交換機(jī)之間連接技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)介紹

word格式-可編輯-感謝下載支持交換機(jī)級(jí)聯(lián)、堆疊、集群技術(shù)介紹交換機(jī)應(yīng)該是網(wǎng)絡(luò)中最常見的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，不論是企業(yè)還是家庭用戶，對(duì)交換機(jī)應(yīng)該都不陌生。特別是對(duì)于企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)管理員來說，不論高端還是低端，交換機(jī)絕對(duì)是網(wǎng)絡(luò)中非常重要的設(shè)備，并且數(shù)量較多，因此對(duì)于交換機(jī)之間的連接我們有必要搞清楚。最簡單的局域網(wǎng)(LAN)通常由一臺(tái)集線器(或交換機(jī))和若干臺(tái)微機(jī)組成。隨著計(jì)算機(jī)數(shù)量的增加、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，在越來越多的局域網(wǎng)環(huán)境中，交換機(jī)取代了集線器，多臺(tái)交換機(jī)互連取代了單臺(tái)交換機(jī)。在多交換機(jī)的局域網(wǎng)環(huán)境中，交換機(jī)的級(jí)聯(lián)、堆疊和集群是3種重要的技術(shù)。級(jí)聯(lián)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)交換機(jī)之間的互連；堆疊技術(shù)可以將多臺(tái)交換機(jī)組成一個(gè)單元，從而提高更大的端口密度和更高的性能；集群技術(shù)可以將相互連接的多臺(tái)交換機(jī)作為一個(gè)邏輯設(shè)備進(jìn)行管理，從而大大降低了網(wǎng)絡(luò)管理成本，簡化管理操作?？紤]到局域網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，因此本文提高的局域網(wǎng)，如無特別指出均指10BaseT、100BaseT(F)、lOOOBaseT(F)的交換式以太網(wǎng)。一、級(jí)聯(lián)級(jí)聯(lián)可以定義為兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的交換機(jī)通過一定的方式相互連接。根據(jù)需要，多臺(tái)交換機(jī)可以以多種方式進(jìn)行級(jí)聯(lián)。在較大的局域網(wǎng)例如園區(qū)網(wǎng)(校園網(wǎng))中，多臺(tái)交換機(jī)按照性能和用途一般形成總線型、樹型或星型的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。城域網(wǎng)是交換機(jī)級(jí)聯(lián)的極好例子。目前各地電信部門已經(jīng)建成了許多市地級(jí)的寬帶IP城域網(wǎng)。這些寬帶城域網(wǎng)自上向下一般分為3個(gè)層次：核心層、匯聚層、接入層。核心層一般采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)，匯聚層采用1OOOM/1OOM以太網(wǎng)技術(shù)，接入層采用1OOM/1OM以太網(wǎng)技術(shù)，所謂〃千兆到大樓，百兆到樓層，十兆到桌面"。這種結(jié)構(gòu)的寬帶城域網(wǎng)實(shí)際上就是由各層次的許多臺(tái)交換機(jī)級(jí)聯(lián)而成的。核心交換機(jī)(或路由器)下連若干臺(tái)匯聚交換機(jī)，匯聚交換機(jī)下聯(lián)若干臺(tái)小區(qū)中心交換機(jī)，小區(qū)中心交換機(jī)下連若干臺(tái)樓宇交換機(jī)，樓宇交換機(jī)下連若干臺(tái)樓層(或單元)交換機(jī)(或集線器)。交換機(jī)間一般是通過普通用戶端口進(jìn)行級(jí)聯(lián)，有些交換機(jī)則提供了專門的級(jí)聯(lián)端口(UplinkPort)。這兩種端口的區(qū)別僅僅在于普通端口符合MDI標(biāo)準(zhǔn)，而級(jí)聯(lián)端口(或稱上行口)符合MDIX標(biāo)準(zhǔn)。由此導(dǎo)致了兩種方式下接線方式度不同：當(dāng)兩臺(tái)交換機(jī)都通過普通端口級(jí)聯(lián)時(shí)，端口間電纜采用直通電纜(StraightThrourhCable)；當(dāng)且僅當(dāng)中一臺(tái)通過級(jí)聯(lián)端口時(shí)，采用交叉電纜(CrossoverCable)。為了方便進(jìn)行級(jí)聯(lián)，某些交換機(jī)上提供一個(gè)兩用端口，可以通過開關(guān)或管理軟件將其設(shè)置為MDI或MDIX方式。更進(jìn)一步，某些交換機(jī)上全部或部分端口具有MDI/MDIX自校準(zhǔn)功能，可以自動(dòng)區(qū)分網(wǎng)線類型，進(jìn)行級(jí)聯(lián)時(shí)更加方便。用交換機(jī)進(jìn)行級(jí)聯(lián)時(shí)要注意以下幾個(gè)問題。原則上任何廠家、任何型號(hào)的以太網(wǎng)交換機(jī)均可進(jìn)行級(jí)聯(lián)，但也不排除一些特殊情況下兩臺(tái)交換機(jī)無法進(jìn)行級(jí)聯(lián)。交換機(jī)間級(jí)聯(lián)的層數(shù)是有一定限度的。成功實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)的最根本原則就是任意兩站點(diǎn)之間的距離不能超過媒體段的最大跨度。多臺(tái)交換機(jī)級(jí)聯(lián)時(shí)，應(yīng)wordword格式-可編輯-感謝下載支持保證它們都支持生成樹（Spanning-Tree）協(xié)議，既要防止網(wǎng)內(nèi)出現(xiàn)環(huán)路，又要允許冗余鏈路存在。進(jìn)行級(jí)聯(lián)時(shí)，應(yīng)該盡力保證交換機(jī)間中繼鏈路具有足夠的帶寬，為此可采用全雙工技術(shù)和鏈路匯聚技術(shù)。交換機(jī)端口采用全雙工技術(shù)后，不但相應(yīng)端口的吞吐量加倍，而且交換機(jī)間中繼距離大大增加，使得異地分布、距離較遠(yuǎn)的多臺(tái)交換機(jī)級(jí)聯(lián)成為可能。鏈路匯聚也叫端口匯聚、端口捆綁、鏈路擴(kuò)容組合，由IEEE802.3ad標(biāo)準(zhǔn)定義。即兩臺(tái)設(shè)備之間通過兩個(gè)以上的同種類型的端口并進(jìn)行連接，同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，以便提供更高的帶寬、更好的冗余度以及實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。鏈路匯聚技術(shù)不但可以提供交換機(jī)間的高速連接，還可以為交換機(jī)和服務(wù)器之間的連接提供高速通道。需要注意的是，并非所有類型的交換機(jī)都支持這兩種技術(shù)。二、堆疊堆疊是指將一臺(tái)以上的交換機(jī)組合起來共同工作，以便在有限的空間內(nèi)提供盡可能多的端口。多臺(tái)交換機(jī)經(jīng)過堆疊形成一個(gè)堆疊單元。可堆疊的交換機(jī)性能指標(biāo)中有一個(gè)"最大可堆疊數(shù)"的參數(shù)，它是指一個(gè)堆疊單元中所能堆疊的最大交換機(jī)數(shù)，代表一個(gè)堆疊單元中所能提供的最大端口密度。堆疊與級(jí)聯(lián)這兩個(gè)概念既有區(qū)別又有聯(lián)系。堆疊可以看作是級(jí)聯(lián)的一種特殊形勢。它們的不同之處在于：級(jí)聯(lián)的交換機(jī)之間可以相距很遠(yuǎn)（在媒體許可范圍內(nèi)），而一個(gè)堆疊單元內(nèi)的多臺(tái)交換機(jī)之間的距離非常近，一般不超過幾米；級(jí)聯(lián)一般采用普通端口，而堆疊一般采用專用的堆疊模塊和堆疊電纜。一般來說，不同廠家、不同型號(hào)的交換機(jī)可以互相級(jí)聯(lián)，堆疊則不同，它必須在可堆疊的同類型交換機(jī)（至少應(yīng)該是同一廠家的交換機(jī)）之間進(jìn)行；級(jí)聯(lián)僅僅是交換機(jī)之間的簡單連接，堆疊則是將整個(gè)堆疊單元作為一臺(tái)交換機(jī)來使用，這不但意味著端口密度的增加，而且意味著系統(tǒng)帶寬的加寬。目前，市場上的主流交換機(jī)可以細(xì)分為可堆疊型和非堆疊型兩大類。而號(hào)稱可以堆疊的交換機(jī)中，又有虛擬堆疊和真正堆疊之分。所謂的虛擬堆疊，實(shí)際就是交換機(jī)之間的級(jí)聯(lián)。交換機(jī)并不是通過專用堆疊模塊和堆疊電纜，而是通過FastEthernet端口或GigaEthernet端口進(jìn)行堆疊，實(shí)際上這是一種變相的級(jí)聯(lián)。即便如此，虛擬堆疊的多臺(tái)交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)可以作為一個(gè)邏輯設(shè)備進(jìn)行管理，從而使網(wǎng)絡(luò)管理變得簡單起來。真正意義上的堆疊應(yīng)該滿足：采用專用堆疊模塊和堆疊總線進(jìn)行堆疊，不占用網(wǎng)絡(luò)端口；多臺(tái)交換機(jī)堆疊后，具有足夠的系統(tǒng)帶寬，從而保證堆疊后每個(gè)端口仍能達(dá)到線速交換；多臺(tái)交換機(jī)堆疊后，VLAN等功能不受影響。目前市場上有相當(dāng)一部分可堆疊的交換機(jī)屬于虛擬堆疊類型而非真正堆疊類型。很顯然，真正意義上的堆疊比虛擬堆疊在性能上要高出許多，但采用虛擬堆疊至少有兩個(gè)好處:虛擬堆疊往往采用標(biāo)準(zhǔn)FastEthernet或GigaEthernet作為堆疊總線，易于實(shí)現(xiàn)，成本較低；堆疊端口可以作為普通端口使用，有利于保護(hù)用戶投資。采用標(biāo)準(zhǔn)FastEthernet或GigaEthernet端口實(shí)現(xiàn)虛擬堆疊，可以大大延伸堆疊的范圍，使得堆疊不再局限于一個(gè)機(jī)柜之內(nèi)。堆疊可以大大提高交換機(jī)端口密度和性能。堆疊單元具有足以匹敵大型機(jī)架式交換機(jī)的端口密度和性能，而投資卻比機(jī)架式交換機(jī)便宜得多，實(shí)現(xiàn)起來也靈活得多。這就是堆疊得優(yōu)勢所在。機(jī)架式交換機(jī)可以說是堆疊發(fā)展到更高階段得產(chǎn)物。機(jī)架式交換機(jī)一般屬于部門以上級(jí)別得交換機(jī),它有多個(gè)插槽，端口密度大，支持多種網(wǎng)絡(luò)類型，擴(kuò)展性較好，處理能力強(qiáng)，但價(jià)格昂貴。三、集群所謂集群，就是將多臺(tái)互相連接（級(jí)聯(lián)或堆疊）的交換機(jī)作為一臺(tái)邏輯設(shè)備進(jìn)行管理。集群中，一般只有一臺(tái)起管理作用的交換機(jī)，稱為命令交換機(jī)，它可以管理若干臺(tái)其他交換機(jī)。在網(wǎng)絡(luò)中，這些交換機(jī)只需要占用一個(gè)IP地址（僅命令交換機(jī)需要），節(jié)約了寶貴的IP地址。在命令交換機(jī)統(tǒng)一管理下，集群中多臺(tái)交換機(jī)協(xié)同工作，大大降低管理強(qiáng)度。例如，管理員只需要通過命令交換機(jī)就可以對(duì)集群中所有交換機(jī)進(jìn)行版本升級(jí)。集群技術(shù)給網(wǎng)絡(luò)管理工作帶來的好處是毋庸置疑的。但要使用這項(xiàng)技術(shù)，應(yīng)當(dāng)注意到，不同廠家對(duì)集群有不同的實(shí)現(xiàn)方案，一般廠家都是采用專有協(xié)議實(shí)現(xiàn)集群的。這就決定了集群技術(shù)有其局限性。不同廠家的交換機(jī)可以級(jí)聯(lián)，但不能集群。即使同一廠家的交換機(jī)，也只有指定的型號(hào)才能實(shí)現(xiàn)集群。如CISCO3500XL系列就只能與1900、2800、2900XL系列實(shí)現(xiàn)集群。交換機(jī)的級(jí)聯(lián)、堆疊、集群這3種技術(shù)既有區(qū)別又有聯(lián)系。級(jí)聯(lián)和堆疊是實(shí)現(xiàn)集群的前提，集群是級(jí)聯(lián)和堆疊的目的；級(jí)聯(lián)和堆疊是基于硬件實(shí)現(xiàn)的；集群是基于軟件實(shí)現(xiàn)的；級(jí)聯(lián)和堆疊有時(shí)很相似尤其是級(jí)聯(lián)和虛擬堆疊），有時(shí)則差別很大（級(jí)聯(lián)和真正的堆疊）。隨著局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的發(fā)展，上述三種技術(shù)必將得到越來越廣泛的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)設(shè)備的級(jí)聯(lián)（圖解）一、雙絞線端口的級(jí)聯(lián)級(jí)聯(lián)既可使用普通端口也可使用特殊的MDI-II端口。當(dāng)相互級(jí)聯(lián)的兩個(gè)端口分別為普通端口（即MDI-X）端口和MDI-II端口時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用直通電纜。當(dāng)相互級(jí)聯(lián)的兩個(gè)端口均為普通端口（即MDI-X）或均為MDI-II端口時(shí)，則應(yīng)當(dāng)使用交叉電纜。無論是10Base-T以太網(wǎng)、100Base-TX快速以太網(wǎng)還是1000Base-T千兆以太網(wǎng)，級(jí)聯(lián)交換機(jī)所使用的電纜長度均可達(dá)到100米，這個(gè)長度與交換機(jī)到計(jì)算機(jī)之間長度完全相同。因此，級(jí)聯(lián)除了能夠擴(kuò)充端口數(shù)量外，另外一個(gè)用途就是快速延伸網(wǎng)絡(luò)直徑。當(dāng)有4臺(tái)交換機(jī)級(jí)聯(lián)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)跨度就可以達(dá)到500米。這樣的距離對(duì)于位于同一座建筑物內(nèi)的小型網(wǎng)絡(luò)而言已經(jīng)足夠了！1.使用Uplink端口級(jí)聯(lián)現(xiàn)在，越來越多交換機(jī)（Cisco交換機(jī)除外）提供了Uplink端口（如圖1所示），使得交換機(jī)之間的連接變得更加簡單。圖1Uplink端口word格式-可編輯-感謝下載支持Uplink端口是專門用于與其他交換機(jī)連接的端口，可利用直通跳線將該端口連接至其他交換機(jī)的除Uplink端口外的任意端口（如圖2所示），這種連接方式跟計(jì)算機(jī)與交換機(jī)之間的連接完全相同。需要注意的是，有些品牌的交換機(jī)（如3Com）使用一個(gè)普通端口兼作Uplink端口，并利用一個(gè)開關(guān)（MDI/MDI-X轉(zhuǎn)換開關(guān)）在兩種類型間進(jìn)行切換。0Hp]|：Bk<0圖2利用交叉線通過普通端口級(jí)聯(lián)交換機(jī)二、光纖端口的級(jí)聯(lián)由于光纖端口的價(jià)格仍然非常昂貴，所以，光纖主要被用于核心交換機(jī)和骨干交換機(jī)之間連接，或被用于骨干交換機(jī)之間的級(jí)聯(lián)。需要注意的是，光纖端口均沒有堆疊的能力，只能被用于級(jí)聯(lián)。1.光纖跳線的交叉連接所有交換機(jī)的光纖端口都是2個(gè)，分別是一發(fā)一收。當(dāng)然，光纖跳線也必須是2根，否則端口之間將無法進(jìn)行通訊。當(dāng)交換機(jī)通過光纖端口級(jí)聯(lián)時(shí)，必須將光纖跳線兩端的收發(fā)對(duì)調(diào)，當(dāng)一端接"收"時(shí)，另一端接“發(fā)”。同理，當(dāng)一端接“發(fā)"時(shí)，另一端接“收"（如圖4所示）。令人欣慰的是，CiscoGBIC光纖模塊都標(biāo)記有收發(fā)標(biāo)志，左側(cè)向內(nèi)的箭頭表示“收”，右側(cè)向外的箭頭表示"發(fā)”。如果光纖跳線的兩端均連接"收”或“發(fā)”，則該端口的LED指示燈不亮，表示該連接為失敗。只有當(dāng)光纖端口連接成功后,LED指示燈才轉(zhuǎn)為綠色。圖3光纖端口的級(jí)聯(lián)同樣，當(dāng)骨干交換機(jī)連接至核心交換機(jī)時(shí)，光纖的收發(fā)端口之間也必須交叉連接（如圖所示）。圖4核心交換機(jī)與骨干交換機(jī)的連接2.光纖跳線及光纖端口類型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，也就是說，如果綜合布線時(shí)使用的多模光纖，那么，交換機(jī)的光纖接口就必須執(zhí)行1000Base-SX標(biāo)準(zhǔn)，也必須使用多模光纖跳線；如果綜合布線時(shí)使用的單模光纖，那么，交換機(jī)的光纖接口就必須執(zhí)word格式-可編輯-感謝下載支持行1000Base-LX/LH標(biāo)準(zhǔn)，也必須使用單模光纖跳線。需要注意的是，多模光纖有兩種類型，即62.5/125ym和50/125ym。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。另外，相互連接的光纖端口的類型必須完全相同，或者均為多模光纖端口，或者均為單模光纖端口。一端是多模光纖端口，而另一端是單模光纖端口，將無法連接在一起。3．傳輸速率與雙工模式與1000Base-T不同，1000Base-SX、1000Base-LX/LH和1000Base-ZX均不能支持自適應(yīng)，不同速率和雙工工作模式的端口將無法連接并通訊。因此，要求相互連接的光纖端口必須擁有完全相同的傳輸速率和雙工工作模式，既不可將1000Mbps的光纖端口與100Mbps的光纖端口連接在一起，也不可將全雙工模式的光纖端口與半雙工模式的光纖端口連接在一起，否則，將導(dǎo)致連通性故障。交換機(jī)應(yīng)該是網(wǎng)絡(luò)中最常見的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，不論是企業(yè)還是家庭用戶，對(duì)交換機(jī)應(yīng)該都不陌生。特別是對(duì)于企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)管理員來說，不論高端還是低端，交換機(jī)絕對(duì)是網(wǎng)絡(luò)中非常重要的設(shè)備，并且數(shù)量較多，因此對(duì)于交換機(jī)之間的連接我們有必要搞清楚。一、淺析連接原理參加過工程實(shí)施的也許知道交換機(jī)可以有兩種連接方式，那就是級(jí)聯(lián)(Uplink)和堆疊(Stack)。但是對(duì)于這兩種連接方式你又了解多少呢？下面逐一講解。級(jí)聯(lián)是最常見的連接方式，就是使用網(wǎng)線將兩個(gè)交換機(jī)進(jìn)行連接。連接的結(jié)果是，在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中它們?nèi)匀桓髯怨ぷ鳎匀皇莾蓚€(gè)獨(dú)立的交換機(jī)。堆疊是通過交換機(jī)的背板進(jìn)行連接的，是一種建立在芯片級(jí)上的連接。一般只有中、高端交換機(jī)才提供堆疊功能。并且需要專用的堆疊模塊和堆疊線纜。連接的結(jié)果是，在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)員來說，它們是一臺(tái)交換機(jī)，即兩臺(tái)24口的交換機(jī)堆疊以后，效果就相當(dāng)于一個(gè)48口的交換機(jī)。二、不同連接方式的優(yōu)缺點(diǎn)都是為了完成網(wǎng)絡(luò)的連接，為什么還要分級(jí)聯(lián)和堆疊呢？直接用網(wǎng)絡(luò)連接的級(jí)聯(lián)方式不是更方便嗎？為什么還需要堆疊呢？兩種連接方式的本質(zhì)是不一樣的，用來滿足不同的要求，當(dāng)然從一定程度上說，不能直接說哪一種連接方式好，而是根據(jù)實(shí)際需要、實(shí)際情況選擇不同的連接方式。級(jí)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)是可以延長網(wǎng)絡(luò)的距離，理論上可以通過雙絞線和多級(jí)的級(jí)聯(lián)方式無限遠(yuǎn)的延長網(wǎng)絡(luò)距離，級(jí)聯(lián)后，在網(wǎng)絡(luò)管理過程中仍然是多個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。另外級(jí)聯(lián)基本上不受設(shè)備的限制，不同廠家的設(shè)備可以任意級(jí)聯(lián)。級(jí)聯(lián)的缺點(diǎn)就是多個(gè)設(shè)備的級(jí)聯(lián)會(huì)產(chǎn)生級(jí)聯(lián)瓶頸。例如，兩個(gè)百兆交換機(jī)通過一根雙絞線級(jí)聯(lián)，這時(shí)它們的級(jí)聯(lián)帶寬是百兆，這樣不同交換機(jī)之間的計(jì)算機(jī)要通訊，都只能通過這百wordword格式-可編輯-感