如何将多台交换机连接在一起?

2022-5-3

随着以太网的发展,以太网的监控和管理也越来越复杂。只有一个开关不能满足用户在某些时候的需求。然后人们会将多个交换机连接在一起。下面的内容将向您展示三种方法。

方法一:级联

级联是指两个或多个交换机以某种方式相互连接。多个交换机可以根据需要以各种方式级联。在校园网(campus network)等较大的局域网中,多台交换机一般根据其性能和使用情况形成总线拓扑、树形拓扑或星形拓扑的级联结构。

城域网(MAN)一般从上到下分为三个层次:核心层、汇聚层和接入层。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。

这种结构的宽带城域网实际上是由许多不同层次的交换机级联而成。几个汇聚交换机连接到核心交换机。然后汇聚交换机连接到几个小区中心交换机。小区中心交换机连接到几个楼宇交换机,楼宇交换机连接到几个楼层(或单元)交换机(或集线器)。

交换机一般通过普通用户端口级联,有些交换机提供特殊的级联端口(上行端口)。这两个端口的区别只是普通端口符合MDIX标准,而级联端口(或上游端口)符合MDI标准。因此,两种方式的接线方式不同:两台交换机通过普通端口级联时,端口之间的线缆为交叉线缆;电缆(直通电缆)。

为了便于级联,有些交换机提供了两用端口,可以通过交换机或管理软件设置为MDI或MDIX。此外,部分交换机上的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,更方便级联。

与交换机级联时,请注意以下问题。原则上,任何厂家、任何型号的以太网交换机都可以级联。但在某些特殊情况下,两个交换机不能级联。交换机之间的级联层数是有限的。级联成功的最基本原则是任意两个节点之间的距离不能超过媒体段的最大跨度。当多台交换机级联时,应确保它们都支持生成树协议,以防止网络中出现环路,并允许冗余链路的存在。

级联时,应尽量保证交换机之间的中继链路有足够的带宽,这可以通过全双工技术和链路聚合技术来实现。当交换机端口采用全双工技术时,不仅相应端口的吞吐量翻了一番,而且交换机之间的中继距离也大大增加,使得分布在不同地方、远距离的多台交换机级联成为可能。链路聚合也称为端口聚合、端口捆绑、链路扩展组合,由IEEE802.3 ad标准定义。即两个设备通过两个以上同类型的端口并联,同时传输数据,从而提供更高的带宽,更好的冗余,实现负载均衡。链路聚合技术不仅可以提供交换机之间的高速连接,还可以为交换机和服务器之间的连接提供高速通道。需要注意的是,并非所有类型的交换机都支持这两种技术。

方法二: 堆叠

堆叠是指将多个交换机组合在一起工作,以在有限的空间内提供尽可能多的端口。多个交换机堆叠形成一个堆叠单元。可堆叠交换机的性能指标中有一个“最大可堆叠数量”的参数,是指一个堆叠单元中可以堆叠的最大交换机数量,代表一个堆叠单元中可以提供的最大端口密度。

堆叠和级联的概念既不同又相关。堆叠可以看作是级联的一种特殊形式。它们的区别在于级联的交换机可以相距很远(在介质允许的范围内),而一个堆叠单元中的多个交换机之间的距离很近,一般不超过几米;普通端口,而堆叠一般使用专用的堆叠模块和堆叠线缆。一般来说,不同厂家和型号的交换机可以相互级联,但堆叠方式不同。必须在同类型的可堆叠交换机之间进行(至少同厂家的交换机);级联仅在交换机之间。连接简单,堆叠就是把整个堆叠单元当作一个交换机,这不仅意味着端口密度的增加,也意味着系统带宽的拓宽。目前市面上主流的交换机可以细分为堆叠式和非堆叠式两大类。在号称可堆叠的交换机中,有虚拟堆叠和真实堆叠之分。所谓虚拟堆栈,其实就是交换机之间的级联。交换机堆叠不是通过专用的堆叠模块和堆叠线缆,而是通过快速以太网端口或千兆以太网端口,这实际上是变相的级联。即便如此,虚拟堆栈中的多个交换机已经可以作为网络中的单个逻辑设备进行管理,从而使网络管理变得容易。在号称可堆叠的交换机中,有虚拟堆叠和真实堆叠之分。所谓虚拟堆栈,其实就是交换机之间的级联。交换机堆叠不是通过专用的堆叠模块和堆叠线缆,而是通过快速以太网端口或千兆以太网端口,这实际上是变相的级联。即便如此,虚拟堆栈中的多个交换机已经可以作为网络中的单个逻辑设备进行管理,从而使网络管理变得容易。在号称可堆叠的交换机中,有虚拟堆叠和真实堆叠之分。所谓虚拟堆栈,其实就是交换机之间的级联。交换机堆叠不是通过专用的堆叠模块和堆叠线缆,而是通过快速以太网端口或千兆以太网端口,这实际上是变相的级联。即便如此,虚拟堆栈中的多个交换机已经可以作为网络中的单个逻辑设备进行管理,从而使网络管理变得容易。

真正意义上的堆叠应满足以下要求:使用专用的堆叠模块和堆叠总线进行堆叠,不占用网口;多台交换机堆叠后,有足够的系统带宽,保证堆叠后各端口仍能实现线速交换;两台交换机堆叠后,不影响VLAN等功能。

目前市场上有相当多的可堆叠交换机是虚拟堆叠类型,而不是真正的堆叠类型。显然,真实堆叠在性能上比虚拟堆叠要高得多,但使用虚拟堆叠至少有两个优点:虚拟堆叠通常使用标准的快速以太网或千兆以太网作为堆叠总线,易于实现且成本低;堆叠口可作为普通口使用,有利于保护用户投资。使用标准快速以太网或千兆以太网端口实现虚拟堆叠,可以大大扩展堆叠范围,使堆叠不再局限于一个机柜。

堆叠可以大大提高交换机端口密度和性能。堆叠单元的端口密度和性能可与较大的机架交换机相媲美,而其投资和灵活性比机架交换机低得多。这就是堆叠的优势。

堆叠只能在支持堆叠的交换机之间进行,通过交换机上提供的堆叠接口,使用专用的堆叠线缆以一定的连接方式将它们连接起来。通过将提供背板总线带宽的多口堆叠母模块与单口堆叠子模块连接,插入不同的交换机实现交换机的堆叠,实现多台交换机的堆叠。

堆叠中的所有交换机都可以作为一个整体交换机进行管理,即堆叠中的所有交换机在拓扑上都可以看作一台交换机。堆叠在一起的交换机可以作为单个交换机进行管理。交换机堆叠技术采用专用管理模块和堆叠连接线缆。这样做的好处是一方面增加了用户端口,可以在交换机之间建立更宽的宽带链路,从而减少每个用户的实际带宽。可能更宽(仅当并非所有端口都在使用时)。另一方面,可以将多台交换机作为一个大交换机,方便统一管理。

方法3:集群

集群是将多个互连(级联或堆叠)的交换机作为一个逻辑设备进行管理。在一个集群中,一般只有一个管理交换机,称为命令交换机,可以管理其他几台交换机。在网络中,这些交换机只需要占用一个IP地址(仅命令交换机需要),节省了宝贵的IP地址。在命令交换机统一管理下,集群内多台交换机协同工作,大大降低了管理强度。

集群技术给网络管理工作带来的好处是毋庸置疑的。但是,要使用该技术,需要注意的是,不同的厂商对于集群的实现方案是不同的。通常,制造商使用专有协议来实现集群。这决定了集群技术有其局限性。来自不同制造商的交换机可以级联,但不能集群。即使是同一厂家的交换机,也只有指定的型号才能实现集群。

交换机的级联、堆叠和集群这三种技术既不同又相关。级联和堆叠是实现集群的前提,集群是级联和堆叠的目的;级联和堆叠基于硬件实现;集群基于软件实现;级联和堆叠有时非常相似(尤其是级联和虚拟堆叠),有时非常不同(级联和真正的堆叠)。随着局域网和城域网的发展,上述三种技术将得到越来越广泛的应用。

看完以上三种方法,现在你想必已经了解了级联、堆叠、集群交换机。如果您正在寻找可堆叠交换机,何不看看具有各种性能的 V-SOL Layer2/3 交换机 ?

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