交換機(jī)的參數(shù)與選擇

1交換機(jī)的主要參數(shù)交換機(jī)的選擇策略本課內(nèi)容一交換機(jī)的分類1.智能交換機(jī)與傻瓜交換機(jī)智能交換機(jī)傻瓜交換機(jī)智能交換機(jī)2.固定端口交換機(jī)與模板化交換機(jī)CiscoCatalyst3560系列固定端口交換機(jī)CiscoCatalyst4503模塊化交換機(jī)

模塊化交換機(jī)的雙絞線業(yè)務(wù)板模塊化交換機(jī)的SFP業(yè)務(wù)板

不同位置的交換機(jī)

3.接入層交換機(jī)、匯聚層交換機(jī)與核心層交換機(jī)CiscoCatalyst2960系列接入層交換機(jī)

CiscoCatalyst4900系列匯聚層交換機(jī)

CiscoCatalyst6500核心層交換機(jī)

CiscoCatalyst8540ATM交換機(jī)

CiscoCatalyst4506交換機(jī)即為第四層交換機(jī)

4.快速以太網(wǎng)交換機(jī)、千兆以太網(wǎng)交換機(jī)與萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)2、千兆以太網(wǎng)交換1000Base-T雙絞線端口1000Base-SX光纖端口1000Base-LX光纖端口1000MbpsGBIC插槽1000MbpsSFP插槽1、快速以太網(wǎng)交換機(jī)

100Base-TX雙絞線端口

100Base-FX光纖端口3、萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)CiscoCatalyst2950系列快速以太網(wǎng)交換機(jī)

CiscoCatalyst3750系列千兆以太網(wǎng)交換機(jī)適用于CiscoCatalyst6500系列交換機(jī)的10Gbps模塊

5.對稱交換機(jī)與非對稱交換機(jī)CiscoCatalyst2950G-48-EMI交換機(jī)---非對稱交換機(jī)

CiscoCatalyst2950-24T-SMI交換機(jī)---對稱交換機(jī)

6.桌面交換機(jī)與機(jī)架式交換機(jī)CiscoCatalyst系列機(jī)架式交換機(jī)

桌面式交換機(jī)7.特殊用途交換機(jī)CiscoCatalyst2950LRE系列交換機(jī)

CiscoCatalyst3560PoE以太網(wǎng)供電交換機(jī)

1.光纖端口100Base-FX光纖端口

1000Base-SX光纖端口100Base-FX端口1000Base-SX端口二交換機(jī)端口類型2.雙絞線端口雙絞線端口100Base-TX端口1000Base-T端口1000Base-T端口

3.GBIC模塊與插槽GBIC插槽GigaStackGBIC模塊1000Base-SXGBIC模塊1000Base-TGBIC模塊

GBIC插槽

4.SFP模塊與插槽SFP插槽

SFP插槽

1000Base-SXSFP模塊1000Base-TSFP模塊

5.10GE模塊與插槽10GE插槽10GE插槽

10Gbps光纖模塊10Gbps銅纜模塊6.共用端口

100Base-FX與1000Base-XSFP共用端口

共用端口1000Base-T與1000Base-XSFP共用端口共用端口7.TwinGig轉(zhuǎn)換模塊

CiscoTwinGig轉(zhuǎn)換模塊

CiscoTwinGigConverterModule連接

能將1個(gè)萬兆以太網(wǎng)X2接口轉(zhuǎn)換成2個(gè)千兆以太網(wǎng)小型可插拔(SFP)端口。8.跳線與使用1.雙絞線跳線

直通線交叉線雙絞線跳線

2.光纖跳線（1）LC型光纖連接器（2）SC型光纖連接器（3）ST型光纖連接器（4）MT-RJ型光纖連接器光纖跳線的作用與雙絞線跳線類似，也是用于連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)彼此之間的相互通訊。光纖跳線中間是3~5米左右的光纖，兩端是光纖連接器，分別連接兩端設(shè)備的光纖端口。由于光纖端口的種類比較多，因此，只有選擇與之相適應(yīng)的連接器，才能實(shí)現(xiàn)匹配與連接。以下是4中型號的光纖連接器種。

LC連接器

LC連接器插入SFP模塊

SC型光纖連接器

SC連接器插入GBIC模塊

ST連接器

MT-RJ連接器

FC光纖連接器

光纖配線架的連接3.光纖跳線與光纖端口光纖跳線分為單模光纖和多模光纖。交換機(jī)光纖端口、跳線都必須與綜合布線時(shí)使用的光纖類型相一致。多模光纖有兩種類型，即62.5/125μm和50/125μm。雖然交換機(jī)的光纖端口完全相同，而且兩者也都執(zhí)行1000Base-SX標(biāo)準(zhǔn)，但光纖跳線的芯徑必須與光纜的芯徑完全相同，否則，將導(dǎo)致連通性故障。交換機(jī)的連接策略高性能交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)核心

高速端口互聯(lián)高速端口向上級聯(lián)

對稱交換機(jī)之間的連接方式

交換機(jī)的連接堆疊與級聯(lián)1.堆疊與級聯(lián)的區(qū)別（1）對設(shè)備要求不同（2）對連接介質(zhì)要求不同（3）最大連接數(shù)量不同（4）設(shè)備間連接帶寬不同（5）網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍不同2.堆疊的優(yōu)點(diǎn)（1）高密度端口（2）高速傳輸（3）便于管理光纖端口的連接1.光纖跳線的交叉連接

光纖端口的級聯(lián)匯聚交換機(jī)與接入交換機(jī)的連接2.光電收發(fā)器的連接兩端均使用光電收發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)器一端使用光電收發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)器

光電收發(fā)器光電收發(fā)器RJ-45端口交換機(jī)雙絞線跳線RJ-45端口交換機(jī)光纜雙絞線跳線光電收發(fā)器光纜光纖端口交換機(jī)4.4.3雙絞線端口的連接

1.使用Uplink端口級聯(lián)Uplink端口

直通線Uplink端口普通端口p利用直通線通過Uplink端口級聯(lián)交換機(jī)2.使用普通端口級聯(lián)利用交叉線通過普通端口級聯(lián)交換機(jī)

普通端口p交叉線普通端口p遠(yuǎn)程交換機(jī)的連接1.延伸至750米中心交換機(jī)工作組交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)延伸器遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)2.延伸至1500米中心交換機(jī)Catalyst2950LRELRECPE遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)LRE系列交換機(jī)的連接

網(wǎng)絡(luò)延伸器的連接4.5交換機(jī)的堆疊4.5.1Cisco交換機(jī)的堆疊1.GigaStack堆疊技術(shù)（1）菊花鏈（2）星形2.StackWise堆疊技術(shù)（1）StackWise堆疊技術(shù)簡介（2）StackWise堆疊技術(shù)特點(diǎn)（3）StackWise堆疊方式菊花鏈?zhǔn)蕉询B冗余式菊花鏈?zhǔn)蕉询B

冗余電纜堆疊電纜

星形式疊堆星形堆疊冗余Catalyst3550-12GCatalyst3550或Catalyst2950GStackWise堆疊技術(shù)StackWise堆疊接口StackWise堆疊電纜連接2.StackWise堆疊技術(shù)（2）StackWise堆疊技術(shù)特點(diǎn)StackWise堆疊技術(shù)具有以下特點(diǎn)

（1）易于管理（2）堆疊互聯(lián)（3）雙向流與負(fù)載均衡（4）連接冗余（5）熱插拔全帶寬的冗余連接方式半帶寬的非冗余連接方式

StackWise冗余連接（1）

StackWise冗余連接（2）

StackWise冗余連接（3）

4.5.23Com交換機(jī)的堆疊雙機(jī)堆疊

三機(jī)堆疊4.5.3華為交換機(jī)的堆疊華為交換機(jī)的背板擴(kuò)展槽華為交換機(jī)堆疊模塊面板

40二交換機(jī)的參數(shù)與選擇就像梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋、立交橋等既功能相似，又各有其不同的特點(diǎn)和用途一樣，交換機(jī)的種類非常之多，不僅彼此之間的性能差異較大，而且各自擁有不同的特點(diǎn)，分別適用于不同的場合。因此，必須根據(jù)實(shí)際環(huán)境和應(yīng)用需要進(jìn)行合理的選擇。411.交換機(jī)的主要參數(shù)3.1.1三層交換機(jī)的主要參數(shù)1.轉(zhuǎn)發(fā)速率2.背板帶寬3.可擴(kuò)展性4.系統(tǒng)冗余42對于交換機(jī)而言，若欲實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無阻塞傳輸，要求：吞吐量（Mpps）=萬兆端口數(shù)量×14.88Mpps+千兆端口數(shù)量×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps

如果交換機(jī)標(biāo)稱的吞吐量大于或等于計(jì)算值，那么，在三層交換時(shí)應(yīng)當(dāng)可以達(dá)到線速。其中，1個(gè)千兆端口在包長為64字節(jié)時(shí)的理論吞吐量為1.488Mpps，1個(gè)百兆端口在包長為64字節(jié)時(shí)的理論吞吐量為0.1488Mpps。轉(zhuǎn)發(fā)速率431.轉(zhuǎn)發(fā)速率事實(shí)上，包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包（最小包）的個(gè)數(shù)作為計(jì)算基準(zhǔn)的。以千兆以太網(wǎng)端口為例，其計(jì)算方法如下：1000000

000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1488095pps當(dāng)以太網(wǎng)幀為64byte時(shí)，需考慮8byte的前同步碼和12byte的幀間隙的固定開銷。由此可見，線速的千兆以太網(wǎng)端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps。而快速以太網(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率，則為千兆以太網(wǎng)的十分之一，即0.1488Mpps。44例如，對于一臺擁有24個(gè)千兆端口的交換機(jī)而言，其滿配置吞吐量應(yīng)達(dá)到24×1.488Mpps=35.71Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)無阻塞的包交換。同樣，如果一臺交換機(jī)最多能夠提供176個(gè)千兆端口，那么，其吞吐量至少應(yīng)當(dāng)為261.8Mpps（176x1.488Mpps=261.8），才是真正的無阻塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。45下圖為充當(dāng)中小型網(wǎng)絡(luò)核心層的CiscoCatalyst4500系列交換機(jī)，依據(jù)所采用超級引擎的不同，其轉(zhuǎn)發(fā)速率分別為48Mpps、75Mpps和102Mpps。對于CiscoCatalyst4510R而言，盡管最多可以支持384個(gè)1000Mbps端口和2個(gè)10Gbps端口，但是，若欲實(shí)現(xiàn)線速轉(zhuǎn)發(fā)，其端口組合應(yīng)當(dāng)為2個(gè)10Gbps端口+48個(gè)1000Mbps端口；或者68個(gè)1000Mbps端口。46

下圖為用于充當(dāng)大中型網(wǎng)絡(luò)核心層的Cisco6500系列交換機(jī)，依據(jù)所采用的超級引擎不同，其最大轉(zhuǎn)發(fā)速率分別為150Mpps、210Mpps和400Mpps。以Cisco6509為例，盡管最多可以支持32個(gè)10Gbps端口或386個(gè)1000Mbps端口，但是，即使采用性能最好的超級引擎SupervisorEngine720，400Mbps的轉(zhuǎn)發(fā)速率也只能支持26個(gè)10Gbps端口，或者268個(gè)1000Mbps端口的線速轉(zhuǎn)發(fā)。47

帶寬是交換機(jī)接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量，就像是立交橋所擁有的車道的總和。由于所有端口間的通訊都需要通過背板完成，所以，背板所能提供的帶寬，就成為端口間并發(fā)通訊時(shí)的瓶頸。帶寬越大，提供給各端口的可用帶寬越大，數(shù)據(jù)交換速度越快。即背板帶寬決定著交換機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力，背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)。因此背板帶寬越大越好，特別是對那些匯聚層交換機(jī)和中心交換機(jī)而言。若欲實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的雙全工無阻塞傳輸，必須滿足最小背板帶寬的要求。背板帶寬482.背板帶寬背板帶寬計(jì)算公式如下：背板帶寬=端口數(shù)量*端口速率*2CiscoCatalyst6500系列交換機(jī)依據(jù)插槽數(shù)量的不同，其背板帶寬分別為32Gbps、256Gbps和720Gbps。根據(jù)上述公式計(jì)算，256Gbps的背板只能滿足128個(gè)1000Mbps端口的無阻塞并發(fā)傳輸。同理，由于CiscoCatalyst4506系列交換機(jī)的背板帶寬僅為64Gbps，因此，也就只能滿足32個(gè)1000Mbps端口的無阻塞并發(fā)傳輸。49由于三層交換機(jī)往往充當(dāng)核心層或匯聚層交換機(jī)，需要適應(yīng)各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，因此，其可擴(kuò)展性就顯得尤其重要?？蓴U(kuò)展性應(yīng)當(dāng)包括兩個(gè)方面：插槽數(shù)量：插槽用于安裝各種功能模塊和接口模塊。由于每個(gè)接口模塊所提供的端口數(shù)量是一定的，因此，插槽數(shù)量也就從根本上決定著交換機(jī)所能容納的端口數(shù)量。另外，所有功能模塊（如超級引擎模塊、IP語音模塊、擴(kuò)展服務(wù)模塊、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控模塊、安全服務(wù)模塊等）都需要占用一個(gè)插槽，因此，插槽數(shù)量也就從根本上決定著交換機(jī)的可擴(kuò)展性可擴(kuò)展性503.可擴(kuò)展性

模塊類型：毫無疑問，支持的模塊類型（如LAN接口模塊、WAN接口模塊、ATM接口模塊、擴(kuò)展功能模塊等）越多，交換機(jī)的可擴(kuò)展性越強(qiáng)。僅以局域網(wǎng)接口模塊為例，就應(yīng)當(dāng)包括RJ-45模塊、GBIC（GigaBitrateInterfaceConverter）模塊、SFP（SmallFormPluggable）模塊、10Gbps模塊等等，以適應(yīng)大中型網(wǎng)絡(luò)中復(fù)雜環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求。51如圖所示CiscoCatalyst6513交換機(jī)擁有13個(gè)插槽，并且支持的模塊類型有幾十款，具有非常大的可擴(kuò)展性，可適用于各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并可滿足各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求，因此，非常適宜充當(dāng)大中型網(wǎng)絡(luò)中的核心交換機(jī)。52

第三層交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)核心或骨干，其工作狀態(tài)的穩(wěn)定性直接決定著網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，而部件的物理損壞又是無法絕對避免的，因此，交換機(jī)系統(tǒng)的部件冗余就顯得尤其重要。通常情況下，電源模塊、超級引擎等重要部件都必須提供冗余支持，從而保證所提供應(yīng)用和服務(wù)的連續(xù)性，減少關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和服務(wù)的中斷。CiscoCatalyst6507R交換機(jī)就提供了電源模塊和超級引擎的冗余。

系統(tǒng)冗余53CiscoCatalyst4507R交換機(jī)545.管理功能交換機(jī)的管理功能（Management）是指交換機(jī)如何控制用戶訪問交換機(jī)，以及用戶對交換機(jī)的可視程度如何。三層交換機(jī)必須支持SNMP協(xié)議，并且提供友好的設(shè)備管理界面。除了可以由廠商提供的網(wǎng)管軟件管理外，還必須能夠被第三方管理軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，實(shí)現(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的統(tǒng)一管理，降低管理成本、減化管理操作。如圖Catalyst4506交換機(jī)遠(yuǎn)程管理頁面。55Catalyst4506交換機(jī)遠(yuǎn)程管理頁面

56二層交換機(jī)的主要參數(shù)1.端口類型2.端口速率3.延時(shí)4.MAC地址數(shù)5.VLAN表項(xiàng)6.延擴(kuò)方式7.鏈路匯聚8.管理功能571.端口類型交換機(jī)常見的端口有4種類型，即光纖端口、雙絞線端口、GBIC插槽或SFP插槽。

2.端口速率從端口速率看，主要有100Mbps和1000Mbps兩種。常見的搭配形式有n*10/100Mbps、n*1000Mbps+m*100Mbps和n*1000Mbps三種。58

n*100Mbps交換機(jī)N*1000Mbps+m*100Mbps交換機(jī)

N*1000Mbps交換機(jī)

59交換機(jī)延時(shí)（Latency）也稱延遲時(shí)間，是指從交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)包到開始向目的端口復(fù)制數(shù)據(jù)包之間的時(shí)間間隔，所采用的轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)等因素均會影響延時(shí)。延時(shí)越小，數(shù)據(jù)的傳輸速率越快，網(wǎng)絡(luò)的效率也就越高。特別是對于多媒體網(wǎng)絡(luò)而言，較大的數(shù)據(jù)延遲，往往導(dǎo)致多媒體的短暫中斷，所以，交換機(jī)的延遲時(shí)間越小越好。3.延時(shí)604.MAC地址數(shù)不同交換機(jī)每個(gè)端口所能夠支持的MAC數(shù)量不同。在交換機(jī)的每個(gè)端口，都有足夠內(nèi)存（Buffer）記憶多個(gè)MAC地址，從而“記住”該端口所連接站點(diǎn)的情況。

615.VLAN表項(xiàng)

VLAN的主要作用有兩點(diǎn)，一是將大的網(wǎng)絡(luò)劃分為若干小的子網(wǎng)絡(luò)，從而減少廣播提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率；二是提高網(wǎng)絡(luò)安全性，控制用戶對某個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的訪問，有效地保護(hù)敏感數(shù)據(jù)。

626.延擴(kuò)方式交換機(jī)擴(kuò)展端口聽方式有兩種，一是級聯(lián)，二是堆疊。

CiscoCatalyst2950/2960系列、Catalyst3550/3560系列和Catalyst3750系列交換機(jī)，都是既支持級聯(lián)又支持堆疊。

63CiscoCatalyst3560系列交換機(jī)

64鏈路匯聚技術(shù)是將多臺設(shè)備之間的多條物理鏈路捆綁為一個(gè)邏輯鏈路，使得該邏輯鏈路的容量為所有物理鏈路的容量之和。同時(shí)，當(dāng)其中一條物理鏈路中斷時(shí)，整個(gè)邏輯鏈路不會中斷，大大地提高了網(wǎng)絡(luò)連接的可靠性。

7.鏈路匯聚658.管理功能應(yīng)用于大中型網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)應(yīng)當(dāng)都擁有管理功能，并且能夠被第三方管理軟件所管理?？删W(wǎng)管交換機(jī)借助如VLAN、擴(kuò)展樹、QoS、端口聚合等，用于實(shí)現(xiàn)廣播域的劃分、冗余鏈路的智能選擇、服務(wù)質(zhì)量控制，以及將若干端口綁定在一起從而成倍地增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，從而適應(yīng)大中型網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)控制和網(wǎng)絡(luò)管理的需要。

668.管理功能應(yīng)用于大中型網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)應(yīng)當(dāng)都擁有管理功能，并且能夠被第三方管理軟件所管理?？删W(wǎng)管交換機(jī)借助如VLAN、擴(kuò)展樹、QoS、端口聚合等，用于實(shí)現(xiàn)廣播域的劃分、冗余鏈路的智能選擇、服務(wù)質(zhì)量控制，以及將若干端口綁定在一起從而成倍地增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，從而適應(yīng)大中型網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)控制和網(wǎng)絡(luò)管理的需要。

673.2交換機(jī)的選擇策略3.2.1核心交換機(jī)的選擇1.擴(kuò)展能力2.性能參數(shù)3.VLAN支持4.三層交換5.