基于第一跳冗余协议的网络设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义

为了保障网络的稳定性，减少因网络设备故障而导致网络瘫痪，在OSI/RM的二层，交换机厂商开发出了STP以及PVST等技术，实现交换机的冗余备份和负载均衡。那在第三层网络层，是否有相应的技术解决路由器的冗余备份和负载均衡？当然有，那就是HSRP（思科私有协议）和VRRP（IEEE标准）。不过HSRP和VRRP正常情况下，只有冗余备份的功能，而要实现负载均衡的功能，只有创建多个备份组，两个或多个虚拟网关，让局域内的PC机配置不同的网关，从而实现负载均衡的功能，这样在操作上就显得比较麻烦。为了解决这个问题，思科公司进一步开发出了GLBP技术（GatewayLoadBalanceProtocol）,GLBP由多个路由器组成一个备份组，将每台路由器的MAC地址（最多四个）加入备份组，成为虚拟网关的MAC地址组。当局域网内的PC机请求网关ARP响应时，虚拟网关的MAC地址组中MAC地址轮流响应，从而实现流量根据二层的网关MAC地址走不同的真实路由器，从而实现负载均衡。

使用GLBP协议，在不改变网络结构的前提下，无需更多的配置，就可以实现关键应用的负载均衡以及路由的冗余备份，最大限度保护了用户的投资，用最少的管理费用大大提升了网络性能。在大型企业网络中，用GLBP技术实现关键设备的匀衡负载，具有重大的应用价值。因此，对其进行更进一步的研究也具有重要意义。

2. 课题关键问题和重难点

1、glbp、hsrp和vrrp的区别

hsrp和vrrp实现网关冗余，前者是cisco私有，后者是国际标准

glbp的主要功能是除了可以实现网关冗余，还可实现负载均衡，cisco私有的，cisco的高端设备支持

3. 国内外研究现状（文献综述）

网络应用不断深入和发展，用户对网络可靠性的需求越来越高。一旦连接两地设备之间的路由出现故障，在没有启用冗余设备的情况下，网络必将中断，此时承载在网络中的报文则会丢失。如果此时传送的是公司业务的重要数据，不可避免会给公司带来一定的经济损失。如何避免这一情况发生？

如果只是物理连接一台冗余路由器，那么当一台主路由发生故障后，对于目标地址是其他网络的报文，主机仍然只是将报文发给预先配置的默认网关，而不能真正实现故障情况下路由器的自动切换。路由的选择还会直接影响网络吞吐量，如果主路由资源耗尽，将无法继续作为中继节点转发信息，进而导致网络无法正常运行。而此时备份路由可能还有很多剩余资源，这就造成了网络能耗的不平等。这就需要一种既能做到主备路由平稳切换，又能考虑负载均衡的技术，网关负载均衡协议glbp应运而生。

glbp全称gatewayloadbanancingprotocol，是思科的专有协议。glbp可以绑定最多4个mac地址到一个虚拟ip，允许客户端使用相同的虚拟ip作为网关地址。客户端发出arp请求后，回应到不同的目标mac地址，从而经由不同的路由器转发数据包，因此在一定程度上起到了负载均衡的作用。这与hrsp、vrrp是有区别的。hrsp、vrrp都必须选定一个活动路由器，由活动路由器代表虚拟路由器地址转发数据包，备用路由器则处于闲置状态。而glbp在提供虚拟路由器的同时，glbp组中的所有路由器都能够转发部分数据流，参与负载均衡，可见glbp可充分利用网络资源，同时无需过多配置与管理。

4. 研究方案

先构思设计出网络拓扑，然后利用负载均衡的原理，设计出网络的流通和流量走向，扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。利用硬件负载均衡，直接在服务器和外部网络间安装负载均衡设备，这种设备通常称之为负载均衡器，由于专门的设备完成专门的任务，独立于操作系统，整体性能得到大量提高，加上多样化的堵在均衡，智能化的流量管理，可达到最佳的负载均衡需求。

对于设计方案的优缺点还需要知道老师给予指导和修改，希望能从毕业设计里学到更多的知识。

5. 工作计划

2022年2月19日-2022年3月4日：理解毕业设计任务书，包括课题背景、工作内容等要求，搜集相关资料素材，参考文献完成开题报告和外文翻译；

2022年3月4日-2022年3月15日：进行网络需求分析、功能模块设计，完成题目要求，对论文的研究目标、意义和国内外研究现状及发展趋势进行撰写；

2022年3月4日-2022年3月15日：进行中期检查，请老师挖出其不足，并对其优缺点、性能等进行分析比较，对论文整体布局进行合理调整；