网络升级与改造实战指南
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1.3 交换机链路带宽倍增

所谓带宽倍增，是指在现有网络设备和物理链路的基础上，通过采用链路汇聚技术，将2～8条物理链路绑定在一起作为一个逻辑链路，从而实现设备间的连接带宽成倍增加，并实现连接冗余的技术。

1.3.1 链路带宽倍增的必要性

一方面，虽然借助STP技术，可以保证网络内既有冗余链路，又不至于产生拓扑环，从而在很大程度上提高了网络的稳定性和可用性。但是，由于在两条或两条以上的物理链路中只有一条链路被激活并使用，而其他链路则都处于备用和闲置状态。如果这些链路同时启用，就会产生拓扑环，使网络陷入瘫痪。可见，STP技术方案存在着一定的缺陷，即不能最大限度地利用现有的端口和链路，从而造成投资的浪费。

另一方面，由于百兆位和千兆位以太网技术已经非常成熟，无论是链路带是设备端口（特别是双绞线端口）的价格都非常便宜，因而被大量应用于各种规模的局域网络。但是，随着网络接入客户数量和网络应用（特别是多媒体技术和即时通信等应用）的不断增加，网络设备之间的连接带宽（尤其是交换机之间、交换机与服务器之间的连接）变得越来越捉襟见肘、不敷使用，因此，需要大幅提高设备之间的传输速率。将百兆位升级至千兆位，或者将千兆位升级至万兆位，无疑是一种可行的升级方案。但是，百兆位端口、千兆位端口和万兆位端口之间在价格上的差距无疑是明显的。

那么，有没有一种技术，既能够在设备间创建多条链路，同时，又能使这些链路同时启用，以尽可能地提高网络设备之间的连接带宽呢？当然，这就是链路汇聚技术。

链路汇聚（Multi Link Trunk，MLT）是指将多个交换机之间、交换机和路由器之间，以及交换机和服务器之间的并行链路同时使用，以增加设备间传输带宽的技术（如图1-18所示）。Cisco产品中称之链路汇聚（EtherChannel）。

图1-18 链路汇聚

借助链路汇聚技术，不仅可以将2～4条百兆位链路、千兆位链路绑定在一起，构建带宽高达800Mb/s、8Gb/s的Fast Ethernet和Gigabit Ethernet链路，从而以最廉价的价格实现类似于千兆位链路或万兆位链路的带宽，而且还可以将2～4条万兆链路绑定在一起，构建带宽高达80Gb/s的10Gigabit Ethernet，以进一步提高网络骨干的连接带宽。与此同时，还可以提供这些设备之间的连接冗余，满足带宽倍增和链路冗余的双重需求。

1.3.2 链路汇聚技术

使用端口聚合协议（Port Aggregation Protocol，PAgP）或链路汇聚控制协议（Link Aggregation Control Protocol，LACP）可以将交换机之间、交换机和路由器之间以及交换机和服务器之间的最多8条链路绑定在一起，叠加其传输带宽，消除骨干网络的传输瓶颈，实现网络冗余连接。

EtherChannel的作用有以下几点：

扩展网络带宽

对于10/100Mb/s端口而言，Fast EtherChannel（FEC）无疑是一种廉价的千兆位以太网解决方案；对于1000Mb/s端口而言，Gigabit EtherChannel（GEC）则成倍地增加了网络带宽，消除了交换机之间由于级联而产生的瓶颈，满足交换机之间以及交换机与服务器之间的大量数据交换；对于10Gb/s端口而言，10Gigabit EtherChannel提供了无与伦比的网络带宽，完全可以实现任何网络应用的无阻塞传输。

负载分担均衡

所谓负载分担，是指当交换机之间或交换机与服务器之间在进行通信时，端口聚合的所有链路将同时参与数据的传输，从而使所有的传输任务都能在极短的时间完成。线路占用的时间更短，网络传输的效率更高。同时，还可以根据网络传输的具体需求设置负载均衡的方式（包括源/目标端口、源/目标IP地址、源/目标MAC地址）。

线路冗余备份

所谓线路备份，是指当聚合链路的部分端口或连接出现故障时，并不会导致聚合链路连接的中断，非故障链路能够不受影响地正常工作，并承担所有失败链路的通信，从而增强了网络的稳定性和安全性。当然，此时的传输带宽将下降为保持正常的链路的带宽总和。

1.3.3 链路汇聚对布线和硬件设备的需求

由于链路汇聚技术是绑定2条以上的物理链路，因此，不仅要求EtherChannel两端设备均拥有空闲的、相同类型的端口，而且对于远程连接的设备而言，还需要拥有相应的空闲物理线路。因此，应当根据两端设备的端口和链路空闲情况，网络布线中的空闲线路，以及对网络带宽的实际需求进行综合考虑，以确定EtherChannel中应当容纳多少端口。

另外，不同类型的交换机能够提供的EtherChannel数量并不相同。因此，当需要为交换机的多个连接创建EtherChannel时，还应当遵循这一限制性规定。

对网络设备和布线的其他要求，参见前述“1.1.3 冗余链路对布线和交换机的要求”部分内容。

1.3.4 配置链路汇聚

使用PAgP或LACP协议，可以很容易地在有EtherChannel能力的端口间自动建立Fast EtherChannel、Gigabit EtherChannel和TenGigabit EtherChannel连接，实现数据通信与转发。LACP协议具有学习相邻端口组动态和信息的能力。PAgP是EtherChannel的增强版，支持在EtherChannel上的Spanning Tree和Uplink Fast功能，并支持自动配置EtherChannel捆绑。

提·示

只有在固定端口（如双绞线端口或光纤端口）之间才能创建EtherChannel，而由GBIC或SFP插槽所创建的链路是不能用于创建EtherChannel的。

1.EtherChannel配置准备

EtherChannel默认配置参数

EtherChannel默认配置参数如表1-7所示。

表1-7 EtherChannel默认配置

EtherChannel配置策略

EtherChannel配置策略和限制如下：

  • 对于模块交换机而言，所有模块上的所有以太网接口都支持EtherChannel，不要求这些接口必须位于同一模块上并且相邻。对于堆叠交换机而言，EtherChannel不必来自于同一台交换机，只要是堆叠中的交换机即可。
  • 必须将EtherChannel中的所有接口配置为相同的速率和双工模式，同时必须全部为二层接口或三层接口。GigaStack GBIC端口不能配置为EtherChannel成员。
  • 不能将一个端口配置为两个以上EtherChannel组的成员。
  • 不能将EtherChannel同时配置为LACP和PAgP模式。
  • 不能将SPAN（Switched Port Analyzer，交换端口分析器）目的端口、安全端口和PVLAN（Private-VLAN）端口配置为EtherChannel。
  • 必须启用EtherChannel中的所有接口。当一个接口处于down状态时，该链路将处于失败状态，相应的数据将从该EtherChannel中的其他链路传输。
  • 对于三层EtherChannel而言，应当为port-channel逻辑接口指定IP地址，而不是为EtherChannel中的物理接口指定三层地址。
  • 对于二层EtherChannel而言：

▷必须将EtherChannel中所有接口都指定至同一VLAN，或者将其全部配置为Trunk。

▷如果从Trunk接口配置EtherChannel，应当校验所有Trunk上的Trunk模式和本地VLAN是相同的。EtherChannel中的接口如果使用不同的Trunk模式或本地VLAN，将可能产生意想不到的结果。

▷作为Trunk的二层EtherChannel的所有接口必须拥有相同的允许VLAN列表。如果选择接口所允许的范围不同，将不能构建EtherChannel。

▷构建EtherChannel的接口应当拥有相同的STP路径开销、STP优先级和Post Fast配置。

  • 配置EtherChannel之后，任何适用至port-channel接口的配置都将影响EtherChannel；而任何适用至物理接口的配置，则将只影响接口配置。例如，Storm Control（流量控制）不能在EtherChannel中的部分成员上配置，必须在所有端口配置。如果只在某些接口配置，将导致EtherChannel接口被丢失（置于挂起状态）。因此，需要在port-channel接口级别（而不是在物理接口级别）配置Storm Control。
  • 只有当EtherChannel启用了端口安全时，启用端口安全的物理接口才能够加入二层EtherChannel，否则，CLI命令将被拒绝执行。
  • 不能在EtherChannel中配置802.1X端口。

EtherChannel模式

EtherChannel LACP模式：

  • active，激活接口的主动协商状态，通过发送LACP包与其他接口进行主动协商。
  • passive，当侦测到LACP设备时，将只启用LACP。将端口置于被动协商状态，可以对接收到的LACP作出响应，但不能主动发送LACP包进行协商。该设置将发送最少的LACP包。
  • on，将接口强行指定至Channel，无论是PAgP还是LACP。不过，只有当两个on模式接口组连接时，EtherChannel才可用。

提·示

LACP能够在支持IEEE 802.3ad协议的设备间创建EtherChannel。因此，当Cisco交换机与其他品牌的交换机之间创建端口汇聚时，应当首选LACP协议。

EtherChannel PAgP模式：

  • Auto，将端口置于被动协商状态，可以对接收到的PAgP作出响应，但不能主动发送PAgP包进行协商。该设置将发送最少的PAgP包。
  • Desirable，无条件启用PAgP。将接口置于主动协商状态，通过发送PAgP包，主动与其他接口进行协商。
  • On，将接口强行指定至Channel，无论是PAgP还是LACP。只有两个on模式接口组连接时，EtherChannel才可用。

提·示

某些早期型号的交换机（Catalyst 3550和Catalyst 2950）和早期版本的Cisco IOS不支持LACP模式。因此，当在不同型号和不同Cisco IOS版本的交换机之间配置EtherChannel时，采用PAgP协议不失为一种好的选择。当然，由于LACP协议可以容纳更多的端口数量，因此，当相邻交换机都支持LACP时，应当尽量采用LACP协议创建。

EtherChannel构建模式

采用LACP协议时，以下几种模式可以构建EtherChannel：

  • 一个接口为active模式，另一个接口为active或passive模式。
  • 一个接口为passive模式，另一个接口为passive模式。

提·示

当采用LACP协议时，相邻接口均采用Active模式将确保能够创建EtherChannel。

采用PAgP协议时，以下几种模式可以构建EtherChannel：

  • 一个接口为desirable模式，另一个接口为desirable或auto模式。
  • 一个接口为auto模式，另一个接口为desirable模式。

提·示

当采用PAgP协议时，相邻接口均采用desirable模式将确保能够创建EtherChannel。

在不同型号的交换机之间创建EtherChannel时，本地交换机和相邻交换机推荐的EtherChannel模式如表1-8所示。

表1-8 Catalyst交换机推荐EtherChannel模式

2.EtherChannel限制

就支持EtherChannel的数量和端口而言，Catalyst 3750、Catalyst 3560、Catalyst 3550、Catalyst 2960和Catalyst 2950系列交换机与模块化交换机Catalyst 4500有一些差距。

  • Catalyst 4500系列交换机最多可以配置64个EtherChannel。
  • Catalyst 3750、Catalyst 3650和Catalyst 3550系列交换机最多可以配置48个EtherChannel。
  • Catalyst 2960、Catalyst 2950系列交换机最多可以配置6个EtherChannel。
  • PAgP EtherChannel最多可以容纳8个端口。
  • LACP EtherChannel最多可以容纳16个端口。其中，8个端口被激活，8个端口处于备用状态。

3.创建EtherChannel

创建EtherChannel的配置过程如下：

第1步，进入全局配置模式。

Switch# configure terminal

第2步，选择欲配置为EtherChannel的物理接口或接口范围。PAgP EtherChannel组可以容纳8个（4对）同一类型和速度的端口。LACP EtherChannel组最多可以容纳16个（8对）相同类型的端口，其中8个（4对）活动端口，以及最多8个（4对）备用端口。

Switch（config）# interface interface_id

或者

Switch（config）# interface range interface-range

第3步，（可选）确保没有为该接口指定IP地址。

Switch（config-if）# no ip address

第4步，（可选）将指定端口设置为二层访问端口或Trunk端口。如果端口已经是二层访问接口或Trunk端口，则不必执行该操作。

Switch（config-if）# switchport mode {access vlan vlan_id | trunk}

第5步，（可选）指定采用何种协议构建EtherChannel。PAgP是Cisco专有协议，LACP是IEEE 802.ad标准协议。因此，若欲在Cisco Catalyst交换机之间创建EtherChannel，不妨选择PAgP；若欲在不同品牌的交换机之间创建EtherChannel，则应当选择使用LACP协议。

Switch（config-if）# channel-protocol {lacp | pagp}

第6步，将接口指定至EtherChannel组，并指定PAgP或LACP模式。EtherChannel端口组的取值范围为1～48。PAgP协议只支持auto和desirable模式。LACP模式只支持active和passive模式。

Switch（config-if）# channel-group port-channel-number mode {{auto | desirable| {active | passive}}

第7步，（LACP模式可选）指定LACP端口优先级，取值范围为1～65535，默认值为32768。较高的数字意味着较低的优先级。

Switch（config-if）# lacp port-priority priority_value

第8步，返回特权配置模式。

Switch（config-if）# end

第9步，查看并校验配置。

Switch# show running-config

第10步，保存配置。

Switch# copy running-config startup-config

配置示例

在Cisco Catalyst 4506的G2/17～G2/18与办公楼接入交换机之间创建Gigabit EtherChannel，作为channel-group 1，并设置为Trunk；在G2/19～G2/20与网络中心接入交换机之间创建Gigabit EtherChannel，作为channel-group 2。EtherChannel连接拓扑结构如图1-19所示。

图1-19 EtherChannel连接拓扑结构

核心交换机配置如下：

Hexin_4506# configure terminal

Hexin_4506（config）# interface range gigabitethernet 2/17-18

Hexin_4506（config-if-range）# no ip address

Hexin_4506（config-if-range）# switchport mode trunk

Hexin_4506（config-if-range）# switchport trunk encapsulation dot1q

Hexin_4506（config-if-range）# channel-protocol pagp

Hexin_4506（config-if-range）# channel-group 1 mode desirable

Hexin_4506（config-if-range）# exit

Hexin_4506（config）# interface range gigabitethernet 2/19-20

Hexin_4506（config-if-range）# no ip address

Hexin_4506（config-if-range）# switchport access vlan 2

Hexin_4506（config-if-range）# channel-protocol pagp

Hexin_4506（config-if-range）# channel-group 2 mode desirable

Hexin_4506（config-if-range）# end

Hexin_4506#

网络中心接入交换机Catalyst 2960的Gigabitethernet 0/1和Gigabitethernet 0/2端口与核心交换机Catalyst 4506之间创建Gigabit EtherChannel，作为channel-group 2，并指定至VLAN2。Fastethernet 0/1～Fastethernet 0/24端口全部指定至VLAN2。扩展树采用默认的PVST+协议。网络连接拓扑结构如图1-20所示。

图1-20 网络中心接入交换机连接拓扑

配置如下：

Wangluo_2960# configure terminal

Wangluo_2960（config）# interface range gigabitethernet 0/1-2

Wangluo_2960（config-if-range）# switchport access vlan 2

Wangluo_2960（config-if-range）# channel-group 2 mode desirable

Wangluo_2960（config-if-range）# exit

Wangluo_2960（config）# interface range fastethernet 0/1-24

Wangluo_2960（config-if-range）# switchport access vlan 2

Wangluo_2960（config-if-range）# exit

Wangluo_2960（config-if-range）# end

Wangluo_2960#

办公楼接入交换机的Gigabitethernet 0/1和Gigabitethernet 0/2端口与核心交换机Catalyst 4506之间创建Gigabit EtherChannel，作为channel-group 2，并设置为Trunk。接口Fastethernet 0/1～Fastethernet 0/8指定至VLAN3，接口F0/9～F0/24指定至VLAN4。扩展树采用默认的PVST+协议。网络拓扑结构如图1-21所示。

图1-21 办公楼接入交换机连接拓扑

配置如下：

Bangong_2960# configure terminal

Bangong_2960（config）# interface range gigabitethernet 0/1-2

Bangong_2960（config-if-range）# switchport mode trunk

Bangong_2960（config-if-range）# channel-group 1 mode desirable

Bangong_2960（config-if-range）# exit

Bangong_2960（config）# interface range fastethernet 0/1-8

Bangong_2960（config-if-range）# switchport access vlan 3

Bangong_2960（config-if-range）# exit

Bangong_2960（config）# interface range fastethernet 0/9-24

Bangong_2960（config-if-range）# switchport access vlan 4

Bangong_2960（config-if-range）# end

Bangong_2960#

4.管理EtherChannel

从EtherChannel中移除接口

第1步，进入配置模式。

Switch# configure terminal

第2步，指定欲配置的物理接口或端口范围。

Switch（config）# interface interface_id

或者

Switch（config）# interface range interface-range

第3步，从EtherChannel中移除接口。

Switch（config-if）# no channel-group

第4步，退出配置模式。

Switch（config-if）# end

第5步，校验配置。

Switch# show running-config

第6步，保存配置。

Switch# copy running-config startup-config

移除EtherChannel

第1步，进入配置模式。

Switch# configure terminal

第2步，移除Channel接口。

Switch（config）# no interface port-channel port_channel_number

第3步，退出配置模式。

Switch（config-if）# end

第4步，校验配置。

Switch# show EtherChannel summary

第5步，保存配置。

Switch# copy running-config startup-config

1.3.5 负载均衡适用与配置

EtherChannel还具有负载分担和线路备份的作用。所谓负载分担，是指当交换机之间或交换机与服务器之间在进行通信时，EtherChannel的所有链路将同时参与数据的传输，从而使所有的传输任务都能在极短的时间内完成。这样线路占用的时间更短，网络传输的效率更高。所谓线路备份，是指当部分EtherChannel链路出现故障时，并不会导致连接的中断，其他链路将能够不受影响地正常工作，从而增强了网络的稳定性和安全性。

负载均衡的配置过程如下：

第1步，进入全局配置模式。

Switch# configure terminal

第2步，配置EtherChannel负载均衡。

src-mac指源MAC地址；dst-mac指目的MAC地址；src-dst-mac指源和目的IP地址；src-ip指源IP地址；dst-ip指目的IP地址；src-dst-ip指源和目的IP地址；src-port指源第四层端口；dst-port指目的第四层端口；src-dst-port指源和目的第四层端口。其中，dst-mac基于进入包的目的主机的MAC地址进行负载分配。在EtherChannel中，发送至同一目的主机的包被转发至相同端口，不同目的主机的包被发送至不同的端口。src-mac基于进入包的源MAC地址进行负载分配。在EtherChannel中，来自不同主机的包，使用不同的端口；来自于同一主机，则使用同一端口。

Switch（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}

第3步，退出全局配置模式。

Switch（config）# end

第4步，校验配置。

Switch# show EtherChannel load-balance

第5步，保存配置。

Switch# copy running-config startup-config

配置示例

在汇聚交换机与核心交换机之间，可以采用基于源MAC地址（或源IP地址）的方式实现EtherChannel的负载均衡，从而使不同计算机借助不同的链路访问核心交换机和服务器。

Switch# configure terminal

Switch（config）# port-channel load-balance src-mac

Switch（config）# end

Switch#

在核心交换机与服务器汇聚交换机之间，则可以采用基于目的端口（或目的IP地址）的方式实现EtherChannel的负载均衡，从而使得对不同应用服务器的访问借助不同的链路。

Switch# configure terminal

Switch（config）# port-channel load-balance dst-port

Switch（config）# end

Switch#

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