交換機(jī)的級(jí)連與堆疊

級(jí)連擴(kuò)展模式是最常規(guī)，最直接的一種擴(kuò)展方式，一些構(gòu)建較早的網(wǎng)絡(luò)，都使用了集線器（HUB）作為級(jí)連的設(shè)備。因?yàn)楫?dāng)時(shí)集線器已經(jīng)相當(dāng)昂貴了，多數(shù)企業(yè)不可能選擇交換機(jī)作為級(jí)連設(shè)備。那是因?yàn)榇蠖鄶?shù)工作組用戶接入的要求，一般就是從集線器上一個(gè)端口級(jí)連到集線架上。在這種方式下，接入能力是得到了很大的提高，但是由于一些干擾和人為因素，使得整體性能十分低下，只單純地滿足了多端口的需要，根本無暇考慮轉(zhuǎn)發(fā)交換功能。

現(xiàn)在的級(jí)連擴(kuò)展模式綜合考慮到不同交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)性能和端口屬性，通過一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以方便地實(shí)現(xiàn)多用戶接入。級(jí)連模式的典型結(jié)構(gòu)如圖一所示。

級(jí)連模式是組建大型LAN最理想的方式，可以綜合利用各種拓?fù)湓O(shè)計(jì)技術(shù)和冗余技術(shù)，實(shí)現(xiàn)層次化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如通過雙歸等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)冗余，通過Link Aggregation技術(shù)實(shí)現(xiàn)冗余和Up Link的帶寬擴(kuò)展，這些技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟，廣泛使用在各種局域網(wǎng)和城域網(wǎng)中。

級(jí)連模式使用通用的以太網(wǎng)端口進(jìn)行層次間互聯(lián)，如100M FE端口、GE端口以及新興的10GE端口。

級(jí)連模式是以太網(wǎng)擴(kuò)展端口應(yīng)用中的主流技術(shù)。它通過使用統(tǒng)一的網(wǎng)管平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)設(shè)備的統(tǒng)一管理，如拓?fù)涔芾砗凸收瞎芾淼鹊?。?jí)連模式也面臨著挑戰(zhàn)，當(dāng)級(jí)連層數(shù)較多，同時(shí)層與層之間存在較大的收斂比時(shí)，邊緣節(jié)點(diǎn)之間由于經(jīng)歷了較多的交換和緩存，將出現(xiàn)一定的時(shí)延。解決方法是匯聚上行端口來減小收斂比，提高上端設(shè)備性能或者減少級(jí)連的層次。在級(jí)連模式下，為了保證網(wǎng)絡(luò)的效率，一般建議層數(shù)不要超過四層。如果網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)存在通過廣播式以太網(wǎng)設(shè)備如HUB擴(kuò)展的端口，由于其為直通工作模式，不存在交換，不納入層次結(jié)構(gòu)中，但需要注意的是，HUB工作的CSMA/CD機(jī)制中，因沖突而產(chǎn)生的回送可能導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)性能影響將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于交換機(jī)級(jí)連所產(chǎn)生的影響。

級(jí)連模式是組建結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)的必然選擇，級(jí)連使用通用電纜（光纖），各個(gè)組件可以放在任意位置，非常有利于綜合布線。

堆疊技術(shù)擴(kuò)展

堆疊技術(shù)是目前在以太網(wǎng)交換機(jī)上擴(kuò)展端口使用較多的另一類技術(shù)，是一種非標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。各個(gè)廠商之間不支持混合堆疊，堆疊模式為各廠商制定，不支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。目前流行的堆疊模式主要有兩種：菊花鏈模式和星型模式。堆疊技術(shù)的最大的優(yōu)點(diǎn)就是提供簡(jiǎn)化的本地管理，將一組交換機(jī)作為一個(gè)對(duì)象來管理。

菊花鏈?zhǔn)蕉询B

菊花鏈?zhǔn)蕉询B是一種基于級(jí)連結(jié)構(gòu)的堆疊技術(shù)，對(duì)交換機(jī)硬件上沒有特殊的要求，通過相對(duì)高速的端口串接和軟件的支持，最終實(shí)現(xiàn)構(gòu)建一個(gè)多交換機(jī)的層疊結(jié)構(gòu)，通過環(huán)路，可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)冗余。但是，就交換效率來說，同級(jí)連模式處于同一層次。菊花鏈?zhǔn)蕉询B通常有使用一個(gè)高速端口和兩個(gè)高速端口的模式，兩者的結(jié)構(gòu)見圖二所示。使用一個(gè)高速端口（GE）的模式下，在同一個(gè)端口收發(fā)分別上行和下行，最終形成一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)，任何兩臺(tái)成員交換機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換都需繞環(huán)一周，經(jīng)過所有交換機(jī)的交換端口，效率較低，尤其是在堆疊層數(shù)較多時(shí)，堆疊端口會(huì)成為嚴(yán)重的系統(tǒng)瓶頸。使用兩個(gè)高速端口實(shí)施菊花鏈?zhǔn)蕉询B，由于占用更多的高速端口，可以選擇實(shí)現(xiàn)環(huán)形的冗余。菊花鏈?zhǔn)蕉询B模式與級(jí)連模式相比，不存在拓?fù)涔芾?，一般不能進(jìn)行分布式布置，適用于高密度端口需求的單節(jié)點(diǎn)機(jī)構(gòu)，可以使用在網(wǎng)絡(luò)的邊緣。

菊花鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)由于需要排除環(huán)路所帶來的廣播風(fēng)暴，在正常情況下，任何時(shí)刻，環(huán)路中的某一從交換機(jī)到達(dá)主交換機(jī)只能通過一個(gè)高速端口進(jìn)行（即一個(gè)高速端口不能分擔(dān)本交換機(jī)的上行數(shù)據(jù)壓力），需要通過所有上游交換機(jī)來進(jìn)行交換（見圖三）。

菊花鏈?zhǔn)蕉询B是一類簡(jiǎn)化的堆疊技術(shù)，主要是一種提供集中管理的擴(kuò)展端口技術(shù)，對(duì)于多交換機(jī)之間的轉(zhuǎn)發(fā)效率并沒有提升（單端口方式下效率將遠(yuǎn)低于級(jí)連模式），需要硬件提供更多的高速端口，同時(shí)軟件實(shí)現(xiàn)UP LINK的冗余。菊花鏈?zhǔn)蕉询B的層數(shù)一般不應(yīng)超過四層，要求所有的堆疊組成員擺放的位置足夠近（一般在同一個(gè)機(jī)架之上）。