基于DynamipsGUI的网关冗余负载均衡实验设计

王亚文+荆心

摘要：利用DynamipsGUI搭建网络环境，通过活跃路由器出现故障前后活跃路由器的变化情况验证路由器的网关冗余，并且模拟了网关路由器在数据传输时的负载均衡，实验证明GLBP能够很好实现网关路由器的网关冗余和负载均衡。运用DynamipsGUI能够很好地完成网关冗余负载均衡实验。网络模拟软件能够有效地解决网络工程实验过程中设备不足的问题，值得使用和推广。

关键词：网关冗余；负载均衡；Dynamips；网关路由器；实验

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）25-0042-03

Abstract： The experiment environment was constructed using DynamipsGUI，the gateway redundancy of the router is verified through the change of active router before and after the failure of the active router， and the load balance of gateway router in data transmission is simulated.The experimental results show that GLBP can implement gateway redundancy and load balancing of gateway routers. The gateway redundancy and load balancing experiment was accomplished by using DynamipsGUI well. The network simulation software can effectively solve the problem of the shortage of the network engineering experimental teaching equipment， and it is worth using and promoting.

Key words： gateway redundancy； load balancing； dynamips； gateway router； experiment

1 概述

隨着互联网技术的不断发展，诸如在线直播等对数据传输要求非常高的新应用不断出现，对网络的伸缩性、稳定性、安全性提出了更高的要求，尤其作为网关的路由器更不能出现故障。对于网关路由器，不仅要求能够实现网关冗余，即处于活跃状态的路由器出现故障时备份路由器立即替换故障路由器工作[1-5]，还要求能够实现负载均衡，即多个路由器同时分摊工作，从而扩展网关路由器的带宽、增加吞吐量、加强数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性[6-9]。

本文利用DynamipsGUI搭建网络环境，在网关路由器上实现GLBP技术，通过实验验证网关路由器的网关冗余和负载均衡，此实验加深了学生对网关冗余、负载均衡的理解，有利于学生学习如何将所学的理论运用到网络工程项目中来解决实际问题。

2 DynamipsGUI模拟软件

Dynamips是一个基于虚拟化技术的模拟器，用于模拟思科网络设备。Dynamips不仅可以模拟思科路由的硬件环境，即加载相应的IOS镜像文件，通过运行IOS实现对思科路由器的模拟，而且通过加载NM-16ESW模块可以做思科交换实验，得到一个模拟的思科实验环境。

3 实验内容设计

基于DynamipsGUI的网关冗余负载均衡实验拓扑图如图1。该实验采用5台思科路由器、2台思科交换机、1台普通PC机。本实验过程设计如下：在路由器RA、RB、RC上配置GLBP，并将这3台路由器的优先级分别设置为200、180、160，接着通过活跃路由器RA接口fastEthernet 0/0出现故障前后RC上活跃路由器的变化情况来验证路由器的网关冗余，最后在PC1上通过ping路由器RD的回环地址4.4.4.4来验证负载均衡功能。

图1中所涉及实验设备的具体情况如表1所示。

4 实验步骤以及配置分析

4.1 搭建实验环境

启动DynamipsGUI2.8，接着在“设备参数配置”区域中选择5个路由器和2个交换机，并选中虚拟PC，路由器设备类型选择7200，交换机设备类型选择3640，然后分别加载c7200-is-mz.124-19b.bin、c3640-is-mz.124-16.bin，生成网络设备。

按照图1所示拓扑结构对网络设备进行连线。

启动Windows批处理文件Router1.bat、Router2.bat、Router3.bat、Router4.bat、Router5.bat、Switch1.bat、Switch2.bat和vpcs.exe，让思科路由器、思科交换机和计算机运行起来，然后启动SecureCRT，用Telnet方式登录网络设备。

4.2 对各路由器进行基本配置

对路由器RD做如下配置。

4.6 实验测试

4.6.1 连通性测试

在vpcs.exe上测试PC1到RD回环地址4.4.4.4的连通性。测试过程如图3所示。

从图3可以看出，PC1到RD回环地址4.4.4.4的连通性正常。

4.6.2 冗余测试

此测试模拟活跃路由器RA在接口fastEthernet 0/0出现故障后，其他路由器接替RA继续进行数据转发的过程。endprint

（1） 故障前在RC上查看活跃路由器的情况，如图4所示。

由图4可知，当前活跃路由器，也就是转发数据的路由器是RA。

（2） 在RE上用扩展ping命令测试源地址222.25.1.5到目标地址4.4.4.4的连通性，其中数据包的个数设置为300。在ping命令执行过程中用shutdown命令关闭RA的接口fastEthernet 0/0。其过程如图5所示。

从图5上我们可以看到，当RA的接口fastEthernet 0/0关闭后暂时出现无法ping通的问题，随后又能ping通，此时实际上别的路由器替代RA成为活跃路由器。

（3） 故障后在RC上查看活跃路由器的情况，如图6所示。

由图6可知，当RA出现故障后RB已经替代RA成为活跃路由器，负责数据的转发。

4.6.3 负载均衡测试

在vpcs.exe上用PC1 ping RD回环地址4.4.4.4，能ping通，然后用命令arp-a 查看主机当前使用的网关地址和网关的mac地址，接着再用PC1 ping RD回环地址4.4.4.4、arp-a 查看主机当前使用的网关地址和网关的mac地址。其过程如图7所示。

由图7可知，两次ARP请求获得网关（222.25.1.254）的MAC地址分别是00：07：b4：00：01：02和00：07：b4：00：01：03，而这两个MAC地址分别对应不同的路由器，也就是说两次ping的过程实际上数据是从不同路由器转发出去的，从而实现了负载均衡。

5 结论

本文通过活跃路由器出现故障前后活跃路由器的变化情况验证了路由器的网关冗余，并且模拟了网关路由器在数据传输时的负载均衡，实验证明GLBP能够很好实现网关路由器的网关冗余和负载均衡。

网关路由器的网关冗余和负载均衡能够保证网络的稳定性、流畅性，解决了设备资源不能充分利用的问题和网络的高可用性问题，提高了网络的工作效率，具有一定的实际意义。

使用DynamipsGUI成功地完成了网关冗余负载均衡实验。思科网络模拟软件的使用，有效地解决了工科院校网络实验设备不足的现实问题[10-13]，提高了学生做实验的效率，值得使用和推广。

参考文献：

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