計算機畢業論文:In多鏈路遠程接入方案的探討

時間:2022-10-08 04:02:00

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計算機畢業論文:In多鏈路遠程接入方案的探討

摘要本文對當前各個企事業單位園區網通過多條鏈路接入到INTERNET過程中所遇到的問題做出了詳盡的分析,并針對不同的接入方式提出了一些具體的解決辦法。

關鍵詞多鏈路ISPBGPHSRPARP

基于計算機網絡的應用在快速發展,各企事業單位對其INTERNET接入線路的帶寬以及性能的要求越來越高,這使得大多數企事業單位都對原來的INTERNET接入方案做出了相應的調整。有的為增加出口帶寬而增加多條INTERNET接入線路,有的為增加接入線路的容錯能力而增加多條INTERNET接入線路;但在調整過程中很多企業都遇到當采用多條線路接入到INTERNET,尤其是通過多個不同的ISP接入INTERNET時,如何進行負載均衡,以及如何進行容錯等難以解決的問題。

以下就針對同一ISP的多鏈路接入以及多ISP的多鏈路接入的問題進行分析和討論。

1通過同一ISP的多鏈路接入

1.1用不同的ROUTER通過同一ISP接入到INTERNET

1.1.1用Multilink實現容錯及負載均衡

當用單一ROUTER的多端口用多條線路通過同一ISP接入INTERNET,可采用MULTILINK技術,將多條接入線路在邏輯上捆綁在一起,在使用過程中被當成一條線路。當有數據要通過該線路傳輸時,數據包被分成等大小的多塊同時在多條線路上傳輸,以加快傳輸速度,當數據到達另一端時再被從新組裝在一起,還原為原始的數據包,以達到加快數據傳輸的目的;當其中一條物理線路壞掉時,其它的線路自動維持正常的數據傳輸,只是邏輯通道的總帶寬減少了一些,這樣也就避免了單條線路的失敗導致整個網絡中斷的問題。在這種技術中要求ISP也是用的同一臺ROUTER。

1.1.2應用動態路由協議實現負載均衡與容錯

在互聯網上常用的協議有BGP、IGRP、EIGRP、OSPF等。其中IGRP,EIGRP協議為CISCO私有的路由協議,如果采用他們可以在不等代價的路徑上進行負載平衡,如一條帶寬為2M,一條為1M,那么在兩條鏈路上的傳輸的數據的實際比例為2:1,即三個數據包中,有兩個從2M的線路走,一個從1M的線路走,這樣使得線路可以充分合理的應用;而對其它的一些協議只能在等價的路徑上進行負載平衡,在實際應用中受到一定的限制,當然為解決這類問題也可以通過策略來實現負載分擔。同時由于采用的是動態路由協議,如果其中一條線路壞掉,路由協議會自動的將所有的數據轉到正常的線路上繼續傳輸,也就實現容錯的目的。當然這種方式也可以在多ROUTER的環境中使用。

1.1.3端口備份

當用一個ROUTER的多個端口連到互聯網時也可以采用BACKUP命令進行端口備份,在正常情況下使用主鏈路,當主鏈路壞掉時,起用備份端口,這樣比較適合于用撥號線路來備份園區網的接入專線,保證網絡的可用性。也可用LOAD命令以進行負載均衡,當主鏈路的流量達到一定的值時,起用第二條線路進行負載分擔。

1.2采用多ROUTER通過多ISP接入到INTERNET

1.2.1應用ROUTER的ARPPROXY功能實現容錯及負載均衡

將所有連到INTERNET的多臺ROUTER的本地端口配置為允許ARPPROXY,以監視客戶的ARP請求,如何讓客戶機在與其它網絡上機器通訊時直接發ARP廣播。以下就以MICROSOFTWINDOWS為例說明,為達到其目的將WINDOWS的網關設為自己的IP地址,如IP地址為192.168.1.1的PC機的網關為192.168.1.1,當客戶有查詢本地網絡以及以外其它網絡上主機的MAC地址的ARP請求時,由ROUTER做出響應,然后將用戶的數據報傳輸到INTERNET。對于客戶機不必知道真正的網關,這樣多臺ROUTER便可進行負載分擔,以及容錯。

1.2.2在客戶機上配置多網關以實現容錯及負載均衡

當通過多臺ROUTER連到INTERNET時,可在PC機上設多個網關,`當配在前面網關出現故障變得不可用時,PC機將自動依次用配在后面的網關。為進行負載分擔應將不同的機器上的網關的順序設為不一樣的,以使得每一條線路在正常時都得到充分的應用。

1.2.3應用CISCO的HSRP實現負載均衡與容錯

當有多臺路由器連到INTERNET時,可以將多臺路由器連接同一LAN的端口放在同一個熱備份組中,對外用一個虛擬的IP地址,隱藏熱備份組中各臺ROUTER真實的IP,當ACTIVEROUTER失敗時,其它的ROUTER自動變為ACTIVE,擔當起路由LAN數據包的任務,這樣多臺路由器之間可以相互備份進行容錯。同時也可以配置多個熱備份組,在不同的方向上用不同熱備份組,通過設置不同的優先級使在不同的熱備份組中活躍ROUTER不一樣,以實現不同的ROUTER進行負載均衡。

1.2.4IRDP實現容錯

ICMP路由發現協議,是將出口的多臺ROUTER的對本地的端口的IRDP的優先級設為不一樣,客戶機通過對ROUTER的查詢以及ROUTER的應答及宣告知道哪一個的級別高,使用優先級別高的作為網關,當級別高的出現故障不可用時,再使用級別低的,以實現容錯。

2.通過不同的ISP多鏈路接入INTERNET

對于不同ISP的多鏈路接入在目前來說也開始出現,但由于技術上的原因,使得其應用并不普及。本文的以下部分就在其應用過程中遇到的問題進行詳細的分析,并提出合適的解決辦法。

現有某園區網,原有一條線路通過ISP1接入INTERNET。隨INTERNET應用的增加,在使用過程中發現對ISP1以外的網絡訪問非常慢,為此增加了一條另一條接入線路,通過ISP2接入INTERNET,以加速對ISP2的網絡的訪問,同時也加快對其它網絡的訪問速度。如下圖:

負載分擔的具體要求如下:

A.到ISP1的數據由連到ISP1的接入線路L3出,返回的數據依然由接到IPS1的線路L3回;到ISP2及其它網絡的數據由接入到連到ISP2的線路L4出,返回的任由接入到ISP2的線路L4回。

B.同時也希望ISP1上的客戶如果要訪問園區網上的SERVER時,由接到ISP1的接入線路L3進,SERVER對客戶的響應由接到ISP1的接入線路L3回;同樣ISP2及其它網絡上的客戶如果要訪問園區網的SERVER時,由接到ISP2的接入線路L4進,SERVER對客戶的響應也由接到ISP2的接入線路L4回。

解決辦法:

A.由內到外

數據出去的時候很容易解決:只需簡單地在R1上配路由分別從兩個出口出,到ISP1的數據由第一條L1出,到其它網絡的數據由第二條鏈路L2出,但同時也要在R1上配兩條分別指向R2與R3的高管理距離缺省路由,以便L1或L2失敗時進行容錯;而對返回的路由卻不能控制,一般情況下,如果內部用戶用的是ISP1的地址將全部由連到ISP1的鏈路L3返回,如果用的是ISP2的地址將全部由連到ISP2的鏈路L4返回。要解決該問題只有通過修改用戶數據包離開園區網時的源地址,訪問ISP1時用從ISP1分到的IP;訪問IPS2及其它網絡時用從ISP2分到的IP地址,具體就分別在R2及R3上采用NAT技術來實現。

B.由外到內

為保證內部的SERVER能被外部的客戶訪問,就要在兩個NATSERVERR2及R3上為內部的SERVER做靜態的映射。以下就進出分別討論。

數據包進入園區網:如果SERVER采用ISP1地址則所有的訪問將全部由接到ISP1的接入線路進,如果采用ISP2分配的IP地址數據報將全由到ISP2的接入線路進,要解決必須給服務器分配多個IP地址分別為從各個ISP分配的。同時在DNS的服務器上,啟用子網掩碼優先使得從ISP1來的客戶的從DNS服務器上得到內部SERVER從ISP1分得的IP地址,從ISP2來的客戶從DNS服務器上得到內部SERVER從ISP2分得的地址,這樣便可使得不同網絡的客戶都由相應的線路進或出。數據包離開園區網:通過配靜態及缺省路由解決,與由內到外的出的數據一樣,不需單獨處理。

在以上的方法中,對于多ISP多鏈路接入的園區網,很好的解決了容錯以及負載平衡的問題;但由于采用NAT技術增加數據在網絡上的延時,一般要選擇在性能好,有足夠內存,以及足夠快的處理器的ROUTER上來配NAT,以盡可能減少在NAT上進行地址轉換所耗費的時間。

總之,當園區網采用多鏈路的遠程接入方案時,根據具體情況可采用不同的方法解決網絡的容錯以及負載平衡。但由于不管哪種技術都會或多或少增加傳輸延時,要盡可能減少延時,一點就是要就要將多線路多ISP的接入方式用單一ISP的單一的高帶寬的線路所取代,另一點就是使用性能穩定的線路及相關的網絡設備,避免在鏈路轉換上的延時,以使得網絡更好地為各企事業單位所應用。

參考文獻

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