以是不同厂家的，否则不能设置链路聚合。

【知识扩展】

通过前面的介绍，我们知道了如果在网络设备中有多条链路并存的情况下，可以增加网络的可靠性，但是又会出现网络广播风暴等问题，影响了网络的正常使用，STP功能可以很好地解决这个问题。但是启用STP的前提是网络设备都必须支持STP协议才可以。大家可以看下面的情况：

 

由于底层交换机不支持STP功能 ，网络发生环路以后很容易造成广播风暴的发生，从而导致整个网络通信的不正常甚至会导致整个网络瘫痪。对于此问题业界提出了交换机LBD（Loopback Detection）解决方案。

一．基于端口的LBD解决方案。

二．基于VLAN的LBD解决方案。

 

LBD有两种模式，一种是基于端口的LBD,在这种模式下，只要交换机在相应的端口上发现了环路，交换机就会将发生环路的端口关闭，阻止广播风暴的进一步蔓延。

一种模式是基于VLAN的LBD，在这种模式下，如果某个VLAN发生环路交换机就会阻止发生环路的VLAN的通信，而不会将主干端口关闭。

下面我们来看一下LBD的配置过程。

（1） 基于端口的LBD

下面是发生环路前后，DES-3526上的两台计算机之间的通信状态：

 

以上表明交换机的LBD功能可以很好地解决在非STP交换机上出现环路以及在VLAN中出现环路的问题。

【注意事项】

在基于VLAN的LBD配置的时候，查看LBD端口状态的时候只有在对端交换机发生VLAN环路的时候才可以在本交换机的CLI模式下查看VLAN环路状态，由于环路信息是通过干路来传播的，因此在查看端口状态的时候，会发现出现不正常状态的端口总是干路端口，上例中是第26端口。