吐哈油田网络虚拟备份技术应用

摘 要：对业界智能弹性架构网络虚拟技术、环网技术、HSRP、VRRP虚拟网络路由协议、OSPF动态路由组网技术、链路聚合技术 、Spanning tree（生成树协议）等虚拟备份技术进行综合研究，根据吐哈油田网络架构及技术，成功将HSRP、VRRP虚拟网络路由协议、OSPF动态路由组网技术、链路聚合技术 、Spanning tree（生成树协议）等技术应用于吐哈网络，使油田主干核心网络实现了双核心双链路网络备份功能。

关键词：协议 核心主干 双链路 虚拟备份

一、技术概述

全球网络虚拟备份技术主要有智能弹性架构虚拟化IRF（Intelligent Resilient Framework）技术、环网技术、 HSRP、VRRP虚拟网络路由协议、OSPF动态路由组网技术、链路聚合技术 、VLAN TRUNK技术、Spanning tree（生成树协议）等技术，其灵活的网络备份功能在保障网络安全稳定运行方面被业界广泛应用。

吐哈网络核心设备支持HSRP、VRRP虚拟网络路由协议、OSPF动态路由组网技术、链路聚合技术 、VLAN TRUNK技术、Spanning tree（生成树协议）这些虚拟备份技术。不支持智能弹性架构虚拟化技术，如应用其需更换大量的主干核心设备，投资大，要重新部署网络及数据规划，对网络影响大，不易实施。而环网技术适用于组成核心环网，不适用大范围部署。

二、应用背景

迫切性：吐哈油田企业网在近年得到快速发展，随着A11油气水井物联网即将建设，用户突破23904户，核心主干接入设备达到1100台左右，网络规模进一步扩大，为此对网络的安全稳定运行提出了更高要求，迫切要求网络主干、核心等关键节点具备备份功能，为油田正常生产和油田物联网的建设保驾护航。

先进性： 在保障网络安全可靠稳定运行方面，HSRP热备份路由协议、VRRP虚拟网络路由协议、OSPF动态路由组网技术、链路聚合技术 、Spanning tree（生成树协议）等是全球主推的网络虚拟备份技术，并作为互联网的主要技术在下一代互联网即物联网中继续发挥作用，体现了其技术的先进性和成熟性。

三、技术应用

从油田网络技术、架构和成本考虑，经过对HSRP、VRRP虚拟网络路由协议、OSPF动态路由组网技术、链路聚合技术 、Spanning tree（生成树协议）等综合研究，企业网应用ethernet channel+VLAN TRUNK+HSRP+OSPF备份模型、社区网应用ethernet channel+VLAN TRUNK+STP+VRRP+OSPF备份模型，完成了吐哈两网双核心双链路网络建设，实现了网络备份，并应用于公司A8生产调度指挥系统项目、F7高清视频会议网络项目及OTN万兆通信软交换网络项目，使这些重要项目网络也实现了网络备份功能。

1.企业网虚拟备份技术应用

以ethernet channel+VLAN TRUNK+HSRP+OSPF虚拟备份技术为模型：

1.1应用ethernet channel+VLAN TRUNK技术

部署CISCO6509及ZXR10 8908之间双核心大容量数据通道， 解决双核心设备之间对高带宽的需求，并实现数据在双核心之间的快速传输。

1.2应用 HSRP热备份路由协议

实现CISCO6509及ZXR10 8908的双机主备，主备切换时间为10S，企业网设备应用该技术实现了核心节点的冗余热备功能。

1.3应用OSPF协议

采用Open Shortest Path First开放式最短路径优先协议，核心到汇聚之间的两条链路部署为双链路，双链路主备自动切换，切换时间在1-3S，链路的切换时间理论上可调至小于4S。使企业网各主干链路实现双链路。

1.4企业网ethernet channel+VLAN TRUNK+HSRP+OSPF虚拟备份技术模型--双核心双链路拓扑。

2.社区网虚拟备份技术应用

以ethernet channel+VLAN TRUNK+VRRP+STP+OSPF虚拟备份技术为模型：

2.1应用ethernet channel+VLAN TRUNK技术。

部署H3C S8908及H3C S8508之间双核心大容量数据通道， 解决双核心设备之间对高带宽需求，并实现数据在双核心之间的快速传输。

2.2应用VRRP虚拟路由冗余协议

使社区网H3C S8508、H3C S9508E实现双核心双机主备，使双核心交换机通过主备模式实现双机热备和冗余。从而保证了社区核心网络的连续性和可靠性。

2.3应用STP+OSPF部署主备双链路

社区核心汇聚主干链路采用TRUNK技术互联，即二层交换网，应用STP协议，将H3C S9508E指定为根交换机， 另一台H3C S8508为备份根交换机，各汇聚交换机为非根设备，当主根交换机端口、设备故障或宕机时，备份根交换机立即取代根而成为主根设备，此时主链路自动转到备份根实现主备链路自动切换，通过OSPF自动学习来自主备链路的不同路由，保证网络正常传输，与VRRP共同实现双核心互为备份和链路备份功能。STP协议主备链路切换时间理论值小于30S，但在实际测试时发现在50ms左右完成切换。

2.4以ethernet channel+VLAN TRUNK+VRRP+STP+OSPF虚拟备份技术为模型的社区双核心双链路拓扑。

3.公司A8、F7项目、OTN软交换通信项目虚拟备份技术应用

3.1应用OSPF协议完成公司A8生产指挥调度系统网络的双链路

将企业网双核心到A8汇聚交换机之间部署为双链路，通过OSPF协议的路由优先级实现双链路主备自动切换，切换时间在1-3S。

3.2公司F7高清项目应用VRRP+ospf协议完成双机主备及双链路

公司F7高清视频项目设备采用VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）+OSPF技术，实现双机之间数据的自动迁移，通过主备模式实现双机热备和冗余。从而保证了F7高清视频项目网络稳定和可靠运行。

3.3OTN通信软交换IP网络应用VRRP+STP协议完成双机主备及双链路

采用VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）+STP技术，通信软交换2台H3C S7502E核心网均实现双机主备，使双核心交换机通过主备模式实现双机热备和冗余。从而保证了软交换通信网络的连续性和可靠性。

四、应用效果

1.效果亮点

成功应用ethernet channel+VLAN TRUNK+HSRP+OSPF、ethernet channel+VLAN TRUNK+STP+VRRP+OSPF虚拟备份技术模型。

1.1企业和社区核心双机主备自动切换时间小于5S，核心网在瞬间恢复稳定。

1.2双链路主备自动切换，企业网切换时间小于1-3S，社区网切换时间小于30S。

1.3为公司A8、F7项目网络及通信软交换网络高效和安全稳定运行提供了强有力的保证。

1.4企业网29个主干汇聚网络双链路，全部辐射油田网络，主备链路自动切换时间小于3S。

2.社区网建成的14个主干汇聚网络双链路，主备自动切换时间小于30S。

3.避免核心主干网络中断事故的发生，提高网络运维效率。

3.1单链路状态下，光缆中断或发生故障，网络立即大面积甚至全网中断，网络回复时间取决于故障排查时间，即链路中断多久网络就中断多久，严重影响油田正常生产。

3.2双链路状态下，主干链路中断，企业网1-3S内就能自动切换至备用电路，社区网30S左右就可自动切换至备用电路，网络基本不中断。

3.3确立了两种成熟的网络备份技术模型

确立了2种成熟的技术模型：企业网ethernet channel+VLAN TRUNK+HSRP+OSPF技术模型、社区网ethernet channel+VLAN TRUNK+STP+VRRP+OSPF。

这2种技术模型在公司A8生产调度指挥系统、F7高清视频会议网络及OTN万兆通信软交换网络中也得到应用，使吐哈双核心双链路网络架构继续得到发展，为业界和中石油网络提供了应用该技术的成功案列和技术储备。