论文总字数：15368字

摘 要

多层的交换机能够为网络中的设备提供路由选择功能。一旦交换机出现了故障，由于没有可用网关，客户无法转发其数据流。可以在网络搭建时加入其他多层交换机，以冗余路由器或网关地址的形式来提供冗余。通过给VLAN SVI和第3层物理接口提供网关地址，多层交换机可以作为与之相连的主机的IP网关。同时这些交换机能够参与路由选择协议，像传统的路由器一样。但是为了提供高网络可用性，多层交换机应该提供防止某台交换机（网关）出现故障而导致整个VLAN被隔离的机制[2]。

本论文研究用于在多网关条件下，实现流量的负载均衡。

关键词：网关；负载均衡；冗余

ABSTRACT

A multilayer switches provide routing capabilities for devices in the network. Once the switch fails, the client is unable to forward its data flow because there is no gateway available. Other multilayer switches can be added during network setup to provide redundancy in the form of redundant router or gateway addresses. By providing the gateway address to VLAN SVI and layer 3 physical interfaces, multilayer switches can act as IP gateways for the host to which they are connected. At the same time, these switches can participate in routing protocols, just like traditional routers. However, in order to provide high network availability, multilayer switches should provide a mechanism to prevent a single switch (gateway) from failing and causing the entire VLAN to be isolated.

This thesis is used to realize load balancing of traffic flow under multi-gateway condition.

Key words: gateway; load balance; redundancy

目 录

第一章 引言 1

第二章 网络冗余及负载均衡技术 2

2.1热备份路由器协议（HSRP） 2

2.2虚拟路由器冗余协议（VRRP） 3

2.3 HSRP与VRRP在应用中的局限 4

第三章 网关负载均衡协议介绍 5

3.1 相关术语介绍 5

3.2 GLBP介绍 5

3.3 分组转发 5

3.4 应用与支持 6

第四章 GLBP路由器选举 7

4.1 AVG 活动虚拟网关 7

4.2 AVF 活动虚拟转发者 8

4.3 虚拟MAC地址分配 8

第五章 GLBP冗余和负载均衡功能 11

5.1 路由冗余功能 11

5.2 负载均衡功能优点 11

5.3 GLBP负载均衡策略 11

5.4 排除网关负载均衡协议 12

第六章 相关技术介绍 12

6.1 GLBP weight和track技术 12

6.2 GLBP时间参数 13

第七章 GLBP的安全性 14

7.1 TTL值 14

7.2 GLBP认证 14

7.2.1 明文认证 14

7.2.2 MD5认证 15

第八章 GLBP网关负载均衡配置示例 16

8.1 GLBP在企业网中的应用 16

8.2 设计拓扑 16

8.3 基本配置 17

8.3.1 PC配置 17

8.3.2 VLAN配置 17

8.3.3 路由配置 18

8.3.4 GLBP配置 18

8.3.5 验证测试 19

8.3.6 模拟故障，并测试通信仿真 19

致谢 21

结束语 22

参考文献 23

第一章 引言

一般公司都会对自己公司的数据很重视，若是重要的数据，将会对公司带来很大的损失，同时如果发生故障，极大可能会导致断网，一旦断网对一个企业的损失更大。

多层交换机能够提供路由选择功能。可以在网络中加入其他的多层交换机，以冗余路由器或者网关地址的形式提供冗余。本文描述用于冗余路由器地址、在多台路由器之间负载均衡以及在服务器群中负载均衡的协议。

通过给VLAN SVI和第3层物理接口提供网关地址，多层交换机可以作为与之相连的主机的IP网关。同时这些交换机还可以参与路由选择协议，像传统路由器那样。

为了提供高可用性，多层交换机应该提供一种机制，用来防止某台交换机（网关）出现故障而导致整个VLAN被隔离。提供路由器冗余的几种方式，包括：HSRP、VRRP、GLBP。

HSRP是一种第一跳冗余协议，它会让失效的路由器将自己的第一跳转移，HSRP为以太网配置的IP主机提供了第一跳路由冗余一个默认的路由器IP地址。同时在一个路由器组内可以任命活动路由器和备份路由器。在组路由器中，活动路由器的作用是用来将数据包进行转发，备份路由器是用来将失效的活动路由器替换的角色。很多的主机不支持任何动态路由的发现机制，但是可以支持默认路由。

如果仅仅使用冗余协议，会有一个问题，因为路由会根据自己的选择，大量的数据会从主路由器通过，这样一来，如果主路由器通过的流量过大，会导致资源耗尽，最终无法正常工作，导致会有剩余的资源没有使用，造成资源浪费的现象，同时由于大量的流量在主路由器经过，会导致其他路由器流量很少，导致使用不均衡的状况出现。

由于上述一些问题的产生，为了解决这些问题，是流量均衡的流过路由器，并且互相切换平稳，思科公司自主研发了一种新的技术GLBP（网关负载均衡协议）。

本篇论文主要是研究在多网关的条件下实现流量负载均衡，主要介绍AVF和AVG，这是GLBP功能实现的关键。另外还将介绍GLBP的track、weight等相关技术，以及研究GLBP的安全性。最后将介绍GLBP在企业网中应用的实现。

第二章 网络冗余及负载均衡技术

2.1热备份路由器协议（HSRP）

高可用性和扩展的不停止转发

HSRP支持有状态重启和有状态切换。有状态重启发生在HSRP进程失败并重新启动时。当活动管理器切换到备用管理器时，将发生有状态切换。Cisco NX-OS在切换后应用运行时配置。如果HSRP持有计时器配置的时间较短，这些计时器可能在受控切换或服务中软件升级(ISSU)期间过期。支持扩展的不停机转发(NSF)

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