網路效能優化及安全保障

技術小胖子發表於2017-11-08
優化
                                      效能優化：

一，QoS(Quality  of Service):服務質量

1，網路在效能方面存在的問題：

1）delay

2) variation

3) loss
2,特定環境對網路效能：

1）
3，保證QoS的措施：保證QoS是以網路的“可用性”為前提
4，網路的可用性：

1）冗餘：核心裝置、主要鏈路的冗餘

1> 鏈路冗餘：

a. 浮動路由：(config)#ip  route   目的網網路號/子網號   目的網掩碼   下一跳IP  管理距離

b. 備份埠：實現鏈路的冗餘；提供了負載分擔

c. 以太通道：

特性：一條以太通道內，最多可以聚合8條物理鏈路，頻寬達到10M—160G

目的：提供鏈路冗餘；負載分擔；避免環路；提高鏈路頻寬

應用場合：核心交換機之間的鏈路

原則：

負載均衡策略：基於源（MAC,IP,埠）進行負載分擔

              基於目的（MAC,IP,埠）進行負載分擔

              同時基於源和目的

協議：PAgP(埠聚合協議)是Cisco私有協議，將“近似配置”的埠放入以太通道

      PAgP的模式：on把埠強制放入以太通道；off阻止埠進入以太通道；auto 把埠設為被動協商埠；

                  desirable把埠設為主動協商埠
      LACP（鏈路聚合控制協議）是通用協議，將“近似配置”的埠放入以太通道

      LACP的模式： on把埠強制放入以太通道；off阻止埠進入以太通道；passive 把埠設為被動協商埠；

                   active把埠設為主動協商埠

配置：

     建立以太通道：(config)#interface  port-channel  通道號（1–6）

                   (config-if)#ip  address  IP地址   掩碼              //三層以太通道配置該命令

     向以太通道新增成員（埠）：(config)#interface  物理埠

                                 (config-if)#port-channel  protocol  pagp/lacp  (或channel-protocol  pagp/lacp)

                                 (config-if)#port-channel  group  通道號  mode  on/off/desirable/auto/active/passive

                                                    channel-group 

(config-if)#port-channel  load-balance 
2>裝置冗餘：

a.路由器的冗餘：通過HSRP（熱備份路由協議）技術實現路由器的冗餘

i）配置虛擬路由器，把虛擬路由器的IP地址作為客戶端的閘道器，而虛擬路由器的成員是“多臺物理路由器”

   虛擬路由器的MAC地址是：

   熱備份路由協議組就是“虛擬路由器”
ii）虛擬路由器中的主、備份路由器，是通過HELLO包中的優先順序選舉的，優先順序越大越好

// HELLO包的封裝：傳送者的IP地址；HSRP組的組號；優先順序；HELLO包傳送時間（預設3S）；保持時間（預設10S）；虛擬路由器的IP地址；HSRP的狀態
iii)HSRP的狀態：

initial state(初始狀態)：HSRP未執行

learn  state（學習狀態）：路由器未收到HELLO包，不知道虛擬路由器的IP地址

listen  state(偵聽狀態)： ……………….,知道虛擬路由器的IP地址

speak  state（發言狀態）：選舉主、備份路由器

standby state(備份狀態)：選出備份路由器

active state(活動狀態)：選出主路由器，正常轉發資料
iv）配置：(config)#int  埠   //路由器收發HELLO包的埠

          (config-if)#standby   組號  ip  虛擬路由器的IP地址      //指定虛擬路由器IP 

          (config-if)#standby   組號  priority   優先順序       //指定優先順序

          (config-if)#standby   組號  preempt       //指定搶佔

          (config-if)#standby   組號  timer   HELLO包傳送時間    保持時間

          (config-if)#standby   組號  track  s0/0   70
b. 伺服器冗餘：配置虛擬伺服器

i)在交換機上配置虛擬伺服器，其成員是“物理伺服器”，給虛擬伺服器配置IP地址，對其進行釋出

ii)配置：

建立物理伺服器群：

(config)#ip  slb  serverfarm  名

(config-slb-sfarm)#real   物理伺服器IP

(config-slb-real)#inservice          //啟用物理伺服器
建立虛擬伺服器：

(config)#ip  slb  vserver  虛擬伺服器名

(config-slb-vserver)#virtual  IP地址   掩碼

(config-slb-vserver)#serverfarm   名

(config-slb-vserver)#inservice          //啟用虛擬伺服器
c. 交換機冗餘：

i)引擎的冗餘：

特性：

當主引擎工作時，備份引擎處於完全啟動狀態；

無負載均衡；

VLAN資料庫模式，不支援；

引擎上執行的IOS版本相同；

引擎的型號相同；

引擎要放在交換機的第一個和第二個插槽上；

不能使用叉線纜配置引擎；

使用RPR+實現引擎通訊
配置：

(config)#redundancy    //啟用冗餘

(config-red)#mode  rpr-plus    //指定RPR+協議
ii)交換模組的冗餘

iii）電源的冗餘

配置：（config）#power  redundancy-mode  combined/redundant
iv)風扇的冗餘
v)使用“HSRP”技術，實現三層交換機的冗餘，配置等同“路由器”

3>動態路由協議實現“路由冗餘”

4>生成樹協議實現“交換網路中，鏈路的冗餘”
5, QoS的實現：

1）流量整形：

1>應用場合：幀中繼環境

2>機理：通過設定“平均速率”或“BECN（後向擁塞管理機制）”，實現擁塞管理

3>配置：

建立map-class,並指明資料處理策略：

(config)#map-class  frame-relay   名

(config-map-class)#frame-relay  traffic-rate  56000    64000

//速率的單位為b
或
(config-map-class)#frame-relay  adaptive-shaping  becn

封裝幀中繼，並應用資料處理策略

(config-if)#encap  frame-relay

(config-if)#frame-relay  class  名
啟用流量整形：

(config-if)#frame-relay  traffic-shaping
2)幀中繼的子介面：

1>點對點子介面：

(config-if)#no  ip addr 

(config-if)#no  shutdown

(config-if)#encap  frame-relay

(config-if)#interface  物理介面.子介面號  point-to-point

(config-subif)#ip  address  IP地址   掩碼

(config-subif)#frame-relay  interface-dlci  DLCI值

(config-subif)#bandwidth   速率
2>多點子介面：具有與“物理埠”相同的特性，仍然解決不了“水平分割”帶來的問題

應用場合：幀中繼的“混合拓撲”

建立多點子介面：(config-if)#interface  物理介面.子介面號  multipoint
 
 
考慮冗餘：
一，保證服務質量的前提：網路的可靠性

二，保證網路可靠性的具體手段：

1，冗餘：

1）鏈路冗餘：

1> 浮動路由

2> 備份埠：

功能：提供冗餘；提供負載分擔

配置：進入主埠

(config)#interface  埠

(config-if)#backup  interface  備份埠

(config-if)#backup  delay  值1  值2

//值1：當主鏈路斷開後，多少秒啟用備份鏈路

  值2：當主鏈路恢復後，多少秒斷開備份鏈路

(config-if)#backup  load  值1   值2

//值1：當主鏈路傳輸的資料量所佔頻寬達到主鏈路總頻寬的“值1%”時，啟用備用鏈路 

  值2：當主鏈路使用頻寬y,加上備用鏈路使用頻寬z,二者之和除以主鏈路總頻寬x, 所的結果低於“值2%”時，斷開備用鏈路
2)裝置冗餘：

1> 交換機冗餘：

i)引擎的冗餘：

特性：
ii) 模組的冗餘：

iii)電源的冗餘：

iv)風扇冗餘
2> 伺服器的冗餘：使用“虛擬伺服器”技術

具體配置：
3>路由器冗餘/三層交換機冗餘：

如果網路中提供三層交換機的冗餘，或路由器的冗餘，客戶端的閘道器如何設定？

解決辦法：設定“虛擬路由器”，給虛擬路由器設定IP地址，該地址作為客戶端的閘道器

虛擬路由器：

a) 虛擬路由器又稱為“熱備份路由協議組”

b) 為了使裝置和頻寬得到合理利用，在一個網路環境下，可以配置多個熱備份路由協議組，在不同的組裡，

由不同的裝置充當主裝置

c) 資料通訊時，客戶端對資料的封裝中，目的MAC應封裝成“虛擬路由器的MAC”

虛擬路由器的MAC地址的格式：

d) 虛擬路由器中，主從裝置的選舉，通過“優先順序”實現！

e) 主從裝置收發的HELLO包的封裝：

HSRP的組號；

傳送者的IP地址；

狀態；

優先順序；

HELLO包的傳送時間（預設3秒）

保持時間（預設10秒）

虛擬路由器的IP地址
f)HSRP的狀態：

初始狀態（init state）: HSRP協議未執行；

學習狀態(learn  state): 路由器未收到HELLO包，路由器不知道虛擬路由器的IP;

監聽狀態（listen  state）: 路由器未收到HELLO包，路由器知道虛擬路由器的IP；

發言狀態(speak state):路由器收到HELLO包，知道虛擬路由器IP；

備份狀態(standby  state): 選舉從裝置，為選舉主裝置奠定基礎；

活動狀態(active state):選舉主裝置，由主裝置正常轉發資料包；

g）HSRP(Hot Standby  Routing  Protocol):熱備份路由協議，用於在虛擬路由器內的主從裝置間傳輸資訊
h) HSRP的配置：

(config)#interface  埠(fa0/0)

(config-if)#standby  組號  ip   虛擬路由器IP地址     //指定虛擬路由器，並設定IP地址 

(config-if)#standby  組號  priority   優先順序        //指定優先順序

(config-if)#standby  組號  preempt    //設定搶佔

(config-if)#standby  組號  timers    HELLO包傳送時間    保持時間

如果A的S0/0埠對應的鏈路故障，A自動降低優先順序，從而實現主從裝置的切換；如A的S0/0埠對應的鏈路

恢復後，A自動恢復原優先順序，從而搶佔“主裝置”的角色。該技術稱為“HSRP的埠跟蹤”

HSRP埠跟蹤的配置：

(config)#interface  埠(fa0/0)

(config-if)#standby  組號  track  埠1(s0/0)  優先順序

//優先順序：當埠鏈路故障時，在裝置原優先順序基礎上降低多少！不是降低到多少！
除錯HSRP：

#show  standby     //檢視HSRP資訊

#debug  standby    //除錯HSRP資訊
2,路由協議

3,熱備份路由協議

4,生成樹協議
三，網路中，與網路效能有關的問題：

1，延時：

2，抖動：

3，丟失：
四，特殊環境，對網路效能的要求：

1，語音環境：

2，視訊環境

3，視訊會議
五，保證網路效能的手段：

1，提高頻寬

2，流量整形：

1）應用場合： 用於幀中繼環境

2）機理：通過“指定速率”或提供“後向擁塞管理”機制，來整理流量，以避免擁塞

3）配置：

1>配置類對映：

(config)#map-class  frame-relay  名

2>指定整理流量的機制：

(config-map-class)#frame-relay  traffice-rate  56000   64000

//速率：單位是b

 尖峰值：最大速率
或
(config-map-class)#frame-relay  adaptive-shaping  becn

//通過“後向擁塞管理”機制，來整理流量
3>封裝幀中繼協議

(config-if)#encap  frame-relay
4>應用類對映

(config-if)#frame-relay  class   名
5>啟用流量整形功能：

(config-if)#frame-relay  traffic-shaping
4)幀中繼子介面：

點對點子介面：

為了解決“物理埠上啟用水平分割，而使分支裝置無法相互通訊”的問題，提出了點對點子介面

點對點子介面的配置：

1>物理埠上不需要配置IP地址和掩碼

(config-if)#no  ip address

2>啟用物理埠

(config-if)#no shutdown

3>子物理埠上封裝幀中繼

(config-if)#encap  frame-relay

4>在物理埠上建立子介面，並指定型別

(config-if)#interface   子介面  point-to-point

5>給子介面配置IP地址和掩碼

(config-subif)#ip  addr   IP地址   掩碼

6>給子介面配置DLCI

(config-subif)#frame-relay  interface-dlci  DLCI值

7>給子介面配置速率

(config-subif)#bandwidth   速率

多點子介面：具有“與物理埠”相同的特性

配置：

(config-if)#interface  子介面  multipoint

“其他配置命令”等同“點對點子介面”的配置
多點子介面用於“幀中繼的混合拓撲環境”

5)子介面環境下，流量整形的配置：

map-class應用到子介面，其他配置等同物理埠下的配置
3，擁塞管理：通過“佇列”實現（佇列也可以實現“流量優先化”）

1）佇列的選擇：

網路無擁塞：不需要使用佇列

網路有擁塞，但不需要嚴格控制：使用“加權公平佇列”

網路有擁塞，且需要嚴格控制，對延時要求不高：使用“優先順序佇列”

網路有擁塞，且需要嚴格控制，對延時要求高：使用“基於類的加權公平佇列”
裝置埠的預設佇列策略是：先進先出
2）加權公平佇列：

1>機制：按照資料“最後一位元”到達裝置的先後順序，轉發資料

2>配置：(config-if)#fair-queue  128
3）優先順序佇列：

1>機制：通過配置“優先順序列表”，把不同資料放入不同佇列，根據佇列的優先順序，決定資料的傳輸順序

2>佇列的分類：

高優先順序佇列：該佇列上的資料最先傳輸

中優先順序佇列：該佇列上的資料第二傳輸

普通優先順序佇列：該佇列上的資料第三傳輸

低優先順序佇列：該佇列上的資料最後傳輸

3>特性：路由器正傳輸某佇列的資料，當更高優先順序的佇列有資料到達時，裝置立即中止當前的傳輸，

        轉而去傳輸高優先順序佇列裡的資料
4>配置：

建立優先順序列表：

格式一：

(config)#priority-list  表號   protocol   協議   high/medium/normal/low

//表號：1—16
格式二：

(config)#priority-list  表號  protocol  協議  high/medium/normal/low  list  訪問控制列表表號

//基於訪問控制列表指定優先順序
priority-list 1 protocol  ip  high  list  3

priority-list 1 protocol  ip  medium  list 4
access-list 3 permit  192.168.10.0  0.0.0.255

access-list 4 permit  192.168.20.0  0.0.0.255
access-list 103 permit tcp  192.168.10.0  0.0.0.255  any  eq  80
access-list 104 permit tcp  any  any  eq  ftp
格式三：

(config)#priority-list  表號   interface  埠   high/medium/normal/low

//基於資料包的“接收埠”指定優先順序
priority-list 1 interface  fa0/0  high

priority-list 1 interface  fa0/1  normal
格式四：

(config)#priority-list  表號  protocol  協議   high/medium/normal/low  tcp/udp   服務埠號

//基於TCP/UDP埠指定優先順序

priority-list 1 protocol  ip  high  tcp  25

priority-list 1 protocol  ip  low  udp  69
格式五：

(config)#priority-list  表號  default   high/medium/normal/low

//為“與優先順序列表中的定義不匹配”的資料，配置預設佇列
 
priority-list 1 protocol  ip  high  tcp  25

priority-list 1  default  normal

調整佇列的容量：

(config)#priority-list  表號   queue-limit  值1   值2  值3  值4

//上述4個值，依次表示高、中、普通、低優先順序佇列的容量
 
把優先順序列表應用到埠：
4）基於類的加權公平佇列：

1>機制：先對資料進行分類，然後把不同類的資料放入不同佇列，之後定義佇列的屬性，根據佇列屬性傳輸資料

2>配置：

步驟：

第一步：定義class-map，對資料進行分類

(config)#class-map  名

(config-cmap)#match  條件

//條件： access-group   訪問控制列表           //基於訪問控制列表，對資料進行分類

         input-interface   埠                //基於資料的接收埠，對資料進行分類

         protocol   協議                       //基於協議，對資料進行分類
第二步：定義佇列屬性，並指明不同類資料所對應的佇列：

(config)#policy-map  名1

(config-pmap)#class  名

(config-pmap-c)#bandwidth  頻寬(單位是Kbps)       //指定頻寬

(config-pmap-c)#priority   值     //指定優先順序
第三步：應用佇列屬性：

(config)#int  埠(資料的流出埠)

(config-if)#service-policy  output  名1
舉例：

第一步：

class-map  aa

match  access-group  2

class-map  bb

match  access-group  3
第二步：

policy-map  cc

class aa

bandwidth  64

priority  16
class bb

bandwidth  32

priority  8
第三步：

int  s1/0

service-policy  output  cc

access-list 2 permit  192.168.10.0  0.0.0.255

access-list 3 permit  192.168.20.0  0.0.0.255
 
4,流量優先化：（交換機上的配置）

1）機制：通過檢視二層封裝中的CoS或三層封裝中的ToS,決定資料的傳輸順序

2）CoS（服務分類）：

1>CoS是資料封裝中的一個欄位，該欄位可以決定資料的傳輸順序

2>CoS封裝中，各值的含義：

  0：盡力傳輸

  1：中優先順序資料

  2：高優先順序資料

  3：呼叫訊號

  4：視訊訊號

  5：語音訊號

  6：保留

  7：保留 

值越大，優先順序越高
3）ToS(服務型別)：
DSCP:差分服務程式碼點

1>ToS是三層資料封裝中的一個欄位，該欄位可以決定資料的傳輸順序

2>封裝值越大，越優先
4）具體配置：

1>對流量進行分類：

(config)#class-map  [match-any / match-all]  名

//match-any:符合任一條件

  match-all:符合所有條件

(config-cmap)#match  條件

//條件：

  access-group  name  訪問列表表名    //符合訪問控制列表 

  ip  dscp  值      //符合差分服務程式碼點

  ip  precedence  值    //符合IP優先權

  destination-address  IP地址   //符合目的IP地址

  source-address  IP地址    //符合源IP地址

  vlan   VLAN號     //符合指定VLAN

  input-interface  埠   //符合資料的流入埠

  protocol   協議    //符合協議

2>定義策略，對分類的資料進行處理  

(config)#policy-map  名1

(config-pmap)#class  名

(config-pmap-c)#動作

//動作：

  bandwidth  頻寬    //指定頻寬

  set  ip  dscp  值   //指定查分服務程式碼點

  set  ip  pricedence  值    //指定IP優先權

  trust  cos    //信任Cos

  trust  dscp   //信任差分服務程式碼點

  ip-precedence  //信任IP優先權
3>把策略應用到埠：

(config-if)#service-policy  input/output  名1
舉例：

第一步：

class-map  match-any aa

match destination-address  192.168.20.1

match input-interface  fa0/0
class-map  match-any dd

match source-address  192.168.10.1
第二步：

policy-map  bb

class aa

set ip dscp 4

trust  dscp
class dd

set ip dscp 3

trust dscp

第三步：

(config-if)#service-policy output bb

5, 以太通道：把多條物理鏈路聚合成一條邏輯鏈路，以實現鏈路的冗餘和負載均衡

1）應用場合：核心交換機之間

2）邏輯鏈路中最多放8條物理鏈路，可以提供10M–160G的速率

3）以太通道設計原則：

4）以太通道協議：

1>PAgP(埠聚合協議)：Cisco私有協議；把“近似配置”的埠放入以太通道

PAgP的模式：

on(強制埠進入以太通道)

off(阻止埠進入以太通道)

auto(被動協商埠，預設設定) 

desirable(主動協商埠)
2>LACP(鏈路聚合控制協議)：通用協議；把“近似配置”的埠放入以太通道

LACP的模式：

on(強制埠進入以太通道)

off(阻止埠進入以太通道)

passive(被動協商埠，預設設定) 

active(主動協商埠)
5)負載均衡策略：

基於源地址做負載均衡

基於目的地址做負載均衡

基於源和目的地址做負載均衡
6)配置：

1>建立以太通道：

(config)#interface  port-channel  通道號

(config-if)#ip address  IP地址  掩碼

2>向以太通道中放入物理埠

(config)#interface  物理埠

(config-if)#channel-protocol  pagp/lacp

(config-if)#channel-group  通道號  mode  on/off/desirable/auto/active/passive

3>定義負載均衡策略：

(config)#port-channel load balance  src-mac/dst-mac/src-dst-mac/src-ip/dst-ip/src-dst-ip/src-port

/dst-port/src-dst-port
提示：兩臺二層交換機之間的以太通道，不需要配置IP地址和掩碼

      兩臺三…………………., 需要配置IP地址和掩碼，做法是：

      (config)#interface  port-channel  通道號

      (config-if)#no switchport

      (config-if)#ip address  IP地址  掩碼
 
安全措施：
安全：通過“驗證、過濾、密碼”等手段保證裝置及網路的安全

一、密碼：
二、驗證：
三，過濾：訪問控制列表（ACL）

1，基於“表號”的ACL：

1）基本表：通過“源地址”處理包

配置：

(config)#access-list  表號   deny/permit  源IP  源匹配碼

//表號：  1–99或 1300—1999

(config-if)#ip  access-group  表號  in/out
2)擴充套件表：通過“源地址”、“目的地址”、“協議”、“服務”處理包

配置：

(config)#access-list  表號   deny/permit  協議  源IP  源匹配碼  目的IP  目的匹配碼  引數  服務名/埠號

//表號：100—199 或 2000—2699

(config-if)#ip  access-group  表號  in/out
提示：以“表號”為主的ACL，只能建立、刪除，不能修改
2，基於“表名”的ACL：

1）基本表：通過“源地址”處理包

配置

(config)#ip  access-list  standard  表名

(config-std-nacl)# deny/permit  源IP  源匹配碼
刪除表中語句：

(config)#ip  access-list  standard  表名

(config-std-nacl)# no deny/permit  源IP  源匹配碼
向表中新增語句：
(config)#ip  access-list  standard  表名

(config-std-nacl)#序列號  deny/permit  源IP  源匹配碼
應用表：

(config-if)#ip  access-group  表名  in/out

access-list 1 deny   192.168.10.0  0.0.0.255

access-list 1 permit  192.168.10.0  0.0.0.255

access-list 2 permit  192.168.10.0  0.0.0.255

access-list 2 deny  192.168.10.0  0.0.0.255
2）擴充套件表：通過“源地址”、“目的地址”、“協議”、“服務”處理包

配置：

(config)#ip access-list extended 表名

(config-ext-nacl)#deny/permit  協議  源IP  源匹配碼  目的IP  目的匹配碼  引數  服務名/埠號
應用表：

(config-if)#ip  access-group  表名  in/out

提示：以“表名”為主的ACL，可以建立、刪除、修改
3，ACL的”註釋”

1）以表號為主的ACL：

(config)#access-list  表號  remark  註釋文字
2）以表名為主的ACL：

1>基本表：

(config)#ip access-list standard 表名

(config-std-nacl)#remark 註釋文字
2>擴充套件表

(config)#ip access-list extended 表名

(config-ext-nacl)#remark 註釋文字
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
      本文轉自shenleigang 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/shenleigang/167599，如需轉載請自行聯絡原作者
 
 


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