1背景

1.1核心交换机的地位及作用

地位：核心交换机作为公司信息通信的交通枢纽，对外连接路由器，对内连接各二层交换机，是公司网络结构的轴承，起到承上启下的作用。
作用：
- 核心交换机各二层接口连接者各二层交换机，保证着各二层交换机之间的通信；
- 在核心交换机内，为每个VLAN设置了虚网关，保证各VLAN间的通信；
- 守着网关大门，是内外网数据的唯一通道。

1.2核心交换机故障的后果

整个故障：内外网无法通信，不同交换机之间无法通信，不同VLAN之间无法通信。
个别接口故障：
- 当连接网关的接口故障时，内外网无法通信。
- 当连接二层交换机的接口故障时，该接口所连接的交换机上的主机，仅能进行VLAN内通信，无法与其他VLAN通信、无法连通外网、无法与其他交换机所连主机通信。

1.3应用背景

由于核心交换机地位高，一旦发生故障影响范围较广，为了提高整个网络结构的容错率，应设置两个及以上的核心交换机相互配合，即便有一个down掉，还有替补。如采用以下拓补图。

2潜在的问题

上述网络拓补图为数据帧提供了多种流向的选择，一定程度上提高了网络故障的容错率，但却面临着多路径如何选择的问题，当一个数据从PC1发到SW3后，会面临是选择哪个网关发给外网或其他VLAN的问题、在二层环路中会不会绕迷糊的问题。这两个问题分别HSRP与STP、PVST等协议解决。

2.1核心交换机与HSRP协议

HSRP协议核心原理是：该协议中含有多台路由器，对应一个HSRP组。该组中只有一个路由器承担转发用户流量的职责，这就是活动路由器。当活动路由器失效后，备份路由器将承担该职责，成为新的活动路由器。
同理地，当所有核心交换机均为每个VLAN设置了一个虚接口作为网关后，对于一个VLAN而言，就有个多个网关，将同一VLAN的所有网关加入到一个HSRP组中，与真实网关一样设置虚拟IP、优先级等参数。这样网络结构上就保证了VLAN能有多个路径与外网及其他VLAN相连，HSRP协调了各个路径的选择顺序。
与真实网关不同的是，真实网关针对路由器上的一个接口进行热备份设置，核心交换机是针对一个VLAN设置。

2.2网络环路问题及解决

在上述网络拓补图中，二层交换机与核心交换机之间形成了环路。环路一定程度上提高了网络结构的容错率，因为即便断了一根线，仍能保证有其他路线能够通信，但是环路也带来不可忽视的隐患。
对于三层环路（网络层环路），在数据帧中IP包头中，为数据帧设置了生命周期TTL，保证数据帧每跳一下均减少一次生命，在环路中数据帧很快会因为TTL降为0而被丢弃。
对于二层环路，广播数据帧将从左下交换机f0/1、f0/3同时发出，将产生两个永不休止的广播在环路中广播，最终导致网络瘫痪。该现象称为广播风暴。
对于广播风暴，现管理型交换机已有策略进行控制，傻瓜式交换机一遇到很快就凉凉。
广播风暴的解决方案（简单理解即可）：
1. 思路：逻辑上down掉冗余链路。
2. STP（Spanning Tree Protocol）生成树协议。STP的基本原理是，通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文，网桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit，简称BPDU），来确定网络的拓扑结构，主要作用是防止网桥网络中的冗余链路形成环路工作。
3. PVST：与STP协议类型类似，但可以在同一环路中，为不同VLAN在逻辑down掉不同的冗余链路。

3总结

本节核心目标，提高网络的容错率。
理解核心交换机的作用。
理解双核心交换机部署时，HSRP协议如何发挥作用。
简单理解出现环路时，STP、PVST如何发挥作用。
双核心交换机部署实验将在后续学完NAT、RIR等协议后，补充综合实验。

4参考文献

《STP （生成树协议）》

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第20节应用HSRP协议布署双核心交换机网络——提高网络故障容错率

核心交换机应用HSRP协议——提高网络故障容错率

1背景

1.1核心交换机的地位及作用

1.2核心交换机故障的后果

1.3应用背景

2潜在的问题

2.1核心交换机与HSRP协议

2.2网络环路问题及解决

3总结

4参考文献

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