核心交換機鏈路聚合、冗余、堆疊、熱備份
01 鏈路聚合
鏈路聚合是將兩個或更多數據信道結合成一個單個的信道，該信道以一個單個的更高帶寬的邏輯鏈路出現。
鏈路聚合一般用來連接一個或多個帶寬需求大的設備，例如連接骨干網絡的服務器或服務器群。它可以用于擴展鏈路帶寬，提供更高的連接可靠性。
1、舉例
公司有2層樓，分別運行著不同的業務，本來兩個樓層的網絡是分開的，但都是一家公司難免會有業務往來，這時我們就可以打通兩樓之前的網絡，使具有相互聯系的部門之間高速通信。
如下圖：
?如上圖所示，SwitchA和SwitchB通過以太鏈路分別都連接VLAN10和VLAN20的網絡，且SwitchA和SwitchB之間有較大的數據流量。
用戶希望SwitchA和SwitchB之間能夠提供較大的鏈路帶寬來使相同VLAN間互相通信。同時用戶也希望能夠提供一定的冗余度，保證數據傳輸和鏈路的可靠性。
創建EtherChannel接口并加入成員接口，實現增加鏈路帶寬，2臺交換機分別配置EtherChannel1 分別將需要通信的3條線路的端口加入EtherChannel1，設置端口trunk， 允許相應的vlan通過；這樣兩樓的網絡就可以正常通信了。?
2、實現配置步驟：
在SwitchA上創建EtherChannel1并配置為LACP模式。SwitchB配置過程與SwitchA類似，不再贅述
SwitchA
switch> enable
switch# conf t
switch(config)# hostname SwitchA
SwitchA(config)# interface range g0/0/1-3
SwitchA(config-if-range)# channel-group 1 mode active
SwitchA(config-if-range)# interface Port-channel1
SwitchA(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
SwitchA(config-if)# switchport mode trunk
SwitchB?
switch> enable
switch# conf t
switch(config)# hostname SwitchB
SwitchB(config)# interface range g0/0/1-3
SwitchB(config-if-range)# channel-group 1 mode active
SwitchB(config-if-range)# interface Port-channel1
SwitchB(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
SwitchB(config-if)# switchport mode trunk
02 鏈路冗余
為了保持網絡的穩定性，在多臺交換機組成的網絡環境中，通常都使用一些備份連接，以提高網絡的效率、穩定性，這里的備份連接也稱為備份鏈路或者冗余鏈路。
03 交換機的堆疊
通過專有的堆疊電纜連接起來，可將多臺交換機堆疊成一臺邏輯交換機。
該邏輯交換機中的所有交換機共享相同的配置信息和路由信息。當向邏輯交換機增加和減少單體交換機時不會影響其性能。
疊加的交換機之間通過兩條環路連接起來。交換機的硬件負責將數據包在雙環路上做負載均衡。
環路在這里充當了這個大的邏輯交換機的背板的角色，在雙環路都正常工作時，數據包在這臺邏輯交換機上的傳輸率為32Gbps。
當一個數據幀需要傳輸時，交換機的軟件會進行計算看哪條環路更可用，然后數據幀會被送到該環路上。
如果一條堆疊電纜出故障，故障兩端的交換機都會偵測到該故 障，并將受影響的環路斷開，而邏輯交換機仍然可以以單環的狀態工作，此時的數據包通過率為16Gbps。
交換機的堆疊采用菊花鏈方式，連接的方式參考下圖。
堆疊增加交換機端口與帶寬的穩定性。
傳統的園區網絡采用設備和鏈路冗余來保證高可靠性，但其鏈路利用率低、網絡維護成本高，堆疊技術將多臺交換機虛擬成一臺交換機，達到簡化網絡部署和降低網絡維護工作量的目的。堆疊具有諸多優勢：
- 提高可靠性
堆疊系統多臺成員交換機之間形成冗余備份，如下圖所示，SwitchA和SwitchB組成堆疊系統，SwitchA和SwitchB相互備份，SwitchA故障時，SwitchB可以接替SwitchA保證系統的正常運行。另外，堆疊系統支持跨設備的鏈路聚合功能，也可以實現鏈路的冗余備份。
堆疊示意圖
- 擴展端口數量
如下圖所示，當接入的用戶數增加到原交換機端口密度不能滿足接入需求時，可以增加新交換機與原交換機組成堆疊系統擴展端口數量。
擴展端口數量示意圖
- 增大帶寬
如下圖所示，當需要增大交換機上行帶寬時，可以增加新交換機與原交換機組成堆疊系統，將成員交換機的多條物理鏈路配置成一個聚合組，提高交換機的上行帶寬。
增大帶寬示意圖
- 簡化組網
如下圖所示，網絡中的多臺設備組成堆疊，虛擬成單一的邏輯設備。簡化后的組網不再需要使用MSTP等破環協議，簡化了網絡配置，同時依靠跨設備的鏈路聚合，實現單設備故障時的快速切換，提高可靠性。
簡化組網示意圖
- 長距離堆疊
如下圖所示，每個樓層的用戶通過樓道交換機接入外部網絡，現將各相距較遠的樓道交換機連接起來組成堆疊，這相當于每棟樓只有一個接入設備，網絡結構變得更加簡單。每棟樓有多條鏈路到達核心網絡，網絡變得更加健壯、可靠。對多臺樓道交換機的配置簡化成對堆疊系統的配置，降低了管理和維護的成本。
長距離堆疊示意圖
04 熱備份（HSRP)
核心交換機是整個網絡的心臟，如果核心交換機發生致命性的故障，將導致本地網絡的癱瘓，所造成的損失也是難以估計的。所以我們在選擇核心交換機時，經常會看到有的核心交換機具有堆疊或熱備份等功能。
對核心交換機采用熱備份是提高網絡可靠性的必然選擇。在一個核心交換機完全不能工作的情況下，它的全部功能便被系統中的另一個備份路由器完全接管，直至出現問題的路由器恢復正常，這就是熱備份路由協議。
實現HSRP的條件是系統中有多臺核心交換機，它們組成一個“熱備份組”，這個組形成一個虛擬路由器。
在任意時刻，一個組內只有一個路由器是活動的，并由它來轉發數據包，如果活動路由器發生了故障，將選擇一個備份路由器來替代活動路由器，但是在本網絡內的主機看來，虛擬路由器沒有改變。
所以主機仍然保持連接，沒有受到故障的影響，這樣就較好地解決了核心交換機切換的問題。
為了減少網絡的數據流量，在設置完活動核心交換機和備份核心交換機之后，只有活動核心交換機和備份核心交換機定時發送HSRP報文。
如果活動核心交換機失效，備份核心交換機將接管成為活動核心交換機。如果備份核心交換機失效或者變成了活躍核心交換機，將由另外的核心交換機被選為備份核心交換機。
1、當某臺接入層交換機到主核心交換機的線路出現故障，切換至備機，數據流走向
接入層交換機1的數據鏈路切換至核心交換機B，但在切換期間接入層交換機1分丟6個數據包，如上圖所示。
當服務器與核心交換機A之間主鏈路出現故障（如線路、網卡等），服務器主網卡切換至備用網卡上時，會丟6個數據包，但當主鏈路恢復以后，服務器會自動從備用網卡切換至主網卡，而這次切換時數據包不會丟失。
具體終端訪問服務器的數據流走向如下圖。
