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交換機的三種連接方式:級聯、堆疊和集群

信息來源:本站 日期:2019-03-15 

有小夥伴在後台詢問關于交換機的連接方式,說只找到了一篇跟級聯相關的文章:交換機堆疊、級聯圖解。不夠全面,希望能寫的更全面一些。這個是小編的疏忽了,家傳的高耐特品牌主打的就是交換機,我竟然沒有注意過這個問題,所以,小編會用大概2-3次的時間跟大家分享這方面的知識。

交换机的连接方式大家应该都知道,一共有三种,分别是:级联、堆叠和集群。今天, 我们先来介绍这三种连接方式及彼此间的区别。

交換機的級聯技術一般用來實現多台交換機之間的互相連接;堆疊技術用來將多台交換機組成一個單元,從而提高更大的端口密度和更高的性能;集群技術用來將相互連接的多台交換機作爲一個邏輯設備進行管理,從而降低網絡管理成本,簡化管理操作。

高耐特交换机産品图

1. 级联

級聯可以定義爲兩台或兩台以上的交換機通過一定的方式相互連接。根據需要,多台交換機可以以多種方式進行級聯。在較大的局域網例如校園網中,多台交換機按照性能和用途一般形成總線型、樹型或星型的級聯結構。

级联结构示意图

城域网是交换机级联的极好例子。目前各地电信部门已经建好了许多市地级的宽带IP城域网。这些大款城域网自上向下一般分为3个层次:核心层、汇聚层、接入层。核心层一般采用千兆以太网技术、汇聚层采用1000M/100M 以太网技术,接入层采用100M/10M 以太网技术,所谓 "千兆到大楼,百兆到楼层,十兆到桌面 " 。

这种结构的宽带城域网实际上就是由各层次的许多台交换机级联而成的。核心交換機(或路由器)下连若干台汇聚交换机,汇聚交换机下联若干台小区中心交换机,小区中心交换机下连若干台楼宇交换机,楼宇交换机下连若干台楼层(或单元)交换机(或集线器)。

交换机一般是通过普通用户端口进行级联,有些交换机则提供了专门的级联端口。这两种端口的区别仅仅在于普通端口符合MDI 标准,而级联端口 ( 或称上行口 ) 符合 MDIX标准。 由此导致了两种方式下接线方式不同: 当两台交换机都通过普通端口级联时, 端口间电缆采用直通电缆 (Straight Throurh Cable) ;当且仅当中一台通过级联端口时,采用交叉电缆(Crossover Cable) 。


为了方便进行级联,某些交换机上提供了一个两用端口(MDI 或 MDIX),可以通过开关或管理软件将其设置为MDI(MDI是正常的UTP或STP连接) 或 MDIX(连接器的发送和接收对是在内部反接的,这就使得不同的设备(如集线器-集线器或集电器-交换机),可以利用常规的UTP或STP电缆实现背靠背的级联)方式。更进一步,某些交换机上全部或部分端口具有 MDI/MDIX 自校准功能,可以自动区分网线类型,进行级联时更加方便。

進行級聯的時候需要注意,原則上任何廠家、任何型號的以太網交換機均可進行級聯,單頁不排除一些特殊情況下兩台交換機無法進行級聯。交換機間級聯的層數是有一定限度的。成功實現級聯的最根本原則就是任意兩站點之間的距離不能超過媒體段的最大跨度。多台交換機級聯時,應保證它們都支持生成樹協議,既要防止網內出現環路,又要允許冗余鏈路存在。

进行级联时,应该尽力保证交换机间的中继链路具有足够的带宽,为此可采用全双工技术和链路汇聚技术。交换机端口采用全双工技术后,不但相应端口的吞吐量加倍,而且交换机间终极距离大大增加,使得异地分布、距离较远的多台交换机级联成为可能。链路汇聚也叫端口汇聚、端口捆绑、链路扩容组合,由IEEE802.3ad 标准定义。即两台设备之间通过两个以上的同种类型端口并进行连接,同时传输数据,以便提供更高的带宽、更好的冗余度以及实现负载均衡。

需要注意的是,並非所有類型的交換機都支持這兩種技術。


2. 堆叠

堆疊是指將一台以上的交換機組合起來共同工作,以便在有限的空間內提供盡可能多的端口。

多台交換機經過堆疊形成一個堆疊單元,可堆疊的交換機性能指標中有一個“最大可堆疊數”,它指的就是一個堆疊單元中所能堆疊的最大交換機數,代表一個堆疊單元中多能提供的最大端口密度。

交换机堆叠示意图

堆疊與級聯這兩個概念既有區別又有聯系。堆疊可以看作是級聯的特殊情況。它們的不同之處在于:級聯的交換機之間可以相距很遠(在媒體許可範圍內),而一個堆疊單元內的多台交換機之間的距離非常近,一般不超過幾米;級聯一般采用普通端口,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、不同型號的交換機可以互相級聯,堆疊則不同,它必須在可堆疊的同類型交換機之間進行;級聯僅僅是交換機之間的簡單連接,堆疊則是將整個堆疊單元作爲一台交換機來使用,這不但意味著端口密度的增加,而且意味著系統帶寬的加寬。

目前,市场上的主流交换机可以细分为可堆叠型和非堆叠型两大类。而号称可以堆叠的交换机中,又有虚拟堆叠和真正堆叠之分。所谓的虚拟堆叠,实际就是交换机之间的级联。交换机并不是通过专用堆叠模块和堆叠电缆,而是通过Fast Ethernet 端口或 Giga Ethernet 端口进行堆叠,实际上就是一种变相的级联。即便如此,虚拟堆叠的多台交换机多台交换机在网络中已经可以作为一个逻辑设备进行管理,从而使网络管理变得简单起来。真正意义上的堆叠需要满足:采用专用堆叠模块和堆叠总线进行堆叠,不占用网络端口,多台交换机堆叠后,具有 足够的系统带宽 ,从而保证堆叠后每个端口仍能达到 线速交换 ;多台交换机堆叠后, VLAN等功能不受影响 。

目前市场上有相当一部分可堆叠的交换机属于虚拟堆叠类型而非真正堆叠类型。 很显然,真正意义上的堆叠比虚拟堆叠在性能上要高出许多,但采用虚拟堆叠至少有两个好处 :虚拟堆叠往往采用标准 Fast Ethernet 或 Giga Ethernet 作为堆叠总线, 易于实现,成本较低 ;堆叠端口可以作为普通端口使用, 有利于保护用户投资 。采用标准 Fast Ethernet 或 Giga Ethernet端口实现虚拟堆叠,可以 大大延伸堆叠的范围 ,使得堆叠不再局限于一个机柜之内。


堆叠可以大大提高交换机端口密度和性能。 堆叠单元具有足以匹敌大型机架式交换机的端口密度和性能, 而投资却比机架式交换机便宜得多 ,实现起来也灵活得多。 这就是堆叠的优势所在。

机架式交换机可以说是堆叠发展到更高阶段的产物。 机架式交换机一般属于部门以上级别得交换机,它有多个插槽,端口密度大,支持多种网络类型,扩展性较好,处理能力强,但价格昂贵。

交换机集群示意图

3. 集群

所謂集群,就是將多台互相連接(級聯或堆疊)的交換機作爲一台邏輯設備進行管理。急群衆,一般只有一台起到管理作用的交換機,成爲命令交換機,它可以管理若幹台其他交換機。在網絡中,這些交換機只需要占用一個IP地址節約了IP地址。在命令交換機統一管理下,集群中多台交換機協同工作,大大降低管理強度。

例如, 管理员只需要通过命令交换机就可以对集群中所有交换机进行版本升级。

集群技术给网络管理工作带来的好处是毋庸置疑的。 但要使用这项技术,应当注意到,不同厂家对集群有不同的实现方案, 一般厂家都是采用专有协议实现集群的 。这就决定了集群技术有其局限性。不同厂家的交换机可以级联,但不能集群。 即使同一厂家的交换机,也只有指定的型号才能实现集群 。

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