網絡冗余 網絡主要是由全部的節點設備以及設備之間的連接組成的。因此，網絡中的故障也主要包括節點設備的故障與連接故障兩種。常見的節點設備的故障有硬件故障和軟件故障（如操作系統崩潰，內存溢出，路由協議不收斂等）。

　　在很多行業和企業用戶里，對網絡都有實時性的要求，比如金融、證券、航空、 鐵路、郵政以及一些企業用戶等，他們的網絡是不允許出現故障的，一旦出現故障， 那將帶來非常巨大的經濟損失；但網絡涉及到的環節非常多，比如說線路、基帶Modem、 電信的設備等，這些都有可能出現問題，任何一個環節出現問題，都會導致整個網絡傳輸運行的停止。 所以應該給用戶提供冗余的網絡，作為重要的網絡設備――路由器，就是通過備份來實現網絡的冗余，確保網絡的暢通。

　　1.冗余技術的分類

　　1.1硬件方面

　　1．電源冗余

　　為了防止核心層交換機斷電導致網絡大面積癱瘓，通常在核心層交換機上采用雙電源冗余。

　　由芯片控制電源進行負載均衡，當一個電源出現故障時，另一個電源馬上接管工作，在跟換電源后又是兩個電源協同工作。

　　2．引擎冗余

　　交換機引擎是交換機的生命線，引擎出現故障，交換機就無法工作。使用引擎減少再部署一臺交換機，雙核引擎是交換機必備的冗余措施。

　　3．模塊冗余

　　接口，模塊是交換機承載數據流的最直接部件，同時也是最容易受損的部件。接入層沒有太大必要使用解救模塊。匯聚層按實際而定，

　　核心層必須有1:1的接口，模塊備份，即每個接口需要一個備份接口，每個模塊需要一個備份模塊

　　4．設備堆疊

　　實現單交換機端口的擴充，堆疊相當于電源，引擎，模塊的多重冗余，當多個交換機連在一起時，其作用就像一個模塊化交換機一樣，堆疊在一起交換機可以當作一個單元設備來進行管理。

　　5．鏈路冗余

　　為上層的冗余架設物理上的鏈接。缺點：帶來了廣播風暴，相同幀的復用，MAC地址的不穩定性，為了解決上面的物理環路造成的問題，在數據鏈路層使用生成樹協議。作用：1通過阻斷冗余鏈路來消除橋接網絡中可能存在的環路回環，2當前活動路徑發生故障時，激活冗余備份鏈路，恢復網絡連通性。在冗余網絡中，通過STP算法將特定的端口臵于阻塞狀態，來實現既沒有環路也可以冗余的網絡。Spanning Tree協議通過優先級的設定確定誰是根交換機，要保證根交換機和Master路由交換機的地位，直到網絡拓撲結構出現改變。

　　1.2軟件方面

　　1．EtherChannel

　　把多條獨立的以太網鏈路捆綁成為一條單獨的邏輯鏈路。每個EtherChannel的接口都必須具有相同的特性，如雙工模式，速度，Native，Vlanrange，Trunk，狀態及類型等，以及必須都被配臵為二層或三層接口。如果EtherChanne內的某一鏈路失效了，原來在失效鏈路上面傳輸的流量將會那條EtherChanne剩下的鏈路上繼續傳輸。

　　EtherChannel的兩種協議：1.PAgP，http://www.wenkuxiazai.comCP。

　　EtherChannel指導原則：在每個EtherChannel中，思科設備最多允許8個端口，一個EtherChannel中必須使用相同的協議，LACL要求端口只能工作在全雙工模式，一個端口不能再相同的時間內使用多個EtherChannel組，EtherChannel組內所有端口必須有相同的VLAN和native vlan，以及相同的vlan列表，EtherChannel組內所有端口必須有相同的trunk模式和類型。

　　2．HSRP（多層交換中的路由器冗余）

　　熱備份路由器協議Hot Standby Router Protocol，HSRP的目標時支持特定情況下IP流量失敗轉移不會引起混亂，并允許主機使用單路由器，以及即使在實際第一跳路由器使用失敗的情況下，仍能維護路由器間的連通性。就是說，當源主機不能動態知道第一跳路由器的IP地址時，HSRP協議能夠保護第一條路由器不出故障。該協議中含有多種路由器，對應一個虛擬路由器。HSRP協議只支持一個路由器代表虛擬路由器實現數據包轉發過程。終端主機將他們各自的數據包轉發到該虛擬路由器上。負責轉發數據包的路由器稱之為主動路由器（Active Router）。一旦主動路由器出現故障，HSRP將激活備份路由器（Standby Routers）取代主動路由器。HSRP協議提供了一種決定使用主動路由器還是備份路由器的機制，并制定一個虛擬的IP地址作為網絡系統的默認網關地址。如果主動路由器出現故障，備份路由器 繼承主動路由器的所有任務，并且不會導致主機連通中斷現象。

　　3．VRRP（多層交換中的路由器冗余）

　　虛擬路由冗余協議在網絡中，一般始終給設備設臵一個或多個默認網管（Default Gateway）。如果作為默認網管的三層設備損壞，那么所有使用該網關主機的通行必然中斷。即便配臵了多個默認網關，如不重新啟動終端設備，也不能切換到新的網關。

　　采用虛擬路由冗余（VRRP，Virtual Router Redundancy Protocol）可以很好地避免靜態制定網關的缺陷。一組VRRP路由器協同工作，共同構建一臺虛擬路由器。該虛擬路由器對外表現為一個具有唯一固定IP地址和MAC地址的邏輯路由器。同一VRRP組的路由器由兩個角色，即主控路由器和備份路由器。一個VRRP組中有且只有一臺主控路由器，一臺或多臺備份路由器。VRRP協議使用選擇策略選出一臺作為主控，負責ARP響應和轉發IP數據包，組中的其他路由器作為備份的角色處于待命狀態。當主控路由器發生故障時，備份路由器能在幾秒鐘的時延后升級為主路由器，由于切換迅速且無需改變IP地址和MAC地址，所以對網絡用戶而言一切都時透明的。

　　4．GLBP（多層交換中的路由器冗余）

　　網關負載均衡協議網關負載均衡協議（Gateway Load Balancing Protocol，GLBP）不僅能提供冗余網關，還在各個網關間提供網絡負載均衡，而HSRP，VRRP都必須選定一個活動路由器，而備用路由器將處于閑臵狀態。

　　2網絡互聯網中應用冗余技術的必要性

　　2.1使用計算機網絡冗余技術的原因

　　隨著網絡應用的不斷深入和發展，用戶對網絡可靠性的需求越來越高。網絡中路由器運行動態路由協議如RIP、OSPF可以實現網絡路由的冗余備份，當一個主路由發生故障后，網絡可以自動切換到它的備份路由實現網絡的連接。但是，對于網絡邊緣終端用戶的主機運行一個動態路由協議來實現可靠性是不可行的。一般企業局域網通過路由器連接外網，局域網內用戶主機通過配臵默認網關來實現與外部網絡的訪問。

　　現代網絡服務的安全性和可靠性變得越來越重要，如果一個網絡設備出問題時，另一網絡設備會及時接管轉發工作，不會造成互聯網中業務中斷，提高了網絡的服務量質。

　　2.2網絡冗余應用后的效果

　　兩臺路由器互為備份。在路由器正常時，兩臺路由器各自分擔一部分數據流量;當其中一臺路由器出現故障時，另一臺路由器就會自動分擔起所有數據流量，數據的傳輸不會受到任何的影響。這樣既達到負載均衡，又實現相互備份的目的。

　　所謂的冗余技術就是當一臺設備掛掉，另一臺立馬起來工作。然后可以在不影響網絡工作的情況下，修復這臺設備。冗余技術又稱儲備技術，它是利用系統的并聯模型來提高系統可靠性的一種手段。就是為了避免單點故障而產生的，當網絡某個節點只有一臺交換機或者路由器，發生故障那么這個網絡就斷掉，在這個網絡需求很高的社會里，這將是一個巨大的損失，所以有了冗余設備的存在。

　　冗余技術消除了單點失效，實現了網絡的彈性與高可用性。

　　3冗余技術在網絡互聯網中應用的場合

　　3.1工業以太網

　　工業以太網是基于IEEE 802.3 （Ethernet）的強大的區域和單元網絡。利用工業以太網，SIMATIC NET 提供了一個無縫集成到新的多媒體世界的途徑。 企業內部互聯網（Intranet），外部互聯網（Extranet），以及國際互聯網（Internet） 提供的廣泛應用不但已經進入今天的辦公室領域，而且還可以應用于生產和過程自動化。

　　工業以太網管理型冗余交換機 ，高級的管理型冗余交換機提供了一些特殊的功能，特別是針對有穩定性、安全性方面嚴格要求的冗余系統進行了設計上的優化。構建冗余網絡的主要方式主要有以下幾種，STP、RSTP；環網冗余RapidRingTM以及Trunking。

　　1．工業以太網 STP及RSTP

　　STP（Spanning Tree Protocol，生成樹算法，IEEE 802.1D），是一個鏈路層協議，提供路徑冗余和阻止網絡循環發生。它強令備用數據路徑為阻塞（blocked）狀態。如果一條路徑有故障，該拓撲結構能借助激活備用路徑重新配臵及鏈路重構。網絡中斷恢復時間為30-60s之間。RSTP（快速生成樹算法，IEEE 802.1w）作為STP的升級，將網絡中斷恢復時間，縮短到1-2s。生成樹算法網絡結構靈活，但也存在恢復速度慢的缺點。

　　2． 工業以太網環網冗余

　　為了能滿足工控網絡實時性強的特點，RapidRing孕育而生。這是在工業以太網網絡中使用環網提供高速冗余的一種技術。這個技術可以使網絡在中斷后300ms之內自行恢復。并可以通過工業以太網交換機的出錯繼電連接、狀態顯示燈和SNMP設臵等方法來提醒用戶出現的斷網現象。這些都可以幫助診斷環網什么地方出現斷開。 RapidRingTM也支持兩個連接在一起的環網，使網絡拓樸更為靈活多樣。兩個環通過雙通道連接，這些連接可以是冗余的，避免單個線纜出錯帶來的問題。

　　3．工業以太網主干冗余

　　將不同交換機的多個端口設臵為Trunking主干端口，并建立連接，則這些工業以太網交換機之間可以形成一個高速的骨干鏈接。不但成倍的提高了骨干鏈接的網絡帶寬，增強了網絡吞吐量，而且還還提供了另外一個功能，即冗余功能。如果網絡中的骨干鏈接產生斷線等問題，那么網絡中的數據會通過剩下的鏈接進行傳遞，保證網絡的通訊正常。Trunking主干網絡采用總線型和星型網絡結構，理論通訊距離可以無限延長。該技術由于采用了硬件偵測及數據平衡的方法，所以使網絡中斷恢復時間達到了新的高度，一般恢復時間在10ms以下