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在Cisco ASA上部署链路冗余技术

在Cisco ASA上部署链路冗余技术

作者: 武汉中继者 | 来源:发表于2019-01-22 16:41 被阅读0次

Part 1-前言

通过上两篇文章《在思科ASA上部署Failover实例演示-上》和《在思科ASA上部署Failover实例演示-下》的介绍，对于Failover Active-Standby与Active-Active模式如何实现ASA防火墙的冗余备份，大家一定有所了解，知道如何去部署ASA防火墙，实现设备设备级别的冗余，了解，当一台ASA设备故障，如何自动切换到另外一台ASA设备。

有朋友可能会问：企业环境中因为链路或接口故障造成的业务中断比较多，在ASA防火墙上有没有基于链路级别的冗余备份技术？当某条链路或者某个接口故障，链路自动冗余备份，实现业务不中断呢？

本文将在Part 2和Part 3分别为大家介绍链路接口级别的冗余备份技术，Redundant Interface和Ether Channel如何实验链路冗余备份。

Part 2 - Redundant Interface

一. Redundant Interface工作原理介绍

默认情况，ASA设备每一个物理接口都是独立存在的，接口有两种状态UP或者DOWN，当接口状态为DOWN时，基于该接口的业务将会中断，如果部署Redundant interface技术，就可以杜绝这种现象。

Redundant interface工作原理如下：

  1. 创建一个虚拟逻辑接口Redundant interface，并将两个物理接口到Redundant interface中。成员接口有且只有两个。

  2. 物理接口则为Redundant interface接口的成员接口，其中一个成员接口为主用接口，一个为备用接口，实现链路冗余。

  3. 主用接口转发流量，备用接口作为主用接口的备份。当主用接口故障，备用接口成为主用接口来转发流量。

  4. 当加入成员接口到Redundant interface中时，成员接口配置清空，所有配置在Redundant interface中完成。

注：如下图所示，Ethernet 0/0 和Ethernet 0/1为逻辑Redundant 1的成员接口，Ethernet 0/2和Ethernet 0/3为Redundant 2的成员接口。

二.成员接口选举和角色切换

两个成员接口中如何选举出主用接口和备用接口：

  1. 最先加入到Redundant interface接口的成员接口为主用接口，另外一个接口为备用接口。

  2. Redundant interface使用最新加入成员接口的MAC地址作为自己的MAC地址使用。

  3. 当主用接口故障，备用接口成为主用，但Redundant interface的MAC地址不变，依然使用原主用接口MAC地址。

  4. 当原主用接口恢复正常，依然处于备用状态，不会发生状态切换。

三. Redundant Interface和物理接口的配置要求

添加成员接口到虚拟接口Redundant interface中时，有如下注意事项：

  1. 同一台ASA中Redundant interface最多创建8个。

  2. 最多添加2个成员接口到一个Redundant interface中。成员接口不能是子接口。

  3. 成员接口必须拥有相同的接口速率，双工类型。（例如：10/100/1000 BASE-TX，duplex full）

四. Redundant Interface配置说明

创建Redundant interface1，并且加入成员接口 Ethernet 0/0 和 Ethernet 0/1 。

ciscoasa(config)# interface redundant 1

ciscoasa(config-if)# member-interface ethernet0/0

INFO: security-level and IP address are cleared on Ethernet0/0

ciscoasa(config-if)# member-interface ethernet0/1

INFO: security-level and IP address are cleared on Ethernet0/1

ciscoasa(config-if)# no shutdown

Part 3 - Ether Channel

看完Part 2，大家对接口冗余备份技术应该有初步认识了吧。就在刚刚，大飞哥提出了疑问：Redundant interface中只能同时加入2个成员接口，如果2个成员接口都Down了怎么办，而且只有一个主用接口，也没有办法实现流量负载呢？

相信大家跟大飞哥有同样的疑问吧，接下来将为大家介绍的Ether Channel技术，既可以实现多接口冗余备份，同时也可以做到流量的负载分摊，接口带宽得到充分利用。

一. Ether Channel工作原理介绍

  1. ASA中最多可创建48个Ether Channel虚拟口。每个Ether Channel虚拟口中最多可以添加16个物理成员接口，其中最多可以设置8个成员接口为活动端口（类似于Redundant interface中主用端口），其他成员接口为非活动端口（类似于Redundant interface中备用端口）。

  2. 当活动端口故障，非活动端口变为活动端口转发流量。

  3. 活动端口间可以实现流量的负载分摊，充分利用链路资源。

在Ether Channel技术中，同样是将物理接口作为成员接口添加到虚拟接口Ether Channel中，如下图所示。

二.Ether Channel中成员接口选举

当两台设备用Ether Channel互联时，通过LACP（Link Aggregation Control Protocol）协议协商。

  1. 决定哪些接口可以协商成Ether Channel

  2. 确保设备两端参与的成员端口一致性

  3. 决定哪些端口为活动端口，哪些端口为非活动端口。

  • LACP的协商方式，只有当协商方式匹配，Ether Channel才能建立。
协商方式 是否主动发送协商报文 说明
ON 否 静态绑定方式，一方为ON模式，另一方必须也为ON模式
Passive 否 被动模式，等待对端发送协商报文，对端必须为Active模式
Active 是 主动模式，主动发送协商报文，对端可以是Active或Passive模式
  • 系统LACP优先级：由 2 byte 优先级（默认32768） + 6 Byte MAC组成

为了区分两端设备优先级的高低而配置的参数，静态LACP模式下，两端设备选择的活动接口必须保持一致，否则Ether Channel无法建立，要想使两端活动接口保持一致，可以使其中一端具有更高优先级，另一端根据高优先级的一端来选择活动接口。系统LACP优先级值越小，优先级越高。

  • 接口LACP优先级：由 2 byte 优先级（默认32768） + 6 byte 端口编号组成

为了区分不同接口被选为活动接口的优先程度，接口LACP优先级数值越小，优先级越高。越有可能成为活动接口。

三.Ether Channel中负载均衡的方式

因为Ether Channel中最大同时支持8个活动接口，为了对接口带宽的充分利用，Ether Channel可以对多个活动接口进行流量分摊，让多个接口同时转发流量。

ASA支持分摊方式如下：

* Destination IP
* Destination IP and Layer 4 Port
* Destination MAC Address
* Destination Layer 4 Port
* Source and Destination IP Address
* Source and Destination MAC Address
* Source and Destination IP Address and Layer 4 Port
* Source and Destination Layer 4 Port
* Source IP Address
* Source IP Address and Layer 4 Port
* Source MAC Address
* Source Layer 4 Port
* VLAN Destination IP Address
* VLAN Destination IP and Layer 4 Port
* VLAN Only
* VLAN Source and Destination IP Address
* VLAN Source and Destination IP Address and Layer 4 Port
* VLAN Source IP Address
* VLAN Source IP Address and Layer 4 Port

默认情况是基于源目IP地址的负载方式。

四. 配置Ether Channel的要求

  1. ASA软件版本高于8.4（1）

  2. 成员接口类型，速率，双工（全双工，半双工）必须一致

五. Ether Channel配置说明

1. 配置说明

  • 设置系统优先级
  • 配置端口优先级
  • 修改负载均衡的方式（默认基于源目IP地址）
ciscoasa(config)# lacp system-priority priority

ciscoasa(config)# interface type mod/num

ciscoasa(config-if)# channel-group number mode {on | passive | active}

ciscoasa(config-if)# lacp port-priority priority

ciscoasa(config-if)#  port-channel load-balance *src-dst-mac*

２. 配置查看

  • 查看Ether Channel是否建立成功，成员接口Flagｓ为“P”，虚拟接口P０１为“U”，表示Ether Channel建立成功。
ciscoasa# show port-channel summary
Flags: D - down P - bundled in port-channel

I - stand-alone s - suspended

H - Hot-standby (LACP only)

U - in use N - not in use, no aggregation/nameif

M - not in use, no aggregation due to minimum links not met

w - waiting to be aggregated

Number of channel-groups in use: 1

Group Port-channel Protocol Ports

------+-------------+-----------+-----------------------------------------------

1 Po1(U) LACP Et0/2(P) Et0/3(P)

Part 4 -综合实验

一．实验拓扑

二．实验需求

如上图所示，完成以下需求：

  1. 在SW1与ASA之间部署Redundant interface互联。

  2. 在ASA与SW2之间部署Ether Channel互联。

  3. 实现inside网络中的R1可以telnet到outside网络中的R2。

  4. 当ASA Ethernet 0/0 和Ethernet 0/3链路故障，R1依然可以Telnet到R2。

三．设备和IP地址说明

1. 交换机VLAN规划

交换机 VLAN 接口
SW1 51 Ethernet 0/0，Ethernet 0/1，Ethernet 0/2
SW2 50 Ethernet 0/2，Port-channel 1

2. 设备IP地址分配

设备 接口 IP地址
ASA Port-channel 1 10.0.0.12/24
ASA Redundant 1 150.50.0.12/24
R1 Ethernet 0/0 10.0.0.1/24
R2 Ethernet 0/0 150.50.0.2/24

四．实验配置

1. 将交换机SW１和SW２接口加入到VLAN，并且配置接口为port fast边缘端口（不发送BPDU），并且将SW２的Ethernet e0/0和Ethernet e0/1加入到Port-channel1中，LACP协商模式为Active。

  • SW1的配置
vlan　51

interface Ethernet0/2
 switchport access vlan 51
 switchport mode access
 spanning-tree portfast edge
 
 interface Ethernet0/0
 switchport access vlan 51
 switchport mode access
 spanning-tree portfast edge
 
 switchport access vlan 51
 switchport mode access
 spanning-tree portfast edge
  • SW2的配置
vlan 50

interface Ethernet0/0
 switchport access vlan 50
 switchport mode access
 channel-group 1 mode active
 spanning-tree portfast edge

interface Ethernet0/1
 switchport access vlan 50
 switchport mode access
 channel-group 1 mode active
 spanning-tree portfast edge

2. 路由器的基本配置

  • 配置Ｒ１和R２接口IP地址
Ｒ１：
interface Ethernet0/0
ip address 10.0.0.1 255.255.255.0
 
 
Ｒ２：
interface Ethernet0/0
ip address 150.50.0.2 255.255.255.0
  • 配置R１去往outside区域的路由
ip route 150.50.0.0 255.255.255.0 10.0.0.12
  • 配置R２去往inside区域的路由
ip route 10.0.0.0 255.255.255.0 150.50.0.12
  • 开启R2的telnet服务，测试使用
line vty 0 4
 password cisco
 login
 transport input telnet

3. ASA部署Redundant　interface

  • 开启成员接口Ethernet0和Ethernet1
interface Ethernet0
no shutdown

interface Ethernet1
no shutdown
  • 创建Redundant接口，为Redundant接口命名，设置安全级别，配置IP地址，并添加成员接口。
interface Redundant1
 member-interface Ethernet0
 member-interface Ethernet1
 nameif inside
 security-level 100
 ip address 10.0.0.12 255.255.255.0
  • 查看Redundant interface状态
ciscoasa# show interface redundant 1       
Interface Redundant1 "inside", is up, line protocol is up
  Hardware is i82559, BW 100 Mbps, DLY 100 usec
        Auto-Duplex(Full-duplex), Auto-Speed(100 Mbps)
        Input flow control is unsupported, output flow control is unsupported
        MAC address 5000.0005.0000, MTU 1500
        IP address 10.0.0.12, subnet mask 255.255.255.0
        169 packets input, 11427 bytes, 0 no buffer
        Received 13 broadcasts, 0 runts, 0 giants
        0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort
        0 pause input, 0 resume input
        7 L2 decode drops
        146 packets output, 10084 bytes, 0 underruns
        0 pause output, 0 resume output
        0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets
        0 babbles, 0 late collisions, 0 deferred
        0 lost carrier, 0 no carrier
        0 input reset drops, 0 output reset drops
        input queue (curr/max packets): hardware (0/2) software (0/10)
        output queue (curr/max packets): hardware (0/10) software (0/2)
  Traffic Statistics for "inside":
        168 packets input, 7774 bytes
        146 packets output, 7063 bytes
        3 packets dropped
      1 minute input rate 1 pkts/sec,  56 bytes/sec
      1 minute output rate 1 pkts/sec,  58 bytes/sec
      1 minute drop rate, 0 pkts/sec
      5 minute input rate 0 pkts/sec,  0 bytes/sec
      5 minute output rate 0 pkts/sec,  0 bytes/sec
      5 minute drop rate, 0 pkts/sec
  Redundancy Information:
        Member Ethernet0(Active), Ethernet1
        Last switchover at 09:43:16 UTC Jan 21 2019

4. ASA与SW２之间部署Ether Channel

  • 将接口Ethernet 2和Ethernet 3捆绑到Port-channel1接口。
interface Ethernet2
 channel-group 1 mode active

interface Ethernet3
 channel-group 1 mode active
  • 为Port-channel1接口命名，设置安全级别，配置IP地址。
interface Port-channel1
 nameif outside
 security-level 0
 ip address 150.50.0.12 255.255.255.0
  • 查看Ether Channel状态
ciscoasa# show port-channel summary 
Flags:  D - down        P - bundled in port-channel
        I - stand-alone s - suspended
        H - Hot-standby (LACP only)
        U - in use      N - not in use, no aggregation/nameif
        M - not in use, no aggregation due to minimum links not met
        w - waiting to be aggregated
Number of channel-groups in use: 1
Group  Port-channel  Protocol    Ports
------+-------------+-----------+-----------------------------------------------
1      Po1(U)            LACP    Et2(P)   Et3(P)

5. 测试R１到R２的telnet流量

R1#telnet 150.50.0.2                 
Trying 150.50.0.2 ... Open


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6. 故障测试

  • 断开ASA的Ethernet 0和Ethernet 3接口。
interface Ethernet0
 shutdown
 
 interface Ethernet3
 shutdown
  • 再次测试R１到R２的telnet流量
R1#telnet 150.50.0.2
Trying 150.50.0.2 ... Open

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