堆叠
堆叠是指将一台以上的交换机(或者集线器)组合起来共同工作,以便在有限的空间内提供尽可能多的端口。
部分集线器具有堆叠功能。
多台交换机经过堆叠形成一个堆叠单元。
可堆叠的交换机性能指标中有一个"最大可堆叠数"的参数,它是指一个堆叠单元中所能堆叠的最大交换机数,代表一个堆叠单元中所能提供的最大端口密度。
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得产物。
机架式交换机一般属于部门以上级别的交换机,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。
交换机堆叠: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GigaEthernet端口进行堆叠,实际上这是一种变相的级联。
即便如此,虚拟堆叠的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。
真正意义上的堆叠应该满足: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GigaEthernet作为堆叠端口,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FastEthernet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。
集线器堆叠:是通过厂家提供的一条专用连接电缆,从一台集线器的"UP"堆叠端口直接连接到另一台集线器的"DOWN"堆叠端口,以实现单台集线器端口数的扩充。
如果是为了以后扩充方便,建议在购买集线器时考虑是否支持堆叠。
为了使集线器满足大型网络对端口的数量要求,一般在较大型网络中都采用集线器的堆叠方式来解决。
要注意的是只有可堆叠集线器才具备这种端口,所谓可堆叠集线器,就是指一个集线器(HUB)中一般同时具有"UP"和"DOWN"堆叠端口。
当多个HUB连接在一起时,其作用就像一个模块化集线器一样,堆叠在一起集线器可以当作一个单元设备来进行管理。
一般情况下,当有多个HUB堆叠时,其中存在一个可管理HUB,利用可管理HUB可对此可堆叠式HUB中的其他“独立型HUB”进行管理。
可堆叠式HUB可非常方便地实现对网络的扩充,是新建网络时最为理想的选择。
堆叠中的所有集线器可视为一个整体的集线器来进行管理,也就是说,堆叠中所有的集线器从拓扑结构上可视为一个集线器。
堆叠在一起的集线器在逻辑上作为一个集线器,不受5-4-3规则(即一个网段最多只能分5个子网段;一个网段最多只能有4个中继器;一个网段最多只能有三个子网段含有PC)的限制,这种集线器间的连接通常不会占用集线器上原有的普通端口,而且在这种堆栈端口中具有智能识别性能,所以堆叠在一起的集线器可以当作一台集线器来统一管理。
集线器堆叠技术采用了专门的管理模块和堆栈连接电缆,这样做的好处是,一方面增加了用户端口,能够在集线器之间建立一条较宽的宽带链路,这样每个实际使用的用户带宽就有可能更宽(只有在并不是所有端口都在使用情况下)。
另一方面多个集线器能够作为一个大的集线器,便于统一管理。
级连
由于集线器/交换机端口有限,所以平常会采用级连的方式来增加端口密度。
平常连接时,用交叉双绞线把某两个普通端口连起来就可以了。
级连后,交换机之间的数据交换链路带宽就是级连端口的带宽。
级连扩展模式是最常规,最直接的一种扩展方式,一些构建较早的网络,都使用了集线器(HUB)作为级连的设备。
因为当时集线器已经相当昂贵了,多数企业不可能选择交换机作为级连设备。
那是因为大多数工作组用户接入的要求,一般就是从集线器上一个端口级连到集线架上。
在这种方式下,接入能力
是得到了很大的提高,但是由于一些干扰和人为因素,使得整体性能十分低下,只单纯地满足了多端口的需要,根本无暇考虑转发交换功能。
现在的级连扩展模式综合考虑到不同交换机的转发性能和端口属性,通过一定的拓扑结构设计,可以方便地实现多用户接入。
级连模式是组建大型LAN最理想的方式,可以综合利用各种拓扑设计技术和冗余技术,实现层次化网络结构,如通过双归等拓扑结构设计冗余,通过Link Aggregation技术实现冗余和Up Link的带宽扩展,这些技术现在已经非常成熟,广泛使用在各种局域网和城域网中。
级连模式使用通用的以太网端口进行层次间互联,如100M FE端口、GE端口以及新兴的10GE端口。
级连模式是以太网扩展端口应用中的主流技术。
它通过使用统一的网管平台实现对全网设备的统一管理,如拓扑管理和故障管理等等。
级连模式也面临着挑战,当级连层数较多,同时层与层之间存在较大的收敛比时,边缘节点之间由于经历了较多的交换和缓存,将出现一定的时延。
解决方法是汇聚上行端口来减小收敛比,提高上端设备性能或者减少级连的层次。
在级连模式下,为了保证网络的效率,一般建议层数不要超过四层。
如果网络边缘节点存在通过广播式以太网设备如HUB扩展的端口,由于其为直通工作模式,不存在交换,不纳入层次结构中,但需要注意的是,HUB工作的CSMA/CD 机制中,因冲突而产生的回送可能导致的网络性能影响将远远大于交换机级连所产生的影响。
级联和堆叠的联系与区别
堆叠与级联这两个概念既有区别又有联系。
堆叠可以看作是级联的一种特殊形式。
它们的不同之处在于:级联的交换机之间可以相距很远(在媒介许可范围内),而一个堆叠单元内的多台交换机之间的距离非常近,一般不超过几米;级联一般采用普通端口,而堆叠一般采用专用的堆叠模块和堆叠电缆。
一般来说,不同厂家、不同型号的交换机可以互相级联,堆叠则不同,它必须在可堆叠的同类型交换机(至少应该是同一厂家的交换机)之间进行;级联仅仅是交换机之间的简单连接,各个交换机仍然独立工作,堆叠则是将整个堆叠单元作为一台交换机来使用,这不但意味着端口密度的增加,而且意味着系统带宽的加宽。