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阅读以下关于某商贸城企业广域网络升级改造的需求,回答问题1、问题2和问题3。
某商贸城由商贸城办公主楼、花卉市场、农贸市场、水产品市场、调味品市场和交易中心等几个部分构成,由于各市场覆盖面积较广、用户数量较多、相互间距离较远,因此采用广域网方式建设商贸城的内部企业网络,其网络结构如图2-1所示。

图2-1  商贸城企业网络示意图

商贸城企业网络采用层次化设计,网络节点分为三层:核心层、汇聚层和接入层。核心层由商贸城办公主楼配置2台高性能路由器构成,负责与各二级单位路由器进行互联;汇聚层由四个市场的路由器构成,每个市场都是一个网络节点,配置一台路由器,汇聚层与核心层节点间的链路构成主干链路;接入层为各市场的内部局域网络,实现办公人员和商户的接入。 
商贸城数据中心业务服务器采用服务器群集技术,服务器都采用双网卡配置,分别对花卉市场、农贸市场、水产品市场、调味品市场提供商贸业务服务。  
商贸城企业网的互联网出口部署在商贸城办公主楼,出口带宽为50Mbps;商贸城办公主楼至各二级节点之间线路采用“SDH电路转换为以太网线路”方式,主干链路两端路由器统一采用以太网接口,带宽为10Mbps。
随着企业应用发展需要,商贸城决定对企业网络进行升级改造,其建设目标如下:
对业务服务器群集网络接入进行改造,使业务压力能均衡分担;
将商贸城办公主楼到各个市场网络带宽进行升级;
对Internet出口带宽进行升级,保证用户能正常上网。

【问题 1】(7 分) 
自花卉市场借助于交易中心的局域网交换机接入到企业网络中以来,商户普遍反映访问应用系统和互联网速度较慢,在用户上网高峰时间段,对网络用户的业务开展造成了极大影响。技术人员经过测试发现,从花卉市场路由器ping核心路由器延时≥1000ms(其他市场ping核心路由器延时≤10ms)。请分析问题出现的原因,并提供可行的解决方案。
【问题 2】(10 分) 
为实现各市场和办公主楼之间的线路冗余,决定在各市场路由器至核心路由器之间添加一条冗余线路,在保证线路冗余的同时,为提高主干线路的带宽,需要在主用线路和备用线路之间实现线路的负载均衡。 
请分别叙述采用多链路PPP捆绑技术和OSPF路由负载均衡技术实现核心层到汇聚层的线路及带宽扩容的具体实施步骤。  
【问题3】(8 分)  
随着互联网上P2P、视频点播等类型应用的发展,商户访问互联网行为占据了大量的企业网络带宽,为保证企业内部应用系统的正常服务,提高商户访问互联网和企业应用系统的服务质量,针对该企业网络请给出至少四种优化方法。

参考答案:

【问题1】  (7 分)  

问题出现在交易中心交换机,该交换机既是核心路由器和花卉市场路由器的连接设备,又承担着交易中心客户局域网客户计算机的接入工作,交易中心局域网会产生广播报文,尤其在上网高峰期,大量广播报文形成的广播风暴会占用广域网线路的带宽资源,同时对广域网线路的稳定性造成影响。
 可以采用如下的改造方式:改变网络结构,除去核心路由器和交易中心交换机之间的线路,租用新的SDH线路,转换为以太网线路后直接连接核心路由器与花卉市场路由器,使得交易中心局域网成为花卉市场路由器下联的一个局域网络。
【问题2】(10 分)   

多链路PPP捆绑技术:
(1)在每个市场的路由器和核心路由器之间扩容一条相同的链路。
(2)通过多链路PPP捆绑技术对链路进行捆绑,创建虚拟捆绑接口,并将物理接口添加到虚拟接口的物理接口组中。   
(3)在虚拟接口上封装PPP协议,并将原有接口的IP等信息移植到虚拟接口之上。
(4)保持OSPF配置不变,配置完成后可用带宽等于两条链路带宽之和,某一条中断不影响业务的延续性。
OSPF路由负载均衡技术:
(1)针对每个市场路由器扩容一条相同的链路,但需要连接到另外一台核心路由器。
(2)通过配置上联线路的cost值,保证各市场路由器至核心局域网的metric值相等。
(3)将各市场路由器的工作模式由快速路由模式(基于目标网络路由模式)修改为过程交换模式(基于报文路由方式)。
(4)OSPF配置不变,配置完成后实现IP包上行时,两条链路的负载均衡,可用带宽等于两条链路带宽之和,某一条链路中断通过OSPF协议自动完成路径切换。
【问题3】(8 分)
可以采用如下优化方法:
(1)提高商贸城网络主干带宽,使得各市场至办公楼带宽之和远大于互联网出口带宽。
(2)增加目前因特网出口总带宽,限制单个用户访问因特网流量,给企业业务应用预留带宽。
(3)在互联网出口处添加流量控制设备,在高峰时段限制P2P、视频点播等大流量应用,在非高峰时段则不限制应用流量。
(4)启用DiffServ技术,基于主干路由器设备划分DiffServ域,并针对企业业务和互联网业 务形成不同业务级别,提供不同的服务质量。
(5)增加第二运营商线路和流量负载均衡设备实现基于目的地址和业务类型的智能流量负载均衡及带宽保障。

(6)建立多因特网出口,实现业务因特网出口与因特网上网出口分离互不影响,从而从资源上和稳定性上最大程度地保障业务应用。

(7)对现有网络进行改造,建立业务网络和互联网隔离制度,对商户同时提供业务网络与互联网络接入,保证两类业务相互不受影响。

详细解析:

本题涉及网络升级改造、性能优化等方面的内容。
【问题1】
 花卉市场作为一个相对独立的专业市场,应该与农贸市场、调味品市场、水产品市场一样,采用路由器之间的点对点链路直接完成互连。
在题设中,花卉市场的路由器并没有与核心路由器之间建立点对点链路,而是借助于交易中心的局域网交换机完成了互连;这就意味着核心路由器的下联端口、花卉市场路由器的上联端口都属于交易中心的局域网络中。
交易中心的局域网络,由交易专用计算机和交换机构成,交易用计算机之间会根据应用需求产生大量的用于二层交换的数据链路层数据帧,同时任何计算机产生的广播报文都会广播至局域网的任何节点,包括核心路由器的下联端口和花卉路由器的上联端口。当交易中心局域网络中计算机数量较多,并且由于应用、病毒等原因,产生大量广播报文或者形成广播风暴时,虽然核心路由器和花卉市场路由器下联端口和花卉市场路由器可以屏蔽广播风暴,限制广播报文仅在局域网内传播,但是仍然无法避免核心路由器下联端口和花卉市场上联端口的带宽被广播报文占用,导致路由器之间的实际链路带宽明显下降,这是导致出现花卉市场访问核心网络和其他市场网络效率低下的主要原因。
【问题2】
多链路PPP捆绑技术,部分厂商称为ML-PPP,即MultiLink Point-to-Point Protocol;部分厂商称为PPP-MP,即Point-to-Point Protocol MultiLink Protocol。是在低链路时期,出于增加带宽的需要,将多个PPP链路捆绑使用产生的,简称MP。MultiLink PPP 允许将报文分片,分片将从多个点对点链路上送到同一个目的地。
在MP方式下链路协商过程:
 首先和对端进行LCP协商,协商过程中,除了协商一般的LCP参数外,还验证对端接口是否也工作在MP方式下。如果对端不工作在MP方式下,则在LCP协商成功后,进行一般的NCP协商步骤,不进行MP捆绑。
然后对PPP进行验证,得到对方的用户名。如果在LCP协商中得知对端也工作在MP方式下,则根据用户名找到为该用户指定的虚拟接口模板,并以该虚拟模板的各项NCP参数(如IP地址等)为参数进行NCP协商,物理接口配置的NCP参数不起作用。NCP协商通过后,即可建立MP链路,用更大的带宽传输数据。
使用多链路PPP捆绑技术不仅仅可以进行传输带宽扩容,同时可以实现捆绑PPP链路之间的负载均衡,这种负载均衡是数据链路层的负载均衡。在实际应用中,多链路PPP捆绑的实施需要按照链路扩容、链路捆绑、创建虚拟接口、在虚拟接口上封装PPP协议等步骤。
 随着以太网络技术的不断成熟,大多数情况下,现有路由器之间的连接主要通过以太网接口实现,在与题设类似的网络升级案例中,主要通过两种方式实现带宽扩容和负载均衡;一种是网络层的负载均衡,主要是通过路由协议的等价路径实现;一种是数据链路层的负载均衡,主要是通过链路聚合协议,例如LACP等;在实际工程领域中,由于链路聚合协议对链路的相同性要求较高,因此使用网络层负载均衡较多。
 在多链路的广域网中,如何有效地利用链路,部署流量策略,实现多路径路由选择,一直是网络建设和优化中考虑的重点问题。在静态和动态路由器协议中有效利用链路、部署流量策略的路由技术有很多,包括ECMP/WCMP,策略路由和多拓扑路由等。其中ECMP和WCMP是基于目的地的路由,静态路由和OSPF支持ECMP,静态路由、IGRP和EIGPR支持WCMP;策略路由(Policy-BasedRouting,PBR)是基于DSCP,端口号、协议等属性静态配置的路径;多拓扑路由(MultiTopologyRouting,MTR)是借助静态和动态路由,依赖网络结构,基于流量类型动态使用多路径到一个给定目的的技术。
 ECMP(Equal-CostMultipathRouting,等价多路径)存在多条不同链路到达同一目的地址的网络环境中,如果使用传统的路由技术,发往该目的地址的数据包只能利用其中的一条链路,其他链路处于备份状态或无效状态,并且在动态路由环境下相互的切换需要一定时间,而等值多路径路由协议可以在该网络环境下同时使用多条链路,不仅增加了传输带宽,并且可以无时延无丢包地备份失效链路的数据传输。

 ECMP最大的特点是在实现等值情况下,多路径负载均衡和链路备份的目的,在静态路由和OSPF中基本上都支持ECMP功能,因此题设中使用OSPF协议实现负载均衡和带宽扩容,其关键在于冗余路径的OSPF COST值相同。
另外,在大多数厂商的路由器实现时,都存在着两种负载均衡模式,分别是“基于目标网络的负载均衡和快速交换”模式和“基于报文的均分负载和过程交换”模式。
基于目标网络的负载均衡和快速交换:假设到一个网络存在两条路径,那么去往该网络中第一个目标的报文从第一条路径通过,去往网络中的第三个目标的报文从第二条路径走,去往此网络中第三个目标的所有报文还从第一条路径走。路由器工作在默认交换模式下的,即快速交换模式,路由器将使用这种负载均衡方式。
 基于报文的均分负载和过程交换:基于报文的均分负载就是第一个去往一个目标网络的报文的链路1上发送,下一个去往相同目标网络的报文在另一条链路上发送,对于非等价路径,采用一定比率时报文进行分配。当路由器处于过程交换模式时,将采用基于报文的均分负载方式。
在利用OSPF协议实现网络层负载均衡时,需要将路由器由默认的“快速交换”模式切换成”过程交换”模式。
【问题3】
 问题3是一个较为典型的案例,网络中存在着多类应用数据流,这些数据流共享网络传输带宽,必然会相互影响。随着应用的不断发展,以及用户对应用带宽及QoS的要求不断提升,网络用户会提出应用带宽及QoS保障的需求。

 对于类似的应用带宽及QoS保障需求,主要存在三种优化思路。第一种是扩充整体带宽,通过带宽的扩充,使得所有应用的带宽及QoS都得到保障;第二种是在保持带宽不变的基础上,通过添加QoS技术,使得应用的带宽及QoS得到合理控制,根据应用的重要程度、时段等,保障用户的网络使用满意度;第三种是一种较为根本的做法,也是最彻底的方法,即将网络划分为相对较为独立的业务网络,通过保持网络的单纯性,提升用户的满意度。在实际的工程项目中,可根据用户的网络现状、业务应用分布,采用以上所述三种思路中的一种,或者融合两种以上思路,进行网络优化。

上一题