计算机毕业论文:In多链路远程接入方案的探讨

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摘要本文对当前各个企事业单位园区网通过多条链路接入到INTERNET过程中所遇到的问题做出了详尽的分析，并针对不同的接入方式提出了一些具体的解决办法。

关键词多链路ISPBGPHSRPARP

基于计算机网络的应用在快速发展，各企事业单位对其INTERNET接入线路的带宽以及性能的要求越来越高，这使得大多数企事业单位都对原来的INTERNET接入方案做出了相应的调整。有的为增加出口带宽而增加多条INTERNET接入线路，有的为增加接入线路的容错能力而增加多条INTERNET接入线路；但在调整过程中很多企业都遇到当采用多条线路接入到INTERNET，尤其是通过多个不同的ISP接入INTERNET时，如何进行负载均衡，以及如何进行容错等难以解决的问题。

以下就针对同一ISP的多链路接入以及多ISP的多链路接入的问题进行分析和讨论。

1通过同一ISP的多链路接入

1.1用不同的ROUTER通过同一ISP接入到INTERNET

1.1.1用Multilink实现容错及负载均衡

当用单一ROUTER的多端口用多条线路通过同一ISP接入INTERNET,可采用MULTILINK技术，将多条接入线路在逻辑上捆绑在一起，在使用过程中被当成一条线路。当有数据要通过该线路传输时，数据包被分成等大小的多块同时在多条线路上传输，以加快传输速度，当数据到达另一端时再被从新组装在一起，还原为原始的数据包，以达到加快数据传输的目的；当其中一条物理线路坏掉时，其它的线路自动维持正常的数据传输，只是逻辑通道的总带宽减少了一些，这样也就避免了单条线路的失败导致整个网络中断的问题。在这种技术中要求ISP也是用的同一台ROUTER。

1.1.2应用动态路由协议实现负载均衡与容错

在互联网上常用的协议有BGP、IGRP、EIGRP、OSPF等。其中IGRP，EIGRP协议为CISCO私有的路由协议，如果采用他们可以在不等代价的路径上进行负载平衡，如一条带宽为2M，一条为1M，那么在两条链路上的传输的数据的实际比例为2：1，即三个数据包中，有两个从2M的线路走，一个从1M的线路走，这样使得线路可以充分合理的应用；而对其它的一些协议只能在等价的路径上进行负载平衡，在实际应用中受到一定的限制，当然为解决这类问题也可以通过策略来实现负载分担。同时由于采用的是动态路由协议，如果其中一条线路坏掉，路由协议会自动的将所有的数据转到正常的线路上继续传输，也就实现容错的目的。当然这种方式也可以在多ROUTER的环境中使用。

1.1.3端口备份

当用一个ROUTER的多个端口连到互联网时也可以采用BACKUP命令进行端口备份，在正常情况下使用主链路，当主链路坏掉时，起用备份端口，这样比较适合于用拨号线路来备份园区网的接入专线，保证网络的可用性。也可用LOAD命令以进行负载均衡，当主链路的流量达到一定的值时，起用第二条线路进行负载分担。

1.2采用多ROUTER通过多ISP接入到INTERNET

1.2.1应用ROUTER的ARPPROXY功能实现容错及负载均衡

将所有连到INTERNET的多台ROUTER的本地端口配置为允许ARPPROXY，以监视客户的ARP请求，如何让客户机在与其它网络上机器通讯时直接发ARP广播。以下就以MICROSOFTWINDOWS为例说明，为达到其目的将WINDOWS的网关设为自己的IP地址，如IP地址为192.168.1.1的PC机的网关为192.168.1.1，当客户有查询本地网络以及以外其它网络上主机的MAC地址的ARP请求时，由ROUTER做出响应，然后将用户的数据报传输到INTERNET。对于客户机不必知道真正的网关，这样多台ROUTER便可进行负载分担，以及容错。

1.2.2在客户机上配置多网关以实现容错及负载均衡

当通过多台ROUTER连到INTERNET时，可在PC机上设多个网关，`当配在前面网关出现故障变得不可用时，PC机将自动依次用配在后面的网关。为进行负载分担应将不同的机器上的网关的顺序设为不一样的，以使得每一条线路在正常时都得到充分的应用。

1.2.3应用CISCO的HSRP实现负载均衡与容错

当有多台路由器连到INTERNET时，可以将多台路由器连接同一LAN的端口放在同一个热备份组中，对外用一个虚拟的IP地址，隐藏热备份组中各台ROUTER真实的IP,当ACTIVEROUTER失败时，其它的ROUTER自动变为ACTIVE，担当起路由LAN数据包的任务，这样多台路由器之间可以相互备份进行容错。同时也可以配置多个热备份组，在不同的方向上用不同热备份组，通过设置不同的优先级使在不同的热备份组中活跃ROUTER不一样，以实现不同的ROUTER进行负载均衡。

1.2.4IRDP实现容错

ICMP路由发现协议，是将出口的多台ROUTER的对本地的端口的IRDP的优先级设为不一样，客户机通过对ROUTER的查询以及ROUTER的应答及宣告知道哪一个的级别高，使用优先级别高的作为网关，当级别高的出现故障不可用时，再使用级别低的，以实现容错。

2．通过不同的ISP多链路接入INTERNET

对于不同ISP的多链路接入在目前来说也开始出现，但由于技术上的原因，使得其应用并不普及。本文的以下部分就在其应用过程中遇到的问题进行详细的分析，并提出合适的解决办法。

现有某园区网，原有一条线路通过ISP1接入INTERNET。随INTERNET应用的增加，在使用过程中发现对ISP1以外的网络访问非常慢，为此增加了一条另一条接入线路，通过ISP2接入INTERNET，以加速对ISP2的网络的访问，同时也加快对其它网络的访问速度。如下图：

负载分担的具体要求如下：

A．到ISP1的数据由连到ISP1的接入线路L3出，返回的数据依然由接到IPS1的线路L3回；到ISP2及其它网络的数据由接入到连到ISP2的线路L4出，返回的任由接入到ISP2的线路L4回。

B．同时也希望ISP1上的客户如果要访问园区网上的SERVER时，由接到ISP1的接入线路L3进，SERVER对客户的响应由接到ISP1的接入线路L3回；同样ISP2及其它网络上的客户如果要访问园区网的SERVER时，由接到ISP2的接入线路L4进，SERVER对客户的响应也由接到ISP2的接入线路L4回。

解决办法：

A．由内到外

数据出去的时候很容易解决：只需简单地在R1上配路由分别从两个出口出，到ISP1的数据由第一条L1出，到其它网络的数据由第二条链路L2出，但同时也要在R1上配两条分别指向R2与R3的高管理距离缺省路由，以便L1或L2失败时进行容错；而对返回的路由却不能控制，一般情况下，如果内部用户用的是ISP1的地址将全部由连到ISP1的链路L3返回，如果用的是ISP2的地址将全部由连到ISP2的链路L4返回。要解决该问题只有通过修改用户数据包离开园区网时的源地址，访问ISP1时用从ISP1分到的IP；访问IPS2及其它网络时用从ISP2分到的IP地址，具体就分别在R2及R3上采用NAT技术来实现。

B．由外到内

为保证内部的SERVER能被外部的客户访问，就要在两个NATSERVERR2及R3上为内部的SERVER做静态的映射。以下就进出分别讨论。

数据包进入园区网：如果SERVER采用ISP1地址则所有的访问将全部由接到ISP1的接入线路进，如果采用ISP2分配的IP地址数据报将全由到ISP2的接入线路进，要解决必须给服务器分配多个IP地址分别为从各个ISP分配的。同时在DNS的服务器上，启用子网掩码优先使得从ISP1来的客户的从DNS服务器上得到内部SERVER从ISP1分得的IP地址，从ISP2来的客户从DNS服务器上得到内部SERVER从ISP2分得的地址，这样便可使得不同网络的客户都由相应的线路进或出。数据包离开园区网：通过配静态及缺省路由解决，与由内到外的出的数据一样，不需单独处理。

在以上的方法中，对于多ISP多链路接入的园区网，很好的解决了容错以及负载平衡的问题；但由于采用NAT技术增加数据在网络上的延时，一般要选择在性能好，有足够内存，以及足够快的处理器的ROUTER上来配NAT，以尽可能减少在NAT上进行地址转换所耗费的时间。

总之，当园区网采用多链路的远程接入方案时，根据具体情况可采用不同的方法解决网络的容错以及负载平衡。但由于不管哪种技术都会或多或少增加传输延时，要尽可能减少延时，一点就是要就要将多线路多ISP的接入方式用单一ISP的单一的高带宽的线路所取代，另一点就是使用性能稳定的线路及相关的网络设备，避免在链路转换上的延时，以使得网络更好地为各企事业单位所应用。

参考文献

〔1〕曹东启约瑟夫.帕列洛陈宇。《网络典型案例分析》《网络设计基础》北京希望出版社2000年。

〔2〕JeffDoyle。TCP/IP路由技术卷一卷二。清华大学出版（影印版）

〔3〕MatthewH.Birkner编著CiscoInternetworkDesignciscopress2000年

〔4〕AndrewS.Tanenbaum编著ComputerNetworkPrenticeHall出版1996.