概述

随着互联网和数据通信业务的迅猛发展，人们的工作、学习、生活已经越来越依靠于网络和通讯。网络设备的可靠工作与否已经越来越与人们的正常的生产、生活秩序息息相关。作为网络数据通信的核心设备之一??以太网交换机设备来说，在面临着越来越多的数据处理量需求的同时，人们也对其提出了不断增强可靠性、提高设备无故障运行时间的要求。正因如此，华为3Com公司的Quidway S3500/3000系列高性能以太网交换机以高可靠性、高可用性作为产品的设计目标，通过硬件、软件设计上采取各种措施，提供了多种高可靠性的系统方案。

冗余电源

Quidway S3500/3000系列以太网交换机提供了RPS电源备份接口，可以对设备提供一对一的电源备份和保护，也可以以一路直流电源对多台支持RPS接口的设备进行备份和保护。

生成树（STP/RSTP/MSTP）

Quidway S3500/3000系列以太网交换机支持STP/RSTP/MSTP生成树协议。

生成树协议主要用来建立和维护局域网的拓扑，消除循环连接导致的网络广播风暴，并且提供网络的拓扑的冗余备份功能，平时作为备份的路径被阻塞，当主用路径网络设备出现故障时，能够及时调整端口状态，调整网络拓扑。

生成树协议的工作原理：网络中的桥接设备根据设定的优先值和MAC地址，确定最优先的设备为网络的根桥，根桥向外定时发送Config BPDU报文，每个收到该报文的交换机将报文内容根据自身的配置和所把握的网络拓扑结构进行更新下发到其他端口，当一个交换机从两个或两个以上端口接收到Config BPDU的时候就表明网络中存在循环，保留其中一个端口为转发状态，设置其余端口为阻塞状态。

除了支持传统的生成树协议外，Quidway S3500/3000系列以太网交换机还支持IEEE 802.1w快速生成树协议(RSTP)，以及802.1s多生成树协议（MSTP）。快速生成树协议是生成树协议的改进，在原有功能的基础上提高了网络保护的性能。传统生成树倒换时间为42s，从发现链路断裂、数据中断到数据恢复至少需要三十多秒的时间，而快速生成树协议只需6～8秒的时间就可以将数据流切换到备份链路上。

802.1s多生成树协议（MSTP）可以通过支持一个网络内的多个生成树，这使治理员可以把VLAN流量分配给唯一的通路。网络治理员只要为VLAN分配独立的生成树拓扑，就可以确保两个VLAN都能在网上顺畅传输。这就可以起到均衡网络流量，提高可靠性的作用。Quidway S3500/3000系列以太网交换机最大可以支持17个或者33个STP实例。

链路聚合（Link Aggregation ）

为了在以太网上获得更高的数据传输带宽，Quidway S3500/3000系列以太网交换机提供了二层的端口链路聚合功能（基于标准IEEE 802.3ad）。这样在生成树协议（STP）和其他二层协议上看，作了链路聚合的所有物理端口被视为同一个端口。在作了链路聚合的端口之间可以做冗余备份和负载分担。

在实际应用中，进行聚合处理的端口等同于一个端口，任何转发到聚合的端口上的报文会通过对源、目的地址的逻辑运算来分布到聚合的不同端口上。即使是多播和广播报文也不会被复制多份，也要通过对地址的逻辑计算，将流量平衡分配到不同的端口上。Quidway S3500/3000系列以太网交换机系统在二层和三层对硬件查表未命中的新地址进行监控。假如新地址是在聚合的端口上时，根据二层和三层的不同，使用MAC地址或IP地址进行逻辑计算，根据逻辑的结果选择相应端口为转发端口，发往该目的地址的帧将按照计算负载均衡后的结果进行转发，实现端口之间负载均衡和冗余保护，保证数据流不出现乱序现象。

VRRP冗余备份

Quidway S3500系列以太网路由交换机支持VRRP冗余备份协议。VRRP全称为Virtual Router Redundency Protocol(RFC2338)。简单来说，VRRP是一种容错协议，保证了当主机的下一跳路由器坏掉时，可以及时由另一台路由器来代替，从而保持通讯的连续性和可靠性。通常，在主机上设置一条缺省路由（配置缺省网关即会产生该缺省路由），下一跳指向一个路由器，从而实现了主机与外部网络的通信，但当主机的缺省路由器故障时，主机就会无法与外部网络通讯。而启动VRRP之后，主机的缺省路由器的IP地址其实是一个VRRP虚拟路由器的IP地址。这个VRRP虚拟路由器由一个主路由器(Master)和一个或若干个备份路由器(Backup)组成，主路由器实现真正的转发功能。当主路由器发生故障时，备份路由器会自动进行选举程序，选出新的主路由器来负责进行三层流量的转发。通过适当的VRRP网络配置，Quidway S3500系列以太网路由交换机还可以在实现路由故障备份的同时，实现三层流量的负载均担功能。Quidway S3500系列以太网路由交换机最大支持256组VRRP虚拟路由器。

正常工作时，两台路由交换机互为热备份，实现流量均分；一旦发生故障，备份路由交换机变成为Master，所有流量都被路由到该路由交换机的端口。

等价路由（ECMP）

除了从设备级支持三层转发容错协议VRRP之外，Quidway S3500系列以太网路由交换机还支持等价路由（ECMP）。等价路由即为到达同一个目的IP或者目的网段存在多条Cost值相等的不同路由路径，当设备支持等价路由时，发往该目的IP或者目的网段的三层转发流量就可以通过不同的路径分担，实现网络的负载均衡，并在其中某些路径出现故障时，由其它路径代替完成转发处理，实现路由冗余备份功能。

不仅从软件上，而且从硬件上也支持等价路由是Quidway S3500系列以太网路由交换机与业界类似产品相比显著的优点。以前部分路由交换机虽然也宣称支持等价路由，但实际上只是从软件上支持，对软件转发的报文可以使用等价路由，但对于由硬件直接转发的报文，则只能从一条固定路径转发。而Quidway S3500系列以太网路由交换机从硬件上也实现了等价路由的支持，真正实现了硬件三层转发流量的负载分担与路由冗余备份。

Quidway S3500系列以太网路由交换机最大支持4条等价路由，并且不论RIP、OSPF等路由协议产生的路由，还是静态配置路由，不论是网段路由还是主机路由，甚至缺省路由，都可以支持等价路由。

Quidway S3500系列以太网路由交换机在支持等价路由、实现负载均衡的同时，还能很好地保证报文的有序性。通过数据流的目的IP地址和源IP地址进行计算，Quidway S3500系列以太网路由交换机可以保证同一个IP转发流都从同一个路由路径被转发出去，从而保证了整个端到端网络的路由报文转发的有序性，避免了TCP全局同步等问题的发生。

策略路由（PBR）

Quidway S3500系列以太网路由交换机支持高性能的策略路由。策略路由（Policy-Based Routing，简称PBR）是目前越来越多的路由器或三层交换机设备正在支持的一项路由扩展功能，支持策略路由的设备不仅能以报文的目的IP地址为依据来进行路由选择，还可以以报文的源IP地址、源MAC地址、报文大小、报文进入的端口、报文类型、报文的VLAN属性等等其它扩展条件来选择路由。通过合理的路由策略设计，可以实现网络流量的负载均衡，充分利用路由设备，并实现路由、交换设备之间的冗余备份功能，同时提供各种可以区分的服务等级，为不同用户提供不同的QoS服务。策略路由是设置在接收报文接口而不是发送接口。Quidway S3500系列以太网路由交换机可以很好地支持策略路由功能，并且可以将路由下一跳重定向到某个物理端口，或者某个下一跳IP地址。

下图说明了Quidway S3500系列以太网路由交换机支持策略路由的组网实例。用户网络有两个对等的负责路由接入的Quidway S3500系列以太网路由交换机设备，两台设备的主要功能不同，一台主要负担用户私有网络内部的各种服务器访问需求，一台主要作为接入Internet的出口。通过适当的路由策略配置，根据源或目的IP地址策略指定不同的路由设备，选择不同的上网通路，从而使网络流量根据网络治理者制定的标准来进行报文的转发。并且通过策略路由的路由备份功能可以在一台设备发生故障时方便地将流量平滑切换到另一台设备，保证用户访问内部服务器和外部网站业务的不中断性。

图 1 ;策略路由组网实例

总结

综上所述，Quidway S3500/3000系列以太网交换机从硬件设计、软件设计和实现上都提供了完善的系统可靠性保证方案，通过这些方法的合理组合运用，可以保证网络在各种不同的网络流量情况下，实现系统的高可靠性和可用性，并实现网络流量的负载均衡，提高网络的整体运行效率。