詳細闡述交換機的三種連接方式：級聯(lián)、堆疊和集群

     我們都知道，工業(yè)交換機的連接方式一般有這3種：級聯(lián)、堆疊和集群。但是很多朋友對這3種連接方式了解的不是很全面。所以今天我們就詳細介紹一下這3種連接方式和它們之間的區(qū)別！

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      交換機的級聯(lián)技術(shù)一般用來實現(xiàn)多臺交換機之間的互相連接；堆疊技術(shù)用來將多臺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(shù)用來將相互連接的多臺交換機作為一個邏輯設(shè)備進行管理，從而降低網(wǎng)絡(luò)管理成本，簡化管理操作。

      1. 級聯(lián)

      級聯(lián)可以定義為兩臺或兩臺以上的交換機通過一定的方式相互連接。根據(jù)需要，多臺交換機可以以多種方式進行級聯(lián)。在較大的局域網(wǎng)例如校園網(wǎng)中，多臺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(lián)結(jié)構(gòu)。

      城域網(wǎng)是交換機級聯(lián)的極好例子。目前各地電信部門已經(jīng)建好了許多市地級的寬帶IP城域網(wǎng)。這些大款城域網(wǎng)自上向下一般分為3個層次：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1000M/100M 以太網(wǎng)技術(shù)，接入層采用100M/10M 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)實際上就是由各層次的許多臺交換機級聯(lián)而成的。核心交換機（或路由器）下連若干臺匯聚交換機，匯聚交換機下聯(lián)若干臺小區(qū)中心交換機，小區(qū)中心交換機下連若干臺樓宇交換機，樓宇交換機下連若干臺樓層（或單元）交換機（或集線器）。

      交換機一般是通過普通用戶端口進行級聯(lián)，有些交換機則提供了專門的級聯(lián)端口。這兩種端口的區(qū)別僅僅在于普通端口符合MDI 標準，而級聯(lián)端口 ( 或稱上行口 ) 符合 MDIX標準。 由此導(dǎo)致了兩種方式下接線方式不同： 當兩臺交換機都通過普通端口級聯(lián)時， 端口間電纜采用直通電纜 (Straight Throurh Cable) ；當且僅當中一臺通過級聯(lián)端口時，采用交叉電纜(Crossover Cable) 。

      為了方便進行級聯(lián)，某些交換機上提供了一個兩用端口（MDI 或 MDIX），可以通過開關(guān)或管理軟件將其設(shè)置為MDI（MDI是正常的UTP或STP連接） 或 MDIX（連接器的發(fā)送和接收對是在內(nèi)部反接的，這就使得不同的設(shè)備(如集線器-集線器或集電器-交換機)，可以利用常規(guī)的UTP或STP電纜實現(xiàn)背靠背的級聯(lián)）方式。更進一步，某些交換機上全部或部分端口具有 MDI/MDIX 自校準功能，可以自動區(qū)分網(wǎng)線類型，進行級聯(lián)時更加方便。

      進行級聯(lián)的時候需要注意，原則上任何廠家、任何型號的以太網(wǎng)交換機均可進行級聯(lián)，單頁不排除一些特殊情況下兩臺交換機無法進行級聯(lián)。交換機間級聯(lián)的層數(shù)是有一定限度的。成功實現(xiàn)級聯(lián)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。多臺交換機級聯(lián)時，應(yīng)保證它們都支持生成樹協(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。

      進行級聯(lián)時，應(yīng)該盡力保證交換機間的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，而且交換機間終極距離大大增加，使得異地分布、距離較遠的多臺交換機級聯(lián)成為可能。鏈路匯聚也叫端口匯聚、端口捆綁、鏈路擴容組合，由IEEE802.3ad 標準定義。即兩臺設(shè)備之間通過兩個以上的同種類型端口并進行連接，同時傳輸數(shù)據(jù)，以便提供更高的帶寬、更好的冗余度以及實現(xiàn)負載均衡。

      需要注意的是，并非所有類型的交換機都支持這兩種技術(shù)。

       2. 堆疊

      堆疊是指將一臺以上的交換機組合起來共同工作，以便在有限的空間內(nèi)提供盡可能多的端口。

      多臺交換機經(jīng)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(shù)”，它指的就是一個堆疊單元中所能堆疊的最大交換機數(shù)，代表一個堆疊單元中多能提供的最大端口密度。

      堆疊與級聯(lián)這兩個概念既有區(qū)別又有聯(lián)系。堆疊可以看作是級聯(lián)的特殊情況。它們的不同之處在于：級聯(lián)的交換機之間可以相距很遠（在媒體許可范圍內(nèi)），而一個堆疊單元內(nèi)的多臺交換機之間的距離非常近，一般不超過幾米；級聯(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、不同型號的交換機可以互相級聯(lián)，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(lián)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為一臺交換機來使用，這不但意味著端口密度的增加，而且意味著系統(tǒng)帶寬的加寬。

       目前，市場上的主流交換機可以細分為可堆疊型和非堆疊型兩大類。而號稱可以堆疊的交換機中，又有虛擬堆疊和真正堆疊之分。所謂的虛擬堆疊，實際就是交換機之間的級聯(lián)。交換機并不是通過專用堆疊模塊和堆疊電纜，而是通過Fast Ethernet 端口或 Giga Ethernet 端口進行堆疊，實際上就是一種變相的級聯(lián)。即便如此，虛擬堆疊的多臺交換機多臺交換機在網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)可以作為一個邏輯設(shè)備進行管理，從而使網(wǎng)絡(luò)管理變得簡單起來。真正意義上的堆疊需要滿足：采用專用堆疊模塊和堆疊總線進行堆疊，不占用網(wǎng)絡(luò)端口，多臺交換機堆疊后，具有 足夠的系統(tǒng)帶寬 ，從而保證堆疊后每個端口仍能達到 線速交換 ；多臺交換機堆疊后， VLAN等功能不受影響 。

      目前市場上有相當一部分可堆疊的交換機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好處 ：虛擬堆疊往往采用標準 Fast Ethernet 或 Giga Ethernet 作為堆疊總線， 易于實現(xiàn)，成本較低 ；堆疊端口可以作為普通端口使用， 有利于保護用戶投資 。采用標準 Fast Ethernet 或 Giga Ethernet端口實現(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機柜之內(nèi)。

      堆疊可以大大提高交換機端口密度和性能。 堆疊單元具有足以匹敵大型機架式交換機的端口密度和性能， 而投資卻比機架式交換機便宜得多 ，實現(xiàn)起來也靈活得多。 這就是堆疊的優(yōu)勢所在。

      機架式交換機可以說是堆疊發(fā)展到更高階段的產(chǎn)物。 機架式交換機一般屬于部門以上級別得交換機，它有多個插槽，端口密度大，支持多種網(wǎng)絡(luò)類型，擴展性較好，處理能力強，但價格昂貴。

       3. 集群

      所謂集群，就是將多臺互相連接（級聯(lián)或堆疊）的交換機作為一臺邏輯設(shè)備進行管理。急群眾，一般只有一臺起到管理作用的交換機，成為命令交換機，它可以管理若干臺其他交換機。在網(wǎng)絡(luò)中，這些交換機只需要占用一個IP地址節(jié)約了IP地址。在命令交換機統(tǒng)一管理下，集群中多臺交換機協(xié)同工作，大大降低管理強度。

      例如， 管理員只需要通過命令交換機就可以對集群中所有交換機進行版本升級。

      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。 但要使用這項技術(shù)，應(yīng)當注意到，不同廠家對集群有不同的實現(xiàn)方案， 一般廠家都是采用專有協(xié)議實現(xiàn)集群的 。這就決定了集群技術(shù)有其局限性。不同廠家的交換機可以級聯(lián)，但不能集群。 即使同一廠家的交換機，也只有指定的型號才能實現(xiàn)集群 。

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