LAN技术 -- ARP、iStack、CSS

ARP
iStack
- 堆叠建立
- 堆叠新成员加入
- 堆叠合并
- 堆叠成员退出
- 堆叠分裂
- MAD检测
- 堆叠配置
CSS
- 概述和特征
- CSS集群建立
- 集群成员的加入和合并
- 集群分裂
- MAD检测
- 集群配置

一、ARP

ARP(Address Resolution Protocol)地址解析协议，是根据IP地址获取MAC地址的一个TCP/IP协议。

常用的ARP有四类：正向ARP、反向ARP、代理ARP、免费ARP。

其中正向ARP是根据IP寻找MAC地址。

反向ARP是根据MAC地址寻找IP地址。

代理ARP是数据包经过路由器时候，路由器会产生代理ARP去寻找MAC地址。

免费ARP是发送方式的发送一个目的IP地址是自己的IP地址的ARP数据包，是主机发送免费的ARP去检测是否有地址冲突，同时也在VRRP，主备切换时候，master故障后，发送一个优先级为0的免费ARP数据包给backup。

典型园区网 - CSS + Eth-Trunk + iStack

堆叠特点：简单、高效、可靠。

简单
各层设备均使用堆叠技术，逻辑设备少，网络拓扑简单，二层天然无环，无需部署xSTP破环协议。

高效
各层设备间使用Eth-Trunk链路聚合技术，负载分担算法灵活，链路利用率高。

可靠
堆叠技术同链路聚合技术结合使用，各层物理设备形成双归接入组网，提高整网可靠性。

二、iStack - 设备堆叠

概念：智能堆叠iStack (IntelligentStack)，是指将多台支持堆叠特性的交换机设备组合在一起，从逻辑上组合成一台交换设备。如图所示，SwitchA与SwitchB通过堆叠线缆连接后组成堆叠系统，对于上游和下游设备来说，它们就相当于一台交换机Switch。

堆叠支持多台交换机进行堆叠。

堆叠中的基本概念：

一、角色

堆叠中所有的单台交换机都称为成员交换机，按照功能不同，可以分为三种角色:
主交换机(Master):负责管理整个堆叠。堆叠中只有一台主交换机。
备交换机(Standby):是主交换机的备份交换机。当主交换机故障时，备交换机会接替原主交换机的所有业务。堆叠中只有一台备交换机。
从交换机(Slave):主要用于业务转发，从交换机数量越多，堆叠系统的转发能力越强。

注意：除主交换机和备交换机外，堆叠中其他所有的成员交换机都是从交换机。

二、堆叠ID

即成员交换机的槽位号(Slot lD)，用来标识和管理成员交换机，堆叠中所有成员交换机的堆叠ID都是唯一的。

三、堆叠优先级

堆叠优先级是成员交换机的一个属性，主要用于角色选举过程中确定成员交换机的角色，优先级值越大表示优先级越高，优先级越高当选为主交换机的可能性越大。

四、堆叠中角色选举规则：

1、设备运行状态，规定时间中无其它交换机加入，其就是主交换机。

2、交换机优先级，越大越优。

3、MAC地址，越小越优。

备交换机的选举根据优先级和MAC地址进行选举。

2.1、堆叠建立过程：

1、配置堆叠参数，如优先级、Slot ID等。

2、设备断电。

3、连接堆叠线缆，有两种堆叠方式。一种是业务口堆叠，使用RJ45接口，也就是交换机的端口。第二种是堆叠口进行堆叠，使用堆叠线缆和堆叠口进行堆叠。

4、设备上电。

5、自动完成堆叠，如设备角色选举等。

堆叠连接方式：

交换机组建堆叠根据堆叠口的不同，可以分为两种方式:堆叠卡堆叠和业务口堆叠。
堆叠卡堆叠又分为以下两种情况:
. 1、交换机之间通过专用的堆叠插卡及专用的堆叠线缆连接。
2、堆叠卡集成到了交换机后面板上，交换机通过集成的堆叠端口及专用的堆叠线缆连接。
业务口堆叠指的是交换机之间通过与逻辑堆叠端口绑定的物理成员端口相连，不需要专用的堆叠插卡。

2.2、堆叠新成员加入

当某个堆叠系统需要扩展性能的时候，需要新加新成员的时候。其堆叠成员的加入过程为：

1、一个堆叠系统正常运行。

2、新成员使能堆叠并配置好堆叠参数。

3、新成员断电。

4、将新成员连接到堆叠系统中。

5、新成员上电。

6、新成员成为堆叠系统中从交换机。

注意：新成员加入的时候堆叠系统可能成环形或者链形。

2.3、堆叠合并

我们需要将两个正在正常运行的堆叠系统进行合并，合并过程为：

1、两个正常运行的堆叠系统

2、两个堆叠系统通过堆叠线缆连接。

3、两个堆叠系统中的主交换机进行竞争。

4、假设B堆叠系统中的主交换机竞争失败，则B堆叠系统内所有设备进行重启。

5、B堆叠系统设备重启成功后，所有设备成为从交换机。

2.4、堆叠成员退出

一个正常运行的堆叠系统中某个成员退出，其过程为：

成员退出的触发情况有：

1、拔出堆叠线缆;
2、关闭堆叠端口或物理成员端口;

3、堆叠成员设备重启;
4、成员设备故障等其它原因。

堆叠退出的处理：

1、当堆叠中主交换机退出时候：堆叠备升主，堆叠系统更新后，继续运行。

2、当堆叠中备交换机退出时候，重新选举备，堆叠系统更新后，继续运行。

3、当堆叠中从交换机退出时候，堆叠系统更新后，继续运行。

2.5、堆叠分裂

当一个正常运行的堆叠系统分裂为两个不同堆叠系统的时候，其处理过程：

1、分裂后，如果原堆叠主和堆叠备在同一个堆叠系统中，移出的成员交换机复位，重新组成堆叠，选举主备;
2、分裂后，如果原堆叠主和堆叠备不在同一个堆叠系统中，备交换机升为主，网络中出现配置相同的两组堆叠系统。

注意：当堆叠分裂的时候，会产生两个配置相同的堆叠系统，如IP地址一样，会冲突，因此会存在网络故障，我们需要多主检测来检测故障来处理。

2.6、MAD检测

MAD---多主检测分为两种方式：直连检测方式和代理检测方式。

直连检测方式：通过直接连接线缆来检测，线缆的连接方式分为通过中间设备直连和堆叠成员交换机Full-mesh方式直连:

代理检测方式：根据代理设备的不同，代理检测方式可分为单机作代理和两套堆叠系统互为代理。

注意: 如果检测到网络中存在堆叠分裂的情况，堆叠系统会出现两种状态：detect和recovery.

当检测堆叠分裂的时候，两个堆叠系统开始竞争，谁的优先级高，则该堆叠系统竞争成功状态为detect(检测)。竞争失败的堆叠系统进入recovery，进入recovery的堆叠系统会关闭所有的物理端口，除了保留的端口，来保证失败的堆叠系统不会转发报文。如果recovery的堆叠系统恢复了，则就进行堆叠合并。

2.7、堆叠配置

1、通过堆叠卡连接方式组建堆叠
[SwitchA] stack slot 0 priority 200
//配置成员交换机的堆叠优先级。缺省情况下，成员交换机的堆叠优先级为100

[SwitchB] stack slot 0 renumber 1
//配置设备的堆叠ID
[SwitchC] stack slot 0 renumber 2

2、通过业务口连接方式组建堆叠
[SwitchA] interface stack-port 0/1
[SwitchA-stack-portO/1] port interface gigabitethernet 0/0/27 enable

\\配置业务口为物理成员端口并将其加入到逻辑堆叠端口中。交换机B、C同理。

[SwitchA] interface stack-port 0/2
[SwitchA-stack-port0/2] port interface gigabitethernet 0/0/28 enable

[SwitchA] stack slot 0 priority 200
//配置SwitchA的堆叠优先级为200

[SwitchB] stack slot 0 renumber 1I

//配置SwitchB的堆叠ID为1
[SwitchC] stack slot 0 renumber 2

三、CSS -- 集群

3.1、概述和特征

集群交换机系统CSs (Cluster Switchsystem)，又称为集群，是指将两台支持集群特性的交换机设备组合在一起，从逻辑上组合成一台交换设备。
注意：集群只支持2台框式交换机进行集群，因此交换机角色只有主和备两种角色。

集群的特征：

1、交换机多虚一: 堆叠交换机对外表现为一台逻辑交换机，控制平面合一，统一管理。
2、转发平面合一: 堆叠内物理设备转发平面合一，转发信息共享并实时同步。

3、跨设备链路聚合: 跨堆叠内物理设备的链路被聚合成一个Eth-Trunk端口，和下游设备实现互联。

这里注意：

框式交换机支持集群技术，常见的框式交换机S9700 S7700

某些盒式交换机支持堆叠技术，常见的支持堆叠的盒式交换机有 S5700 S6700

堆叠和集群的叫法不一样，但是它们本身的技术原理是相同的，都是将多个物理设备逻辑虚拟为一台交换机使用。

集群中的一些术语：

主交换机
        负责管理整个集群。集群中只有一台主交换机。

备交换机
        主交换机的备份交换机。当主交换机故障时，备交换机会接替原主交换机的所有业务。集群中只有一台备交换机。
集群ID
        即CSS ID，用来标识和管理成员交换机。集群中成员交换机的集群ID是唯一的。

集群优先级
        即Priority，是成员交换机的一个属性，主要用于角色选举过程中确定成员交换机的角色，优先级值越大表示优先级越高，优先级越高当选为主交换机的可能性越大。

集群中的交换机角色选举： 1、运行状态。2、集群优先级越大越优。3、MAC地址越小越优

3.2、CSS集群建立

建立集群的过程和堆叠建立过程类似：

1、建立集群的交换机使能集群并配置好集群所需的参数。

2、设备断电

3、连接集群线缆

4、设备上电

5、集群系统自动建立。

系统自动建立包括：

1、角色选举，根据运行状态，优先级，MAC地址

2、版本同步(备交换机从主交换机下载软件进行重启更新)，

3、配置同步，配置文件同步。

4、配置备份，交换机从非集群进入到集群中，一些非集群的文件会以 .bat 的形式存储起来，当退出集群时候，会恢复这些文件。

集群的连接方式：

设备组建集群有两种连接方式，分别为集群卡集群和业务口集群。
集群卡集群方式:集群成员交换机之间通过主控板上专用的集群卡及专用的集群线缆连接。
业务口集群方式:集群成员交换机之间通过业务板上的普通业务口连接，不需要专用的集群卡。同iStack，业务口集群一样涉及两种端口的概念:物理成员端口和逻辑集群端

3.3、集群成员的加入和合并

和堆叠的成员加入和合并类似。

单框CSS：一台框式交换机使能了集群后叫做单框CSS。

集群成员的加入：

当一个框式交换机要加入一个运行单框CSS中，过程和堆叠类似，断电后连接线缆然后启动。加入后成为备交换机。

集群的合并：

两个运行的单框 CSS系统，进行合并。进行选举后，优先级高的成为主交换机，低优先级的交换机重启。(注意只会重启主控板MPU，接口板LPU正常工作。业务和控制分离。)

3.4、集群分裂

集群建立后，系统主用主控板和系统备用主控板定时发送心跳报文来维护集群系统的状态。集群线缆、集群卡、主控板等发生故障或者是其中一台交换机下电或重启将导致两台交换机之间失去通信。当两台交换机之间的心跳报文超时（超时时间为8秒）时，集群系统将分裂为两个单框集群系统，如图所示:

集群分裂后，由于成员交换机运行着相同的配置文件，就会产生两个具有相同IP和MAC的集群系统。为防止由此引起网络故障，必须进行IP地址和MAC地址的冲突检查。

3.5、MAD检测

集群的多主检测和堆叠的检测方式一样。

3.6、集群配置

1、通过集群卡连接方式组建集群
[SwitchA] set css rijode css-card //配置集群卡连接方式

[SwitchA] set css id 1 //配置成员交换机的集群ID
[SwitchA] set css priority 100 //配置设备的集群优先级
[SwitchA] css enable //使能交换机的集群功能

2、通过业务口连接方式组建集群
[SwitchA] set css mode lpu //配置业务口连接方式

[SwitchA] set css id 1 //配置成员交换机的集群ID
[SwitchA] set css priority 100 //配置设备的集群优先级

[SwitchA] interface css-port 1 //进入逻辑集群端口视图
[SwitchA-css-port1] port interface xgigabitethernet 1/0/1 to xgigabitethernet 1/0/2 enable
//配置业务口为物理成员端口，并将物理成员端口加入到逻辑集群端口中
[SwitchA] interface css-port 2
[SwitchA-css-port2] port interface xgigabitethernet 2/0/1 to xgigabitethernet 2/0/2 enable[SwitchA] css enable //使能交换机的集群功能

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