淺析網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的連接策略

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的連接策略〔圖〕【IT１６８專(zhuān)稿】網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大致分為集線設(shè)備和路由設(shè)備兩類(lèi)，而集線設(shè)備又劃分為集線器和交換機(jī)。當(dāng)然，交換機(jī)又可根據(jù)性能劃分為多個(gè)類(lèi)別。雖然不同網(wǎng)絡(luò)所采用的設(shè)備千差萬(wàn)別，拓樸構(gòu)造也并不一樣，但集線器與交換機(jī)的連接，以及不同性能交換機(jī)之間的連接所遵循的策略卻是一樣的。

一、交換機(jī)連接策略

交換機(jī)的種類(lèi)非常多，不同類(lèi)型的交換機(jī)之間在連接時(shí)，應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性地采用遵循不同的連接策略，以獲得最正確的網(wǎng)絡(luò)性能。

１.不對(duì)稱(chēng)交換網(wǎng)絡(luò)連接策略

所謂不對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)，是指由不對(duì)稱(chēng)交換機(jī)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)。那么不對(duì)稱(chēng)交換機(jī)，那么是指交換機(jī)擁有不同速率的端口，或者是１０Mbps和１００Mbps，或者是１００Mbps和１０００Mbps。通常情況下，高速端口用于連接其他交換機(jī)或效勞器，而低速率端口那么用于直接連接計(jì)算機(jī)或集線器〔如圖１所示〕。該連接方式同時(shí)解決了設(shè)備之間以及效勞器與設(shè)備之間的連接瓶頸，充分考慮了效勞器的特殊地位，通過(guò)增加效勞器連接帶寬，可有效地防止效勞器端口擁塞的問(wèn)題，同時(shí)，由于交換機(jī)之間通過(guò)高速端口通訊，可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的計(jì)算機(jī)都平等地享有對(duì)效勞器的訪問(wèn)權(quán)限.

２.對(duì)稱(chēng)交換網(wǎng)絡(luò)連接策略

所謂對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)，是指由對(duì)稱(chēng)交換機(jī)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)。對(duì)稱(chēng)交換機(jī)，是指交換機(jī)所有端口擁有一樣的傳輸速率。對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)的連接策略非常簡(jiǎn)單，就是選擇其中一臺(tái)交換機(jī)作為中心交換機(jī)，然后，將其他所有被頻繁訪問(wèn)的設(shè)備，如其他交換機(jī)、效勞器、打印機(jī)等，都連接至該交換機(jī)，而其他設(shè)備那么連接至其他交換機(jī)〔如圖２所示〕。由于所有端口只需一次交換即可實(shí)現(xiàn)與頻繁訪問(wèn)的設(shè)備的連接，因此，大幅度地提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。需要注意的是，在該拓樸構(gòu)造中，對(duì)中心交換機(jī)性能的要求比較高。如果中心交換機(jī)的背板帶寬和轉(zhuǎn)發(fā)速率較差，那么，將會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通訊效率。

３.不同性能交換機(jī)連接策略

從交換機(jī)背板帶寬和轉(zhuǎn)發(fā)速率上看，交換機(jī)之間的性能區(qū)別很大。性能最高的交換機(jī)〔通常是三層交換機(jī)〕作為中心交換機(jī)〔或企業(yè)交換機(jī)〕位于網(wǎng)絡(luò)的中心位置，用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中不同子網(wǎng)之間數(shù)據(jù)交換；性能稍遜的交換機(jī)〔可以是三層交換機(jī)〕作為骨干交換機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)某一網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)之間的交換；性能最差的交換機(jī)作為工作組交換機(jī)，用于直接連接至桌面計(jì)算機(jī)，為用戶直接提供網(wǎng)絡(luò)接入，如圖３所示。二、共享網(wǎng)絡(luò)連接策略

所謂共享網(wǎng)絡(luò)，是指由全部集線器構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)。在共享網(wǎng)絡(luò)中，所有端口共享集線器的連接帶寬，并且處于同一碰撞域，因此，在網(wǎng)絡(luò)用戶較多且通訊量較大的情況下，通訊效率極其低下。所以，當(dāng)計(jì)算機(jī)數(shù)量較多時(shí)，建議構(gòu)建交換式網(wǎng)絡(luò)，或利用交換機(jī)作中心設(shè)備構(gòu)建混合網(wǎng)絡(luò)。

１.１０Base-T共享網(wǎng)絡(luò)連接策略

〔１〕１０Base-T共享網(wǎng)絡(luò)的５-４-３規(guī)那么

雖然經(jīng)過(guò)集線器的放大后，信號(hào)可以傳輸?shù)礁h(yuǎn)的距離，那么，是不是可以將這個(gè)距離延伸到很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的距離，從而根據(jù)自己的需要隨意擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)直徑呢？不是的，凡事都有個(gè)限度，集線器間的級(jí)聯(lián)也不能無(wú)休止的進(jìn)展下去，１０Base-T網(wǎng)絡(luò)的范圍也不能無(wú)限制地?cái)U(kuò)大。否那么，將由于經(jīng)過(guò)的集線設(shè)備太多，到達(dá)目的地的距離太遠(yuǎn)，信號(hào)傳輸所使用的時(shí)間太長(zhǎng)，使發(fā)送數(shù)據(jù)的源計(jì)算機(jī)誤認(rèn)為信號(hào)無(wú)法到達(dá)，從而導(dǎo)致通訊失敗。那么，經(jīng)過(guò)多少集線器，或者說(shuō)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)的距離是被允許的呢？換句話說(shuō)，什么樣的拓樸構(gòu)造是１０Base-T網(wǎng)絡(luò)認(rèn)為可以忍受的呢？這就是５-４-３規(guī)那么。不過(guò)，需要注意的是，該規(guī)那么只適用于單純由集線器而組建的１０Base-T共享式網(wǎng)絡(luò)，而由交換機(jī)所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)，并不遵循這一規(guī)那么。

所謂５-４-３規(guī)那么，是指任意兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間最多不能超過(guò)５段線〔既包括集線器到集線器的連接線纜，也包括集線器到計(jì)算機(jī)間的連接線纜〕和４臺(tái)集線器，并且只能有３臺(tái)集線器直接與計(jì)算機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接。如圖４所示即為１０Base-T網(wǎng)絡(luò)所允許的最大拓樸構(gòu)造，以及所能級(jí)聯(lián)的集線器層數(shù)。其中，Hub４是網(wǎng)絡(luò)中唯一不能與計(jì)算機(jī)直接連接的集線器。

事實(shí)上，許多人為了連接方便而在集線器間采用了過(guò)多的級(jí)聯(lián)〔在搭建大型機(jī)房時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)〕，使集線器級(jí)聯(lián)的層數(shù)到達(dá)４層〔如圖５所示〕，雖然計(jì)算機(jī)之間的連接沒(méi)有超過(guò)５段線和４臺(tái)集線器，但由于所有的集線器都連接了計(jì)算機(jī)，依然仍違反了１０Base-T網(wǎng)絡(luò)５-４-３規(guī)那么中只有３臺(tái)集線器可以直接連接計(jì)算機(jī)的規(guī)定，從而造成網(wǎng)絡(luò)通訊的失敗。在這種情況下，如果不了解或不熟悉５-４-３規(guī)那么，恐怕將無(wú)從下手去判斷和排除網(wǎng)絡(luò)故障，將一直會(huì)為“一切都是好好的，可為什么就是不通？〞的問(wèn)題而困擾，而這也正是我們?yōu)槭裁匆谶@里介紹“古董級(jí)〞的５-４-３規(guī)那么的初衷。〔２〕１０Base-T共享網(wǎng)絡(luò)的連接策略

１０Base-T共享網(wǎng)絡(luò)通常只適用于小型網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)數(shù)量通常不應(yīng)當(dāng)多于５０臺(tái)。事實(shí)上，集線器的端口數(shù)量通常都比較少，市面上的１０Base-T集線器通常為１６口。因此，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的計(jì)算機(jī)數(shù)量多于１６臺(tái)計(jì)算機(jī)時(shí)，就必須采用級(jí)聯(lián)的方式以成倍地?cái)U(kuò)展端口。由于兩臺(tái)集線器之間的連接需要占用兩個(gè)端口，因此，當(dāng)計(jì)算所需要的集線器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將集線器連接所需要的端口數(shù)量考慮在內(nèi)。

集線器連接時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量選用一臺(tái)端口數(shù)量較多的集線器作為中心集線器，然后，將其他所有集線器和效勞器均連接至該中心集線器〔如圖６所示〕，從而確保不會(huì)違反５-４-３規(guī)那么，并便于故障的判斷和排除，并有利于對(duì)網(wǎng)絡(luò)的管理。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他計(jì)算機(jī)可以就近直接連接在各集線器上。由于集線器間、集線器與計(jì)算機(jī)之間的連接距離均可達(dá)１００米，因此，該拓樸策略的網(wǎng)絡(luò)直徑最大可達(dá)３００米，對(duì)于小型網(wǎng)絡(luò)而言已經(jīng)綽綽有余了.

如果網(wǎng)絡(luò)直徑確實(shí)大于３００米，也可以再級(jí)聯(lián)一級(jí)集線器，從而使網(wǎng)絡(luò)直徑擴(kuò)大至４００米〔如圖７所示〕。但是，需要注意的是，作為中心連接設(shè)備的集線器不能直接連接任何計(jì)算機(jī)或效勞器。更大的網(wǎng)絡(luò)直徑，建議選用光纜及光纖設(shè)備或選用交換設(shè)備，此時(shí)由１０Base-T集線器構(gòu)建的共享網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能再滿足需要了。２.１００Base-TX共享網(wǎng)絡(luò)連接策略

〔１〕１００Base-TX共享網(wǎng)絡(luò)規(guī)那么

快速以太網(wǎng)規(guī)那么也是僅適用于單純由集線器所組成的共享式網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中參加交換機(jī)作為集線設(shè)備后，由于將分隔原有的網(wǎng)段，所以，只是在每一個(gè)網(wǎng)段中適用該規(guī)那么，而不是在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中適用該規(guī)那么。這么說(shuō)吧，每個(gè)交換機(jī)端口就是一個(gè)網(wǎng)段，但凡級(jí)聯(lián)至同一端口的所有集線器都處于同一網(wǎng)段，這些集線器的拓樸構(gòu)造必須遵循快速以太網(wǎng)的規(guī)那么。同樣，級(jí)聯(lián)至另一端口的所有集線器也都處于另一網(wǎng)段，那些集線器的拓樸構(gòu)造同樣要遵循快速以太網(wǎng)的規(guī)那么。對(duì)于分別連接至交換機(jī)不同端口的集線器而言，彼此之間那么無(wú)需遵循該規(guī)那么。

１００Base-TX快速以太網(wǎng)規(guī)那么如下：

所有雙絞線的長(zhǎng)度不能超過(guò)１００米。

一個(gè)單獨(dú)的快速以太網(wǎng)可以有一至兩個(gè)II類(lèi)集線器?；蛘哒f(shuō)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不能擁有三個(gè)或三個(gè)以上相互連接的II類(lèi)集線器。

連接II類(lèi)集線器的上行鏈路電纜長(zhǎng)度必須在５米以下。

一個(gè)單獨(dú)的快速以太網(wǎng)只能有一個(gè)I類(lèi)集線器。

I類(lèi)和II類(lèi)集線器在同一快速以太網(wǎng)中不能同時(shí)使用。

由于堆疊后的集線器堆?？梢暈橐粋€(gè)集線器，因此，如果需要提供多端口時(shí)，可采用堆疊的方式來(lái)解決這一矛盾。另外，也可采用以交換機(jī)作為中心節(jié)點(diǎn)的方式，把每個(gè)集線器分別連接至交換機(jī)的一個(gè)端口。

〔２〕１００Base-TX共享網(wǎng)絡(luò)連接策略

１００Base-TX共享網(wǎng)絡(luò)的拓樸構(gòu)造非常簡(jiǎn)單，如果使用I類(lèi)１００Base-TX集線器，那么，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)只能有一臺(tái)集線器〔如圖８所示〕。由于集線器之間不能級(jí)聯(lián)，而且集線器的端口數(shù)量最大為２４口，因此，由I類(lèi)１００Base-TX集線器構(gòu)建的共享網(wǎng)絡(luò)，無(wú)論是計(jì)算機(jī)的數(shù)量〔最多２４臺(tái)〕還是網(wǎng)絡(luò)直徑〔最大２００米〕都非常有限。

如果使用II類(lèi)１００Base-TX集線器，那么，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)只能有兩臺(tái)集線器〔如圖９所示〕，集線器之間通過(guò)雙絞線級(jí)聯(lián)，并且長(zhǎng)度不超過(guò)５米。由于只能連接兩臺(tái)集線器米，而且集線器的端口數(shù)量最大為２４口，因此，由II類(lèi)１００Base-TX集線器構(gòu)建的共享網(wǎng)絡(luò)所能容納的計(jì)算機(jī)數(shù)量仍然非常有限〔最多４６臺(tái)〕。另外，由于，級(jí)聯(lián)線不能超過(guò)５米，因此，就網(wǎng)絡(luò)直徑而言，網(wǎng)絡(luò)直徑仍然非常有限〔最大２０５米〕。

既然每個(gè)網(wǎng)段內(nèi)只允許有一至兩臺(tái)集線器，而且每臺(tái)集線器所能夠提供的端口數(shù)量都是有限的，那么，當(dāng)計(jì)算機(jī)數(shù)量多于集線器所能夠提供的最多端口時(shí)，應(yīng)當(dāng)怎么辦呢？答案只有一個(gè)，那就是堆疊。也就是說(shuō)，當(dāng)必須使用２臺(tái)以上的集線器時(shí)，可以使用專(zhuān)門(mén)的堆疊電纜〔如３Com產(chǎn)品〕或普通的雙絞線將其堆疊起來(lái)，將它做為一個(gè)設(shè)備來(lái)管理和使用。當(dāng)然，堆疊的前提是必須選擇可堆疊快速以太網(wǎng)集線器。

不過(guò)，問(wèn)題依然沒(méi)有得到完全解決，那就是，雙絞線快速以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)直徑最大為２００米，這無(wú)疑也在很大程度上限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和范圍。也就是說(shuō)，由快速以太網(wǎng)集線器作為集線設(shè)備而組建的局域網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的最大跨度為２００米，而且每臺(tái)計(jì)算機(jī)距離集線器最遠(yuǎn)不得超過(guò)１００米。這個(gè)問(wèn)題在由雙絞線構(gòu)建的共享式網(wǎng)絡(luò)中無(wú)法得到解決。因此，必須把思路再放寬些。解決這個(gè)問(wèn)題最廉價(jià)的方式就是使用交換設(shè)備。即通過(guò)將集線器級(jí)聯(lián)到交換機(jī)的方式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)端口成倍的擴(kuò)大和網(wǎng)絡(luò)直徑的進(jìn)一步擴(kuò)大。３.１００Base-TX與１０Base-T混合共享網(wǎng)絡(luò)

需要注意的是，真正意義上的１００Base-TX集線器與１０Base-T集線器是無(wú)法連接在一起的。如果大家留意一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)，即使能夠同時(shí)接入１０Base-T與１００Base-TX設(shè)備的集線器，也是被稱(chēng)為１０Mbps和１００Mbps雙速集線器，而不是像交換機(jī)那樣被稱(chēng)為１０/１００Mbps自適應(yīng)交換機(jī)。因此，假設(shè)欲實(shí)現(xiàn)１０Mbps共享網(wǎng)絡(luò)與１００Mbps共享網(wǎng)絡(luò)的連接，就必須借助于１０/１００Mbps雙速集線器〔如圖１０所示〕，即以雙速集線器作為網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)備，其他１０Mbps集線器、１００Mbps集線器均連接至該集線器，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中１０Mbps設(shè)備與１００Mbps設(shè)備之間的互連互通。

１０/１００Mbps雙速集線器內(nèi)置的１０/１００Mbps交換模塊可實(shí)現(xiàn)１０Mbps和１００Mbps網(wǎng)段的橋接，使用戶簡(jiǎn)單易行地從１０Mbps以太網(wǎng)轉(zhuǎn)移至１００Mbps以太網(wǎng)。集線器的每個(gè)端口都可自動(dòng)檢測(cè)所連接設(shè)備的運(yùn)行速率，并在１０Mbps以太網(wǎng)和１００Mbps以太網(wǎng)間確定端口的運(yùn)行速度，之后，端口被連接到兩個(gè)內(nèi)置集線器之一，一個(gè)集線器在１００Mbps以太網(wǎng)下運(yùn)行，另一個(gè)那么在１０Mbps以太網(wǎng)下運(yùn)行。在常規(guī)狀態(tài)下，以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)集線器上，雙速集線器端口只以半雙工模式運(yùn)行。雙速集線器允許以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)設(shè)備在同一網(wǎng)絡(luò)中相互連接，用戶不必了解設(shè)備在以何種速率運(yùn)行，利用快速以太網(wǎng)網(wǎng)卡，那么這些設(shè)備將以１００Mbps連接到雙速集線器上，在快速以太網(wǎng)網(wǎng)卡可以使用的網(wǎng)絡(luò)，仍可以連接到１０Mbps集線器上。三、混合網(wǎng)絡(luò)連接策略

所謂混合網(wǎng)絡(luò)，是指在網(wǎng)絡(luò)中既有交換機(jī)也有集線器，由交換機(jī)和集線器混合構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)。由于交換機(jī)擁有較高的傳輸帶寬和傳輸效率，因此，在混合網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)當(dāng)把其中一臺(tái)性能最好的交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)的中心，其他交換機(jī)、集線器、效勞器、打印機(jī)等設(shè)備都連接至該交換機(jī)，而普通計(jì)算機(jī)那么連接至集線器〔如圖１１所示〕。

該方式以交換機(jī)端口將各集線器的碰撞域分割開(kāi)來(lái)，有效地減少了網(wǎng)絡(luò)碰撞沖突，大幅度提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。由于效勞器和打印機(jī)等各用戶頻繁訪問(wèn)的設(shè)備都連接至交換端口，擁有較高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，從而解決了網(wǎng)絡(luò)的傳輸瓶頸。四、效勞器連接策略

規(guī)模稍大一些的網(wǎng)絡(luò)通常都擁有專(zhuān)用效勞器。由于效勞器通常為網(wǎng)絡(luò)中的所有用戶提供效勞，特別是Internet連接共享效勞器、文件效勞器和打印效勞器，用戶對(duì)效勞器訪問(wèn)的次數(shù)和頻率，肯定遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)其他計(jì)算機(jī)的訪問(wèn)，因此，與效勞器的連接往往就會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸，既無(wú)法響應(yīng)眾多并發(fā)用戶對(duì)效勞器的訪問(wèn)，又無(wú)法及時(shí)傳輸用戶上傳和下載的數(shù)據(jù)。

在連接效勞器時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循以下策略：

第一，效勞器應(yīng)當(dāng)與中心集線設(shè)備連接在一起。無(wú)論中心