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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流交换机的堆叠与级联.精品文档.交换机的堆叠与级联当单一交换机所能够提供的端口数量不足以满足网络计算机的需求时，必须要由2个以上的交换机提供相应数量的端口，这也就要涉及到交换机之间连接的问题。从根本上来讲，交换机之间的连接不外乎两种方式，一是堆叠，一是级联。1. GBIC和SFP（1）GBICCisco GBIC (Gigastack Gigabit Interface Converter)是一个通用的、低成本的千兆位以太网堆叠模块，可提供Cisco交换机间的高速连接，既可建立高密度端口的叠堆，又可实现与服务器或千兆位主干的连接，为快速以太网向
2、千兆以太网的过渡，提供了廉价的、高性能的选择方案。此外，借助于光纤，还可实现与远程高速主干网络的连接。GBIC模块分为两大类，一是普通级联使用的GBIC模块，二是堆叠专用的GBIC模块。 级联GBIC模块 级联使用的GBIC模块分为4种，一是1000Base-T GBIC模块（如图1所示），适用于超五类或六类双绞线，最长传输距离为100米；二是1000Base-SX GBIC模块（如图2所示），适用于多模多纤（MMF），最长传输距离为500米；三是1000Base-LX/LH GBIC模块，适用于单模光纤（SMF），最长传输距离为10千米；四是1000Base-ZX GBIC，适用于长波单模光
3、纤，最长传输距离为70100千米。 GBIC模块安装于千兆以太网模块的GBIC插槽中，用于提供与其他交换机和服务器的千兆位连接。如图3所示为安装在Cisco Catalyst 4006千兆以太网模块中的GBIC。 堆叠GBIC模块堆叠GBIC模块用于实现交换机之间的廉价千兆连接。如图4所示为适用于Cisco Catalyst 2950/3550的GigaStack GBIC堆叠模块。需要注意的是，GigaStack GBIC专门用于交换机之间的千兆位堆叠，GigaStack GBIC之间的连接采用专门的堆叠电缆。图 Cisco GigaStack GBIC堆叠模块和电缆（2）SFPSFP（Sm
4、all Form-factor Pluggables）可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块（如图5所示）体积比GBIC模块减少一半，可以在相同面板上配置多出一倍以上的端口数量。由于SFP模块在功能上与GBIC基本一致，因此，也被有些交换机厂商称为小型化GBIC（Mini-GBIC）。2. 交换机的堆叠提供堆叠接口的交换机之间可以通过专用的堆叠线连接起来。通常，堆叠的带宽是交换机端口速率的几十倍，例如，一台100Mbps交换机，堆叠后两台交换机之间的带宽可以达到几百兆甚至上千兆。多台交换机的堆叠是靠一个提供背板总线带宽的多口堆叠母模块与单口的堆叠子模块相联实现的，并插入不同的交换机实现
5、交换机的堆叠。但是，并不是所有的交换机都支持堆叠的，这取决于交换机的品牌、甚至是型号是否支持堆叠。堆叠不仅通常需要使用专门的堆叠电缆，而且甚至需要专门的堆叠模块，如Cisco GBIC GigaStack（如图77所示）。另外，同一叠堆中的交换机必须是同一品牌，否则，根本没有办法堆叠。因此，如果准备使用堆叠的方式扩充端口，就必须事先做好购置计划。（1）堆叠的优点交换机的堆叠是扩展端口最快捷、最便利的方式。堆叠的优点实在多多，主要包括以下几个方面： 高密度端口不同品牌的交换机支持堆叠的层数有所不同，一般情况下，最少可堆叠2层，而最多可堆叠至8层，因此，可在一个狭小的空间内为密集的计算机网络提供上
6、百个端口。 高速传输由于叠堆中所有的计算机都连接至同一高速背板模块，位于不同交换机端口的计算机之间的通信不再需要层层转发，减少了交换机之间的转发延迟，避免了端口冲突，所有端口的计算机间均可以线速进行交换，提高了不同交换机间计算机的通讯速率。 便于管理一个叠堆的若干台交换机可视为一台交换机进行管理，只需赋予其1个IP地址，即可通过该IP地址对所有的交换机进行管理，从而大大减少了管理的强度和难度，极大地节约了管理成本。（2）GigaStack堆叠技术借助于GigaStack堆叠技术，Cisco交换机有两种方式堆叠，即菊花链和星形。 菊花链所谓菊花链，顾名思义，就是将交换机一个一个地串接起来，每台交
7、换机都只与自己相邻的交换机进行连接。Cisco Catalyst 2900G和Catalyst 3550交换机之间就是这样进行堆叠（如图所示）。图 菊花链式堆叠可以想见，在这种连接方式中，若位于第1台交换机端口上计算机若欲与位于第3台交换机端口上的计算机进行通信，就必须经过第2台交换机。堆叠的交换机数量越多，通信时需要转发的次数也就越多。而数据的多次转发，将大量带用每台交换机的背板带宽，并有可能使堆叠端口成为传输瓶颈，影响网络内数据的传输速率。另外，由于所有的交换机之间都只有一条链路，这样，当叠堆内的任何一台交换机、堆叠模板或电缆发生故障时，都将导致整个网络通信的中断。为了提高网络的稳定性，可
8、以在首尾两台交换机之间再连接一条堆叠电缆作为链接冗余（如图7所示）。当中间某一台交换机发生故障时，冗余电缆立即被激活，从而保障网络的畅通。图 冗余式菊花链式堆叠 星形所谓星形，是指采用一台多千兆端口的交换机作为堆叠中心，其他交换机通过堆叠模块与该交换机连接在一起（如图8所示）。通常情况下，采用Cisco Catalyst 3550-12G作为堆叠中心，Cisco Catalyst 3550或Catalyst 2950G作为堆叠成员。该堆叠方式为全双工方式，带宽可以达到2Gbps。 Catalyst 3550-12G交换机是Catalyst 3550系列交换机中比较特殊的一款。3550-12G可
9、安置于网络骨干网或用作堆叠顶部集中器，从而向单一IP管理交换机堆叠提供12Gbps的传输速率。通过与新Cisco Catalyst 3550T-24和Cisco 1000BaseT千兆位接口转换器（GBIC）结合，Catalyst 3550交换机可为那些快速以太骨干网发展过于迅猛的中型企业客户，提供集成型铜线千兆位以太网解决方案。 采用星形堆叠时，可以通过使用第2台Catalyst 3550-12G交换机完成连接冗余（如图9所示）。目的是在堆叠内构造冗余，这样即使堆叠中任一连接出现故障，都能够保证堆叠继续工作，继续传递数据。（3）StackWise堆叠技术借助StackWise技术，可以将多至
10、9台的Cisco Catalyst 3750交换机堆叠在一起（如图10所示），创建一个32Gbps逻辑堆叠交换架构，提供高达468个10/100bps端口或252个10/100/1000bps端口。同一堆叠中的所有交换机共享配置和路由信息，从而创建一个单一的交换单元，就好像是一整台交换机一样。StackWise堆叠技术具有以下特点： 构造简单无需专用管理交换机，堆叠中的每台交换机都能够充当管理层次中的主交换机或者从交换机，由从堆叠成员交换机中选出的一台主交换机负责管理。一个堆叠中最多可连接9台交换机，并将它们整合为一个统一的、逻辑的、针对融合而优化的设备，从而让客户可以更加放心地部署语音、视频
11、和数据应用。 易于管理每个StackWise堆叠都拥有一个单一的IP地址，并且作为一个统一的对象进行管理。单一IP管理适用于包括故障检测、虚拟LAN（VLAN）创建和更改、安全和QoS控制等多种活动。每个堆叠只有一个配置文件，它将被分发给堆叠中的各个成员。这让堆叠中的每台交换机都可以共用相同的网络拓扑、介质访问控制（MAC）地址和路由信息。 堆叠互联利用特殊的堆叠互联电缆和堆叠软件，思科StackWise技术最多可以将9台单独的Cisco Catalyst 3750交换机连接到一个统一的逻辑单元中。堆叠相当于一个单一的交换单元，由一个从成员交换机中选出的主交换机管理。主交换机可以自动地创建和升
12、级所有的交换信息和可选的路由表。一个工作中的堆叠可以在不中断服务的情况下，添加新的成员或者移除旧的成员。 双向流与负载均衡为了有效地平衡流量负载，分组被分配到两条逻辑计数循环路径上。每个计数循环路径都支持16Gbps的流量，总共支持32Gbps。输出队列会计算路径的使用率，以确保流量负载的平衡分配。系统为流量提供服务的方式取决于它的服务等级（CoS）或者差分服务代码点（DSCP）值。低延时的流量会获得较高的优先级。 连接冗余通过特殊的堆叠互联电缆，可将叠堆中的所有交换机组织成一个单一的逻辑单元，从而创建一条双向的封闭环路。如果检测到电缆中存在断点，流量将会立即转到另外一条16Gbps路径上继续
13、转发。次秒级定时机制可以检测流量故障，及时地进行故障切换，并在检测到电缆上的互动时重新恢复双路径传输。需要注意的是，任何一条电缆发生中断，都将导致堆叠的带宽降低到它的总容量的一半。 热插拔用户可以在不影响堆叠性能的情况下，在一个工作中的堆叠中添加或者移除交换机。堆叠将会搜集包括交换表在内的各种信息，并在获得新地址之后更新MAC地址。网络管理员不需要对交换机进行任何配置，就可以直接使用该交换机。同样，用户也可以在不对剩余交换机产生影响的情况下，从一个工作中的堆叠中移除交换机。当堆叠发现一系列端口不再可用时，它将在不影响转发或者路由的情况下更新相关信息。3. 交换机的级联不仅相同品牌或不同品牌的交
14、换机之间都可以通过级联的方式而扩展端口，而且交换机和集线器之间也可以通过级联的方式进行。因此，级联通常是解决不同品牌交换机如何连接的有效手段。（1）双绞线端口的级联级联既可使用普通端口也可使用特殊的MDI-II端口。当相互级联的两个端口分别为普通端口（即MDI-X）端口和MDI-II端口时，应当使用直通电缆。当相互级联的两个端口均为普通端口（即MDI-X）或均为MDI-II端口时，则应当使用交叉电缆。无论是10Base-T以太网、100Base-TX快速以太网还是1000Base-T千兆以太网，级联交换机所使用的电缆长度均可达到100米，这个长度与交换机到计算机之间长度完全相同。因此，级联除了
15、能够扩充端口数量外，另外一个用途就是快速延伸网络直径。当有4台交换机级联时，网络跨度就可以达到500米。这样的距离对于位于同一座建筑物内的小型网络而言已经足够了！ 使用Uplink端口级联现在，越来越多交换机（Cisco交换机除外）提供了Uplink端口（如图所示），使得交换机之间的连接变得更加简单。图 Uplink端口 Uplink端口是专门用于与其他交换机连接的端口，可利用直通跳线将该端口连接至其他交换机的除Uplink端口外的任意端口（如图所示），这种连接方式跟计算机与交换机之间的连接完全相同。需要注意的是，有些品牌的交换机（如3Com）使用一个普通端口兼作Uplink端口，并利用一个开关（MDI/MDI-X转换开关）在两种类型间进行切换。图 利用直通线通过Uplink端口级联交换机 使用普通端口级联如果交换机没有提供专门的级联端口（Uplink端口），那么，将只能使用交叉跳线，将两台交换机的普通端口连接在一起，扩展网络端口数量（如图所示）。需要注意的是，当使用普通端口连接交换机时，必须使用交叉线而不是直通线。 图 利用交叉线通过普通端口级联交换机（2）光纤端口的级联由于光纤端口的价格仍然非常昂贵，所以，光纤主要被用于核心交换机和骨干交换机之间连接，或被用于骨干交换机之间的级联。需要注意的是，光纤端口均没有堆叠的能力，只能被用于级联。 光纤跳线的交叉连接所
