客票代售点网络环境中无编号接口的作用分析
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摘要 本文介绍了在客票代售点网络环境中,针对连接到局域网端的使用地址紧张带来的地址缺乏问题,以及配置大量静态路由带来的工作量过大的问题,提出使用无编号接口Ip unnumbered的办法,从而提高网络可管理性和节省地址资源。
关键词 动态路由;静态路由;广域网;局域网;无编号接口
中图分类号 TP393文献标识码 A文章编号1674-6708(2009)09-0065-03
Ip unnumbered in the ticket outlets network environment analysis of the effect
WANG Wei
Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China
AbstractThis article describes ticket outlets in the network environment, LAN-connected client to use the address of tension brought about by the lack of address,As well as a large number of static routing configuration brought about by the problem of excessive work.Propose solutions to these problems,It is to use ip unnumbered, Improve network manageability and resource-saving address.
KeywordsDynamic routing protocol; Static routing protocol;Wide area network;Local area network;Ip unnumbered
0 引言
客票代售点的网络架构是倒树形单链路广域网架构,联网点可能分散在不同地区,而且联网点众多。由于地址的缺乏,在分配地址的时候一般要做好详细的地址划分,以便节省地址资源。而数量多、地点零散的联网点一般配置路由或采用OSPF动态路由,或采用将每个联网点的静态路由逐一加入核心路由器,前者虽然能在广域网快速收敛时发挥作用,但在几百个点的情况时,结点过多,每个结点都运行OSPF,这样会增加核心路由器的负担。而要是逐一加入静态路由,那将会造成工作量过大,且不适宜维护。采用全交换网络,虽然能够节省支出、配置简单,但也有一定的弊端。本文从地址管理和维护方式的角度,分别对以上几种网络架构进行了分析并提出解决问题的方法。
1 采用OSPF动态路由带来的问题
以某局新增代售点设计方案为例,分散的新增客票代售点200个,同时,还要对既有的500多代售点进行整合,新增两台高端路由器Ra和Rb,并配备4个CPOS模块,两台防火墙以透明模式工作。两台高端路由器采取双主方式,通过防火墙连接核心交换机。4个CPOS模块连接200个车票代售点,每个代售点都配备1台含一个串口和1个以太网口的路由器R1到Rn,网络图如图1。
路由器Ra、Rb,防火墙和核心交换机6509-1、6509-2在OSPF 0域,R1到Rn和连接PC在OSPF 1域,虽然代售点联网可以按照上述结构运行OSPF,但也会有一些弊端:1)在代售点联网这种倒树型单链路结构的网络环境中,使用OSPF意义不大,OSPF动态路由在多链路的环境下才会充分发挥收敛作用;2)代售点由于其工作的原因,对路由器的选取上有一定要求:首先,由于个人投资对节电有要求,所以路由器功耗要相对较低;其次,由于对工作条件方面的要求,需要路由器的噪声要尽量小,这样就会在选取路由器上要求小风扇或取消风扇;最后,由于代售点为使用方,要求路由器投入少、维护简单、配置方便、重量轻便;其三,在此次代售点网络设计中,结点过多,在网络中存在数量众多的路由器,每个结点都运行OSPF,会生成很多LSA,整个LSDB会非常大,将近1 000台路由器会使数据转发量加大,甚至会占用2~3M的内存容量。这当然跟路由算法有关:第一,OSPF携带信息较多,通过SPF算法得出树状结构;第二,当网络中存在众多运行OSPF路由协议的设备则会生成很多LSA,因为链路状态算法本身就存储了很多信息,而OSPF算法不仅发送路由信息还要发送链路状态,所以OSPF算法会增加耗时,造成CPU负担增大,当一台设备出现变化或增减新的网点时,整个网络随之变化,OSPF会重新计算,这对路由器CPU的要求就很高,加大了设备投入。在各代售点采用低端路由器,此次代售点联网采用H3C的MSR201X系列路由器,最大功耗25W,重量3kg,符合代售点要求,但最大转发性能160kps,在上述规模的OSPF网络中,可能会发生由于CPU占用率过高而造成宕机情况。
2 静态路由带来的问题
以某局新增客票代售点设计方案为例,网络图如图2。
以Ra和R1为例,Ra与R1连通,则Ra、R1的串口上必须配有IP地址,才能实现互通。对于路由器来说,不同的接口必须配置不同网段的IP地址,这样Ra、R1的以太网口和串口的IP地址必须在不同的网段,R2到Rn也是如此。而一个网段最少有4个IP地址作为路由器间的线间地址。因此,为了实现核心交换机6509与各个代售点的PC的互通,就必须拿出800(200台路由器×4个IP地址)个IP地址来做线间地址,仅线间地址就占用3个C类地址,此时剩下的可用于代售点PC的IP地址就更少了。其实保留给路由器串口的IP地址实际上仅仅是用于实现路由器间的互通,除此再没有别的用途了。假设继续采用这种联网方式,代售点路由器R1到Rn均要加一项静态路由指向核心路由器Ra,在Ra上需要逐一加入代售点路由器的静态地址指向核心交换机6509,这种方式工作量很大,而且不方便维护。
3 全交换网络带来的问题
在上述网络架构中采用全交换网络是配置最简单和设备投入最少的方式,也是比较适合代售点网络架构的一种联网方式,如图3。
以SW1和SWa为例,SW1通过防火墙连接核心交换机6509-1,可以在6509-1上配置VLAN41为代售点专用VLAN,代售点PC连接接入层交换机SWa,整个代售点网络成为一个全交换网络,配置简单,虽然解决成本,但这种网络结构有以下弊端:第一,不方便管理和维护。假如一个代售点无法上网,可能的原因之一是到远端的通道断了,运营商会进行打环的环路测试,但在交换机上是无法看到测试结果的,要通过交换机端口进行管理和查看一些信息就不是很方便了,而且虽说交换机也可以根据帧的源MAC地址、目的MAC地址和其它帧中内容对帧实施过滤,但路由器根据报文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等内容对报文实施过滤更加直观方便;第二,在全交换网络中需要启用STP协议防止环路,这种方法会造成带宽链路利用率低、网络不稳定等一系列问题;第三,全交换网络的负载比较集中,交换机之间只能有一条通路,使得信息集中在一条通信链路上,不能进行动态分配,以平衡负载;第四,全交换网络广播控制比较差。二层交换机只能缩小冲突域,而不能缩小广播域,整个交换式网络就是一个大的广播域,广播报文散到整个全交换网络,易产生网络风暴,全部使用三层交换机势必会增加投入;第五,全交换网络在子网划分上存在缺陷,交换机只能识别MAC地址。MAC地址是物理地址,而且采用平坦的地址结构。因此,不能根据MAC地址来划分子网。总之,如果在牺牲网络安全和使投入降到最低的情况下,全交换网络也可以是一种选择。以上3种网络架构在此次代售点联网中都不太适合,在这样一种情况下,无编号接口(Ip unnumbered)的功能就发挥了作用。
4 Ip unnumbered的使用方法
所谓“无编号接口”,实际就是借用IP地址,即一个接口上没有配置IP地址,但是还想使用该接口,就向其它有IP地址的接口借一个IP地址来。如果被借用接口有多个IP 地址,只能借来主IP地址。如果被借用接口没有IP地址,则借用接口的IP地址为0.0.0.0,该功能通过Ip unnumbered命令来实现[1]。配置了IP unnumbered命令之后如果曾经配置过Ip address命令,那么Ip address命令会被删除,就是说这两条命令是不能并存的。
Ip unnumbered interface number
[no]Ip unnumbered
例如,封装PPP的串口借用以太网口的IP地址:
R1(config-if-Serial0)#ip unnumbered ethernet 0
5 Ip unnumbered配置实例
我们就以图2所示的网络情况为例,讲解一下具体的配置方法。
在6509上新增一个VLAN,并加入到防火墙模块中,采用198.41.X.1/28为vlan interface地址。198.41.X.5/6为防火墙管理地址,198.41.X.12/13为7609局域网地址,198.41.X.14为hsrp地址,将7609两个以太网接口互联,作为两台设备冗余连接,可以采用198.41.X.17/30和198.41.18/30为地址。为了简化静态路由的数量,可以在代售点路由器的广域网接口处加Ip unnumbered 绑定以太网接口,使代售点路由直接贯通,
在代售点路由器上加一条静态路由
198.0.0.0指向该路由器广域网接口。
在Ra上运行OSPF
Network 198.41.10.0 0.0.0.3 area 0
在Ra上增加静态路由,并注入静态路由
Redistribute connect subnets
Redistribute static metric subnets
Ip router 198.41.0.0 255.255.0.0 198.41.10.12
具体配置如下:
核心路由器Ra的配置方法:Ra的串口用于连接各个R1到Rn代售点的路由器:
Current configuration:
!
hostname Ra
!
interface Ethernet0
ip address 198.41.10.12 255.255.255.240
!
Interface Ethernet1
ip address 198.41.10.17 255.255.255.252
!
interface Serial0
ip address 198.41.64.1 255.255.255.248
encapsulation ppp
!
router ospf 100
network 198.41.10.0 0.0.0.3 area 0
Redistribute connect subnets
Redistribute static metric subnets
ip router 198.41.0.0 255.255.0.0 198.41.10.12
客票代售点路由器R1的配置方法:
Current configuration:
!
hostname R1
!
interface Ethernet0
ip address 198.41.64.2 255.255.255.248
!
interface Serial0
ip unnumbered Ethernet0
encapsulation ppp
!
ip route 198.0.0.0 255.0.0.0 Serial0上面的配置只包含了与借用IP地址相关的配置,见图4。
6 结论
一般来说串行链路都有独立的网络地址或子网地址,对于有大量点到点链路的网络,IP地址还是要分配许多,如果我们使用IP unnumbered ,虽然还是为每个远端联网点进行相同的子网划分,但是我们就可以用节省的线间地址分配给更多的PC设备,不使地址白白浪费,更可以减少投入和维护成本。Ip unnumbered无编号接口在其它网络架构中也可以应用,例如,福利彩票的销售点也和客票代售点网络结构相似等,在商业的直销网点中,也可以应用这种方式进行联网。
参考文献
[1]朱国利.IP unnumbered使用指南[J],2002(9).
[2]萧文龙,陈怡如.最新CISCO ROUTER实用教程:入门篇―最佳网络教程系列丛书[M].北京:中国铁道出版社,2001(7).