项目五 构建与互联网可靠连接的小企业骨干网

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1 项目五 构建与互联网可靠连接的小企业骨干网
项目五 构建与互联网可靠连接的小企业骨干网 项目描述 本项目以某个小型企业网络为原型构建一企业内部骨干网络。该企业信息点分布在一幢六层楼的建筑物内，要求内部网络与因特网尽可能做到7×24小时连通。

2 项目五 构建与互联网可靠连接的小企业骨干网
项目五 构建与互联网可靠连接的小企业骨干网 任务5.1与互联网可靠连接的小企业骨干网需求分析 任务5.2 骨干网逻辑结构设计 任务5.3 配置骨干网 任务5.4 小企业骨干网核心层改进设计

3 任务5.1 与互联网可靠连接的小企业骨干网需求分析
任务5.1 与互联网可靠连接的小企业骨干网需求分析 本任务是要根据某个小型企业构建企业内部网的实际情况，分析所建网络的功能需求、性能需求、环境需求、其他子系统需求及设计约束条件等，为具体设计网络提供可靠的依据。 根据对企业相关人员的调查及实地考察，总结归纳出以下信息： 本任务只考虑企业内容骨干网络，即核心层及汇聚层，接入层的设计不在本任务范围内。 网络分布在一幢六层楼的建筑物内，水平和垂直布线长度不会超过100米。 要求内部网络与因特网尽可能做到7×24小连接。 汇聚层与核心层之间的交打印机目前是用100M的以绞线连接。 汇聚层与核心层之间需要在现有的基础上扩大带宽。

4 任务5.2 骨干网逻辑结构设计 （1）骨干网拓扑结构设计 根据以上需求分析及任务要求，将中心机房部署在四楼，核心交换机、路由器、防火墙等网络设备放置在中心机房，各类服务器及网管计算机也放置在中心机房。每层楼配置一台汇聚层交换机。中心机房核心交换机通过两台路由器接入互联网，各楼层汇聚层交换机与中心机房核心交换机通过双绞线相连接。为了满足带宽要求，中心机房的核心交换机与两台路由器通过千兆口相连，各楼层汇聚层交换机与中心机房核心交换机通过两条双绞线互连。网络拓扑如图5-1所示。

5 （2）物理层技术选择 由于网络分布在一幢六层楼的建筑物内，水平和垂直布线长度不会超过100米，中心机房核心交换机与路由器R1、R2的连接采用六类非屏蔽双绞线连接，并且连接在1000Mb/s端口上；而中心机房核心交换机与汇聚层交换机S2、S3的连接采用超五类非屏蔽双绞线，并且连接在100Mb/s端口上。其它计算机与交换机的连接，均可采用超五类非屏蔽双绞线，计算机网卡可选用10/100Mb/s自适应网卡或100Mb/s网卡。 （3）局域网技术选择与应用 根据需求分析及网络拓扑，采用虚拟路由冗余协议 (Virtual Router Redundancy Protocol，简称VRRP)实现网关冗余和负载均衡；中心机房的核心交换机与各楼层的汇聚层交换机采用链路聚合技术，以扩大线路带宽。

6 （4）IP地址规划 路由器R1、R2外网端口的地址由ISP(Internet Service Provider，互联网服务提供商)提供。内网端口地址由设计人员统一规划。
图5-1 小企业骨干网拓扑

7 R1外网端口（s0/0/0）: IP地址： 60. 186. 201. 140 子网掩码：255. 255. 255
R1外网端口（s0/0/0）: IP地址： 子网掩码： R2外网端口（s0/0/1）: IP地址： 子网掩码： R1内网端口: IP地址： 子网掩码： R2内网端口: IP地址： 子网掩码：

8 网管PC： IP地址： 子网掩码： 网关： Web服务器： IP地址： 子网掩码： 网关： FTP服务器： IP地址： 子网掩码： 网关：

9 部门1的PC机： IP地址：192. 168. 12. X （其中X取值范围是：11-100） 子网掩码：255. 255. 255
部门1的PC机： IP地址： X （其中X取值范围是：11-100） 子网掩码： 网关： 部门2的PC机： IP地址： Y （其中Y取值范围是： ） 子网掩码： 网关：

10 （5）网络安全设计 由于在网络需求分析中没有明确提出网络安全方面的需求，所以，根据具体情况可考虑在R1、R2通往互联网的链路上增加一台防火墙，以增强网络边界安全。内网各计算机上可安装360安全卫士及正版杀毒软件，以保证桌面系统安全。

11 任务5.3 配置骨干网 5.3.1 配置路由器交换机 （1）配置R1 ①基本配置： ②配置路由 ③配置VRRP （2）配置R2 ①基本配置： ②配置路由 ③配置VRRP （具体配置见演示）

12 （3）配置内网主机 根据设计5.2（4）中的规划配置内网主机IP，具体配置过程略。为了测试方便，假设外网中的R3与内网R1连接的端口号为S0/0/0，IP地址为 ，子网掩码为 ，环回口IP地址为 ，子网掩码为 ；外网中的R3与内网R2连接的端口号为S0/0/1，IP地址为 ，子网掩码为 。对R3作简单配置如下:

13 （4）检测配置效果 通过在PC11上ping R3的环回口3. 3. 3. 3检测连通性. 。 PC11>ping 3. 3. 3
（4）检测配置效果 通过在PC11上ping R3的环回口 检测连通性.。 PC11>ping Type escape sequence to abort. Sending 5, 100-byte ICMP Echos to , timeout is 2 seconds: !!!!! Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 16/92/300 ms PC11> 以上说明，PC11到外网是连通的。

14 通过跟踪路由查看数据包经过的路径。 PC11>trace 3. 3. 3
通过跟踪路由查看数据包经过的路径。 PC11>trace Type escape sequence to abort. Tracing the route to msec 60 msec 36 msec // 是R1的内端口地址 msec 120 msec // 是R3的内端口地址 msec PC11> 以上说明，从PC11发出的数据包经R1到外网R3。如果R1出现故障，情况会如何呢？为了测试这个效果，我们将R1的外端口关闭，操作如下：

15 R1>en R1#config t Enter configuration commands, one per line
R1>en R1#config t Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. R1(config)#int s0/0/0 R1(config-if)#shutdown R1(config-if)# R1(config-if)#end R1#  

16 此时再在PC11上执行trace 3. 3. 3. 3，执行结果如下： PC11>trace 3. 3. 3
此时再在PC11上执行trace ，执行结果如下： PC11>trace Type escape sequence to abort. Tracing the route to msec 92 msec 32 msec （ 是R2的内端口地址） msec 136 msec * （ 是R3的内端口地址） PC11>

17 以上说明，从PC11发出的数据包经R2到外网R3。 这就是说，正常情况下，内网部门1的数据包经R1到达外网，而当R1出现故障时，内网部门1的数据包改变路径经R2到达外网，从而保障了内部网络部门1与外网的持续连接。同理，正常情况下，内网部门2的数据包经R2到达外网，当R2出现故障时，内网部门2的数据包改变路径经R1到达外网，从而保障了内部网络部门2与外网的持续连接。 此种设计，同时实现了网关冗余和负载分担。   （5）配置交换机实现带宽倍增 ①配置SW1 ②配置SW2

18 ③配置SW3 （6）查看etherchannel信息 ①在交换机SW1上查看 SW1#show etherchannel summary Flags: D - down P - in port-channel I - stand-alone s - suspended R - Layer S - Layer U - in use Group Port-channel Ports Po1(SU) Fa1/10(P) Fa1/11(P) Po2(SU) Fa1/12(P) Fa1/13(P)   SW1# 从以上可以看出，SW1的两个 EtherChannel （Po1、Po2）已经形成，“SU”表示 EtherChannel 正常，如果显示为“SD”，把EtherChannel 接口关掉重新开启后再查看试试。

19 ②在交换机SW2上查看 SW2#show etherchannel summary Flags: D - down P - in port-channel I - stand-alone s - suspended R - Layer S - Layer U - in use Group Port-channel Ports Po1(SU) Fa1/10(P) Fa1/11(P)

20 ③在交换机SW3上查看 SW2# 从以上可以看出，SW2的一个 EtherChannel （Po1）已经形成，且工作正常。   SW3#show etherchannel summary Flags: D - down P - in port-channel I - stand-alone s - suspended R - Layer S - Layer U - in use Group Port-channel Ports Po2(SU) Fa1/12(P) Fa1/13(P)

21 SW3# 从以上可以看出，SW3的一个 EtherChannel （Po2）已经形成，且工作正常。

22 5.3.2 网关冗余和负载平衡知识要点 作为网关的路由器出现故障了怎么办法？HSRP（Hot Standby Router Protocol，热备份路由器协议）和VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议)是最常用的网关冗余技术，HSRP 和 VRRP 类似，由多个路由器共同组成一个组，虚拟出一个网关，其中的一台路由器处于活动状态，当它故障时由备份路由器接替它的工作，从而实现对用户透明的切换。然而我们希望在冗余的同时，能同时实现负载平衡，以充分利用设备的能力。GLBP（Gateway Load Balance Protocol，网关负载均衡协议）同时提供了冗余和负载平衡的能力，但GLBP协议在中高端设备才能支持。另外，VRRP是公用标准协议，其它各厂商均可支持，但HSRP和GLBP协议均为思科私有协议，只在思科平台或其合作伙伴平台上能支持。

23 （1）HSRP HSRP 是 Cisco 的专有协议。HSRP把多台路由器组成一个“热备份组”，形成一个虚拟路由器。这个组内只有一个路由器是活动的（Active），并由它来转发数据包，如果活动路由器发生了故障，备份路由器将成为活动路由器。从网络内的主机来看，网关并没有改变。HSRP 路由器利用 HELLO 包来互相监听各自的存在。当路由器长时间没有接收到HELLO包，就认为活动路由器故障，备份路由器就会成为活动路由器。HSRP 协议利用优先级决定哪个路由器成为活动路由器。如果一个路由器的优先级比其它路由器的优先级高，则该路由器成为活动路由器。路由器的缺省优先级是100。 一个组中，最多有一个活动路由器和一个备份路由器。

24 （2）VRRP VRRP 的工作原理和HSRP非常类似，不过VRRP是国际标准，允许在不同厂商的设备之间运行。VRRP中虚拟网关的地址可以和接口上的地址相同，VRRP中接口只有3个状态： 初始状态(Initialize)、主状态(Master)、备份状态(Backup)。VRRP有只有通告报文这一种报文形式。

25 3）GLBP HSRP和VRRP能实现网关的冗余，但是，如果要实现负载均衡，需要创建多个组，并让客户端指向不同的网关。GLBP也是Cisco的专有协议，不仅提供冗余网关功能，还在各网关之间提供负载均衡。GLBP也是由多个路由器组成一个组，虚拟一个网关出来。GLBP选举出一个AVG(Active Virtual Gateway,活动虚拟网关)，AVG不是负责转发数据的。AVG分配最多四个MAC地址给一个虚拟网关，并在计算机进行ARP请求时，用不同的MAC进行响应，这样计算机实际就把数据发送给不同的路由器了，从而实现负载平衡。在GLBP中，真正负责转发数据的是AVF(Active Virtual Forwarder，活动虚拟转发器)，GLBP会控制GLBP组中哪个路由器是哪个MAC地址的活动路由器。

26 5.3.3 实现网关冗余和负载平衡技能要点 （1）实现网关冗余的关键 实现网关冗余的关键是需要两个路由器，其中一个作为主路由，另一个作为备份路由。即在正常情况下数据包通过此路由发出，而在此路由出现故障时，备份路由成为主路由工作，从而保障网络的正常工作。一个路由器是主路由还是备份路由，是通过优先级来实现的。默认情况下，优先级是100。

27 （2）实现负载平衡的关键 实现负载平衡的关键是在R1、R2上配置了两个“vrrp”，两个虚拟网关“192. 168. 12
（2）实现负载平衡的关键 实现负载平衡的关键是在R1、R2上配置了两个“vrrp”，两个虚拟网关“ ”和“ ”，且在内网中一部份主机使用网关“ ”，而另一部份主机使用网关“ ”。 如果内网中所有节点只用其中的一个网关，如“ ”，则正常情况下所有数据包都经过路由器R1到达外网，而R2闲置。所以，要充分利用现有资源，让内网中一部份主机使用网关“ ”，而另一部份主机使用网关“ ”，以实现负载平衡。

28 任务5. 4 小企业骨干网核心层改进设计 5. 4. 1 核心层改进设计示例 在任务5
任务5.4 小企业骨干网核心层改进设计 核心层改进设计示例 在任务5.2 骨干网逻辑结构设计中，核心交换机S1成为网络瓶颈，如果S1出现故障，则整个网络出现瘫痪。因此，对于与互联网联通要求较高的企业，需对骨干网核心层作改进设计。改进后的拓扑如图5-2所示。

29 图5-2改进后的小企业骨干网拓扑

30 5.4.2 小企业骨干网设计方案集锦 设计方案集锦之一拓扑如图5-3所示。 图5-3 设计方案集锦（之一）
5.4.2 小企业骨干网设计方案集锦 设计方案集锦之一拓扑如图5-3所示。 图5-3 设计方案集锦（之一）

31 图5-4 设计方案集锦（之二）

32 图5-5 设计方案集锦（之三）