论文总字数：33434字

摘 要

本次课题（在二层局域网间实现多条链路负载均衡之方法研究）主要是使用CISCO模拟器——GNS3以及虚拟机软件——VMwareWorkstation来实现。经过对多链路网关负载均衡、链路捆绑以及上述软件的学习，从网络拓扑、设备配置、业务调试等多个方面完成对校园网建设项目，实现各高校接入其他ISP时多条链路的负载均衡，并保证各办公网的网络通畅。

如今校园网出现了不少问题，网络规模太大以至于网络所需流量也随之增大，师生们对使用这些网络资源的带宽提出了更大的需求，以往老套的教育网接入再也达不到需求。因此，为了能满足各高校对带宽的需求。此时就需要一种技术来保证校园网的稳定性以及高伸缩性，负载均衡技术就此应用到网络中。在本次的毕业设计课题中，负载均衡技术主要使用的设备有Switch、Router、Personal Computer，其中交换机又分为二层交换机和三层交换机，对于二层交换机，我们可以使用MSTP、HSRP来实现负载均衡和冗余备份。对于三层交换机，我们同样有技术来实现。首先办公区通过MSTP负载均衡到达二层交换机，再由二层交换机分别通过HSRP、链路捆绑负载均衡到达三层交换机，最后通过模拟器及虚拟机软件来调试及排除故障，最终完成对校园网络的设计。

关键词：生成树协议；负载均衡；冗余备份；热备份路由协议；虚拟路由协议

Research on load balancing of traffic under multi-gateway conditions

ABSTRACT

This topic(the method of implementing multiple link load balancing between the two-tier LAN) is mainly implemented using the CISCO simulator-GNS3 and the virtual machine software-VMware Workstation. Through the study of multi-link gateway load balancing, link bundling, and the above software, the campus network construction project is completed from various aspects such as network topology, equipment configuration, and business debugging, and the load of multiple links when various universities access other ISPs is realized. Balance, And ensure that the network of each office network is unobstructed. With the network scale and network flow of campus network gradually expanding, the access of a single Education network can no longer meet the bandwidth requirements of teachers and students to access network resources. In order to increase export bandwidth and link redundancy, colleges and universities use other ISPs to meet increasing bandwidth requirements. At this point, a technology is needed to ensure the stability and high scalability of the campus network. Load balancing technology is applied to the network.In this graduation design project, the main devices used by the load balancing technology are Switch, Router, and Personal Computer, where the switch is divided into a two-story switch and a three-layer switch. For a two-story switch, We can use MSTP, HSRP to achieve load balancing and redundant backup. For the three-tier switch, we also have the technology to implement it. First, the office area reaches the second layer of switches through MSTP load balancing, and then the second layer switches reach the third layer of switches through HSRP and link bundle load balancing respectively. Finally, the debugging and troubleshooting of the simulator and virtual machine software are used to finally complete the campus. Network design.

Key words：Spanning tree protocol；Load balance；Redundancy backup；Hot standby router protocol；Virtual router redundancy protocol

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 引 言 1

第二章 绪论 2

2.1 课题背景 2

2.2 课题题目的意义 2

2.3 课题任务的要求 2

2.4 软件的介绍 2

2.4.1CISCO模拟器——GNS3 2

2.4.2 虚拟机软件——WMwareWorkstation 3

2.5 本人工作开展 3

2.6 论文框架结构 3

第三章 以太网交换机端口捆绑技术原理 4

3.1 交换机端口捆绑技术 4

3.2 链路聚合技术 4

3.2.1 链路聚合的目标 4

3.2.2 链路聚合在IEEE802.3架构中的位置 6

3.3 HSRP的基本原理 6

3.3.1 HSRP的概念 6

3.3.2 HSRP的优点 7

3.3.3 HSRP的工作原理 7

3.3.4 HSRP的报文格式 7

3.3.5 HSRP的6种状态 7

3.3.6 HSRP的相关配置 7

3.4 VLAN相关知识 8

3.5 生成树相关原理 8

3.5.1 生成树的概述 8

3.5.2 IEEE 802. IS多生成树协议 9

3.5.3 生成树的类型 9

3.5.4 生成树的选举规则 9

3.5.5 多生成树的核心知识 10

第四章 校园网的设计、规划 11

4.1 多网关 11

4.1.1 多网关的背景 11

4.1.2 多网关的原理 11

4.1.3 多网关的实现 11

4.2 多出口 11

4.2.1 多出口的背景 11

4.2.2 多出口网路的实现 11

4.2.3 常用多出口网络拓扑 11

4.3 常规网络结构及拓扑 12

4.4 常见校园网拓扑结构 14

4.5 校园网的相关技术 16

4.5.1 HSRP多备份组 16

4.5.2 MSTP生成树 16

4.5.3 OSPF相关知识 16

4.5.4 OSPF的三张表 16

4.5.5 OSPF的五类报文 16

4.5.6 OSPF邻居七种状态 17

4.5.7 OSPF基本配置 17

第五章 校园多出口网关内网的网络配置 18

5.1 IP地址的分配与VLAN的划分 18

5.1.1 IP地址的分配 18

5.1.2 VLAN的划分 18

5.2对网络拓扑图进行数据配置 18

5.3二层相关配置 19

5.4 三层相关配置 19

5.5 路由器相关配置 19

第六章 网络的综合测试 20

6.1 如何对网络进行测试 20

6.2 配置时遇到的问题 20

6.3 配置完进行测试时出现的现象 20

6.3.1 核心交换机上HSRP现象图 20

6.3.2 HSRP虚拟网关图 23

6.3.3 生成树现象图 24

6.3.4 以太通道现象图 26

6.3.5 OSPF现象图 29

6.3.6 二层交换机上VLAN划分现象图 30

6.3.7 三层交换机TRUNK现象图 31

6.3.8 三层核心交换机VTP现象图 33

6.3.9 流量图 33

第七章 结束语 35

致 谢 36

参考文献 37

附 录 38

第一章 引 言

目前，随着信息网络技术的普及，人们对信息技术的需求也越来越大，对带宽的需求也越来越高。因此，管理员尝试了各种替代的办法，去增加两个设备，不同的交换机之间使用的流量。在大多数的情况下。虽然可以通过不同速率的的以太网设备中更高一点的带宽接口类型使带宽增加，但是在此过程中需要投入更多的成本，这就降低了该方法的可行性。

在实际工程中，成本的问题是必须要考虑的，所以为了节约成本，通常会使用另一种方法来拓展带宽，该方法通过捆绑平行连接来实现。这就是以太网交换机端口捆绑技术，通过2至8个吉比特以太网连接（以太网也行），分别捆绑成为一个吉比特以太信道（快速以太网）。本次课题即在二层局域网间实现多条链路负载均衡之方法研究，是通过负载均衡相关的几个技术，对校园网的网络拓扑进行设计和处理，从而实现校园网流量的负载均衡。

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