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思科交换机堆叠与HSRP之间的区别

思科交换机

随着Internet的日益普及 ， 人们对网络的依赖性也越来越强 。这同时对网络的稳定性提出了更高的要求 ， 人们自然想到了基于设备的备份结构 ， 就像在服务器中为提高数据的安全性而采用双硬盘结构一样 。核心交换机是整个网络的核心和心脏 ， 如果核心交换机发生致命性的故障 ， 将导致本地网络的瘫痪 ， 所造成的损失也是难以估计的 。
而目前对于业界的所有三层交换机均采用热备份路由协议（VRRP） ， 而Cisco一般采用自己的私有协议热备份路由协议（HSRP） ， 但是对于Cisco Catalyst 3750系列交换机一般采用堆叠的方式 ， 通过自带的堆叠线将多台交换机堆叠在一起形成一个逻辑交换机 。
那么下面先来看看堆叠与HSRP（热备份路由协议）的介绍 。
堆叠
目前Cisco越来越多的产品支持堆叠了 ， 目前支持堆叠型号有Cisco Catalyst 3750系列 ， 而现在2960S以及3560X与3750X都支持 ， 但是对于这些新型号要使用堆叠功能就必须使用专用的堆叠模块 ， 而Cisco Catalyst 3750系列在包装箱中默认送了一根0.5的堆叠线 ， 3750交换机相互之间通过思科专有的堆叠电缆连接起来 ， 可将多达9台思科交换机堆叠成一台逻辑交换机 。该逻辑交换机中的所有交换机共享相同的配置信息和路由信息 。当向逻辑交换机增加和减少单体交换机时不会影响其性能 。
叠加的交换机之间通过两条环路连接起来 。交换机的硬件负责将数据包在双环路上做负载均衡 。环路在这里充当了这个大的逻辑交换机的背板的角色 ， 在双环路都正常工作时 ， 数据包在这台逻辑交换机上的传输率为32Gbps 。
当一个数据帧需要传输时 ， 交换机的软件会进行计算看哪条环路更可用 ， 然后数据帧会被送到该环路上 。如果一条堆叠电缆出故障 ， 故障两端的交换机都会侦测到该故 障 ， 并将受影响的环路断开 ， 而逻辑交换机仍然可以以单环的状态工作 ， 此时的数据包通过率为16Gbps 。交换机的堆叠采用菊花链方式 ， 连接的方式参考下图 。

思科交换机堆叠与HSRP之间的区别

文章插图
思科交换机堆叠
 
当若干台交换机堆叠后 ， 会有一台交换机负责管理功能 ， 称其为主交换机(master switch) ， 主交换机会向其它交换机自动更新配置文件 ， 路由信息 ， 堆叠信息 。而主交换机采用的是1:N的冗余备份方式 ， 堆叠中的所有交换机在主交换机 出问题时都可以成为主交换机并取而代之 。
主交换机负责下载CAM转发表到各个交换机 ， 3层交换机的路由信息也由主交换机负责维护与分发 。其它一些QoS特性或访问控制列表的操作也是由主交换机告 诉其它交换机如何控制 。当有新的交换机加入或现有的交换机移走 ， 主交换机会送出一个通知 ， 其它交换机会随之更新自己的堆叠信息 。
环上的每台交换机都会有一个mac地址表保存自己本地的MAC地址信息 ， 还会有一个MAC表维护其它交换机的MAC地址信息 。MAC地址表是由主交换机负责更新的 。
另外 ， 堆叠交换机处理数据包的方式非常有效 ， 每个数据包有一个24字节的头信息 ， 其中包括包的目的地信息(该信息是在堆叠交换机中使用的 ， 是由主交换机给出的)和QoS指示器 。
HSRP
对核心交换机采用热备份是提高网络可靠性的必然选择 。在一个核心交换机完全不能工作的情况下 ， 它的全部功能便被系统中的另一个备份路由器完全接管 ， 直至出现问题的路由器恢复正常 ， 这就是热备份路由协议（HotStandbyRouterProtocol） 。
实现HSRP的条件是系统中有多台核心交换机 ， 它们组成一个“热备份组” ， 这个组形成一个虚拟路由器 。在任意时刻 ， 一个组内只有一个路由器是活动的 ， 并由它来转发数据包 ， 如果活动路由器发生了故障 ， 将选择一个备份路由器来替代活动路由器 ， 但是在本网络内的主机看来 ， 虚拟路由器没有改变 。所以主机仍然保持连接 ， 没有受到故障的影响 ， 这样就较好地解决了核心交换机切换的问题 。
为了减少网络的数据流量 ， 在设置完活动核心交换机和备份核心交换机之后 ， 只有活动核心交换机和备份核心交换机定时发送HSRP报文 。如果活动核心交换机失效 ， 备份核心交换机将接管成为活动核心交换机 。如果备份核心交换机失效或者变成了活跃核心交换机 ， 将由另外的核心交换机被选为备份核心交换机 。


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