浅谈交换机的级联与堆叠的不同应用_交换机堆叠和级联的区别
摘要:在组建局域网时,可能会遇到计算机数目大于交换机端口的情况,这时就需要将多台交换机通过级联或者堆叠的方式连接在一起,将多台计算机联入同一局域网。本文结合作者多年组网经验,就交换机的级联和堆叠在实际组网中的不同应用场合和时机做初步探讨。
关键词:交换机 级联 堆叠
中图分类号:文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)05-0000-00
1概念
1.1级联
由于集线器/交换机端口有限,所以平常会采用级联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。级联后,交换机之间的数据交换链路带宽就是级联端口的带宽。
级联扩展模式是最常规,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)作为级联的设备。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联设备。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联到集线架上。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。现在的级联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。
在级联模式下,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联所产生的影响。
1.2堆叠
堆叠是指将一台以上的交换机组合起来共同工作,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。交换机堆叠是通过厂家提供的一条专用连接电缆,从一台交换机的"UP"堆叠端口直接连接到另一台交换机的"DOWN"堆叠端口如果是为了以后扩充方便,建议在购买交换机时考虑是否支持堆叠。
2实现方法
2.1级联方法
交换机级联一半通过双绞线(或光纤)来进行的,一般在交换机的前面板上有厂商专设的级联端口即Uplink口,如果没有也可以用普通端口进行连接。
(1)普通端口和Uplink口连接。当交换机的前面板有Uplink端口的时候,可以使用普通端口与Uplink口连接实现级联,此时用来连接的双绞线为直通线(平行线)。
(2)普通端口与普通端口连接。当交换机的前面板没有Uplink端口的时候,需要用普通端口与普通端口连接实现级联,普通端口与普通端口连接的时候用的双绞线为交叉线。
3级联与堆叠的联系与区别
(1)对设备要求不同。级联可通过一根双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间,或者交换机与集线器之间完成。而堆叠只有在自己厂家的设备之间,并且该交换机必须具有堆叠功能才可实现。
(2)对连接介质要求不同。级联时只需一根跳线,而堆叠则需要专用的堆叠模块和堆叠线缆,当然堆叠模块是需要另外订购的。
(3)最大连接数不同。交换机间的级联,在理论上没有级联数的限制。但是,叠堆内可容纳的交换机数量,各厂商都会明确地进行限制。
(4)管理方式不同。堆叠后的数台交换机在逻辑上是一个被网管的设备,可以对所有交换机进行统一的配置与管理。而相互级联的交换机在逻辑上是各自独立的,必须依次对其进行配置和管理每台交换机。
(5)设备间连接带宽不同。多台交换机级联时会产生级联瓶颈,并将导致较大的转发延迟。例如,4台百兆位交换机通过跳线级联时,彼此之间的连接带宽也是100Mbps。当连接至不同交换机上的计算机之间通信时,也只能通过这条百兆位连接,从而成为传输的瓶颈。同是,随着转发次数的增加,网络延迟也将变得很大。而4台交换机通过堆叠连接在一起时,堆叠线缆将能提供高于1Gbps的背板带宽,从而可以实现所有交换机之间的高速连接。尽管级联时交换机之间可以借助链路汇聚技术来增加带宽,但是,这是以牺牲可用端口为代价的。
(6)网络覆盖范围不同。交换机可以通过级联成倍地扩展网络覆盖范围。例如,以双绞线网络为例,一台交换机所覆盖的网络直径为100m,2台交换机级联所覆盖的网络直径就是300m,而3台交换机级联时的直径就可达400m。而堆叠线缆通常只有0.5~1m,仅仅能够满足交换机之间互联的需要,不会对网络覆盖范围产生影响。
4应用场合
级联的优点是可以延长网络的距离,理论上可以通过双绞线和多级的级联方式无限远的延长网络距离,级联后,在网络管理过程中仍然是多个不同的网络设备。另外级联基本上不受设备的限制,不同厂家的设备可以任意级联。级联的缺点就是多个设备的级联会产生级联瓶颈。例如,两个百兆交换机通过一根双绞线级联,这时它们的级联带宽是百兆,这样不同交换机之间的计算机要通讯,都只能通过这百兆带宽。
因此在一般情况下,为了满足融合多台交换机扩展端口的目的,可以使用级联手段,因为级联手段实现方法简单,价格低廉,所需工具器材也较为容易获得。但是由于多个交换机级联时,会产生级联瓶颈,影响总体带宽,在对带宽和网络速度要求较高的场所,级联手段略显不足。
堆叠的优点是不会产生性能瓶颈,因为通过堆叠,可以增加交换机的背板带宽,不会产生性能瓶颈。通过堆叠可以在网络中提供高密度的集中网络端口,根据设备的不同,一般情况下最大可以支持8层堆叠,这样就可以在某一位置提供上百个端口。堆叠后的设备在网络管理过程中就变成了一个网络设备,只要赋于一个IP地址,方便管理,也节约管理成本。堆叠的缺点主要是受设备限制,并不是所有的交换机都支持堆叠,不同厂家,不同型号,进行堆叠需要特定的设备的支持。受距离限制,因为受到堆叠线缆长度的限制,堆叠的交换机之间的距离要求很近。还有就是不同厂家的设备有时不能很好的兼容,因此厂家的设备想要进行堆叠非常困难。
总之,堆叠(Stack)和级联(Uplink)是多台交换机或集线器连接在一起的两种方式。它们的主要目的是增加端口密度。但它们的实现方法是不同的。简单地说,级联可通过一根双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间,集线器之间,或交换机与集线器之间完成。而堆叠只有在自己厂家的设备之间,且此设备必须具有堆叠功能才可实现。级联只需单做一根双绞线,堆叠需要专用的堆叠模块和堆叠线缆,而这些设备可能需要单独购买且价格相对昂贵。交换机的级联在理论上是没有级联个数限制的,而堆叠各个厂家的设备会标明最大堆叠个数。大家在连接交换机时根据组网的预算和总线速率需求选择合适的连接方式即可。
参考文献:
[1] 张蒲生编著.《局域网组网技术与实训》.清华大学出版社,2006.
[2] 高传善等.《数据通信与计算机网络》.高等教育出版社,2003.
[3] 谭浩强.《组建网络技术》.人民邮电出版社,2003.