交换机堆叠与级联

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1000Ba se-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，适用于长波单模光纤，最长传输距离为70~100千米。

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，GigaSt ack 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。

交换机级联与堆叠技术随着网络规模的不断扩大和复杂性的增加，企业和组织对于网络交换机的需求也越来越高。

为了满足这一需求，交换机级联和堆叠技术应运而生。

本文将介绍交换机级联和堆叠技术的原理、特点和应用。

一、交换机级联技术1. 原理交换机级联技术是通过将多个交换机连接在一起形成一个逻辑上的大型交换机，扩展网络规模和端口数量。

它利用交换机的多个端口之间的链路进行数据转发，将数据从源端口发送到目标端口。

2. 特点交换机级联技术具有以下特点：（1）扩展性强：通过级联多个交换机，可以扩展网络的规模和容量。

（2）灵活性高：可以根据需求灵活地增加或减少级联的交换机数量。

（3）降低成本：相比于购买一台大型交换机，级联多台小型交换机的成本更低。

（4）容错性好：级联多台交换机可以提高网络的冗余性和可靠性，一台交换机故障时不会影响整个网络的正常运行。

3. 应用交换机级联技术广泛应用于大型企业、数据中心和校园网络等环境中。

通过级联多个交换机，可以实现大规模网络的构建和管理，满足高带宽、低延迟的数据传输需求。

二、交换机堆叠技术1. 原理交换机堆叠技术是将多个交换机通过堆叠模块或堆叠线缆连接在一起，形成一个逻辑上的大型交换机。

在堆叠后的交换机中，所有的交换机被视为一个整体，由主交换机负责管理和控制。

2. 特点交换机堆叠技术具有以下特点：（1）一体化管理：堆叠后的交换机可以被视为一个整体进行管理，简化了网络管理和配置。

（2）高可用性：主交换机故障时，备用交换机可以自动接管，实现无缝切换，提高网络的可用性。

（3）灵活的端口扩展：堆叠后的交换机可以通过插拔模块或线缆来扩展端口数量，满足不同规模网络的需求。

（4）高性能：堆叠后的交换机可以实现内部端口的全双工通信，提供更高的带宽和更低的延迟。

3. 应用交换机堆叠技术被广泛应用于企业和组织的核心交换机部署。

通过堆叠多个交换机，可以实现高可用性、高性能的核心交换机架构，提供稳定可靠的网络服务。

交换机级联级联是最常见的连接方式，就是使用网线将两个交换机进行连接。

连接的结果是，在实际的网络中，它们仍然各自工作，仍然是两个独立的交换机。

需要注意的是交换机不能无限制级联，超过一定数量的交换机进行级联，最终会引起广播风暴，导致网络性能严重下降。

级联又分为以下两种：使用普通端口级联所谓普通端口就是通过交换机的某一个常用端口(如RJ-45端口)进行连接。

需要注意的是，这时所用的连接双绞线要用反线，即是说双绞线的两端要跳线(第1-3与2-6线脚对调)。

其连接示意如图1所示。

图1使用Uplink端口级联在所有交换机端口中，都会在旁边包含一个Uplink端口，如图2所示。

此端口是专门为上行连接提供的，只需通过直通双绞线将该端口连接至其他交换机上除“Uplink端口”外的任意端口即可(注意，并不是Uplink端口的相互连接)。

交换机堆叠堆叠是用专用的端口把交换机连接起来，当作一个交换机使用。

堆叠的接口具有很高的带宽，一般在1Gbps以上。

而级联通常是用普通网线把几个交换机连接起来，使用普通的端口或级联接口，带宽通常为100M以下(可以通过port channel来扩展带宽），这样下级的所有工作站就只能共享较窄的出口，从而获得较低的性能。

堆叠实际上把每台交换机的母板总线连接在一起，不同交换机任意二端口之间的延时是相等的，就是一台交换机的延时。

而级联就会产生比较大的延时（级联是上下级的关系）。

级联的层次是有限制的。

而且每层的性能都不同，最后层的性能最差。

而堆叠是把所有堆叠的交换机的背板带宽共享。

例如一台交换机的背板带宽为2G，那么3台交换机堆叠的话，每台交换机在交换时就有6G的背板带宽。

而且堆叠是同级关系，每台交换机的性能是一样的。

菊花链模式是简化的级联模式，主要的优点是提供集中管理的扩展端口，对于多交换机之间的转发效率并没有提升，主要是因为菊花链模式是采用高速端口和软件来实现的。

菊花链模式使用堆叠电缆将几台交换机以环路的方式组建成一个堆叠组（如图所示）。

交换机的连接方式简介交换机是一种最为基础的网络连接设备，它一般都不需要任何软件配置即可使用的一种纯硬件式设备。

多台交换机的连接方式常见的有两种：级联和堆叠。

交换机级联级联是最常用的一种多台交换机连接方式，它通过交换机的级联口(UpLink)进行连接。

级联又分为以下两种：使用普通端口级联：普通端口----普通端口所谓普通端口就是通过交换机的某一个常用端口(如RJ-45端口)进行连接。

需要注意的是，这时所用的连接要用交叉双绞线，即是说双绞线的两端要跳线(第1-3与2-6线脚对调)。

使用Uplink端口级联：Uplink----普通端口在所有交换机端口中，都会在旁边包含一个Uplink端口，此端口是专门为上行连接提供的，只需通过直通双绞线将该端口连接至其他交换机上除“Uplink端口”外的任意端口即可。

注意，使用Uplink端口级联并不是两个Uplink端口的相互连接。

光纤端口的级联：收----发，发----收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的级联。

另外光纤端口都是两个，分别是一发一收。

当交换机通过光纤端口级联时，必须将光纤跳线两端的收发对调，当一端接“收”时，另一端接“发”；同理，当一端接“发”时，另一端接“收”。

如果光纤跳线的两端均连接“收”或“发”，则该端口的LED指示灯不亮，表示该连接为失败。

只有当光纤端口连接成功后，LED指示灯才转为绿色。

注意：①在使用中继器或集线器连接的局域网中级联时要遵循5-4-3规则；②现在的交换机基本上都支持MDI和MDIX的自动识别，不论586A还是586B，插上去就通。

交换机堆叠堆叠主要应用在大型网络中对端口需求比较大的情况下使用，它将多台交换机整合为一个统一的、逻辑的设备。

交换机堆叠后从逻辑上来说，它们属于同一个设备，如果想对这几台交换机进行设置，只要连接到任何一台设备上，就可看到堆叠中的其它交换机。

堆叠是扩展端口最快捷、最便利的方式,它主要通过厂家提供的一条专用连接电缆，从一台交换机的“UP”(出)堆叠端口直接连接到另一台交换机的“DOWN”(入)堆叠端口，一般堆叠后的带宽是单一交换机端口速率的几十倍。

交换机级联和堆叠的基本概念及区别究竟什么是级联?什么是堆叠?堆叠是背板之间的连接，将几台交换机做成一个整体。

级联是端口的连接。

级联是共享，堆叠是独享。

级联是通过交换机的某个端口与其它交换机相连的，而堆叠是通过交换机的背板连接起来的。

虽然级联和堆叠都可以实现端口数量的扩充，但是级联后每台交换机或交换机在逻辑上仍是多个被网管的设备，而堆叠后的数台交换机或交换机在逻辑上是一个被网管的设备。

级联与堆叠的区别:交换机之间通过面板上的Up-Link口级联。

Up-Link口实际上是一个反接的RJ-45口，将一台交换机的Up-Link口接到另一台交换机的任何一个RJ-45即实现交换机之间的级联。

Up-Link口使用户在将两个交换机通过RJ-45口连接在一起的时候，省去了做交叉电缆的麻烦。

级联的特点：1.使用交换机的RJ-45口实现;2.级联电缆就是标准五类双绞线;3.级联的距离较长，10兆时可达100米，100兆时可达5米;4.不同厂家的交换机可以互相级联;级联的不足：1.由于信号从一个交换机到另一个交换机是通过RJ-45端口，经过编码/解码过程，延时较长;2.必须占用两个RJ-45端口(两台交换机各一个);3.用户将损失性能/价格比，这对端口成本较高的交换机起更明显;4.允许级联的交换机的个数较少，10兆为5个，100兆为2个;交换机的堆叠是将数个交换机的主干连接起来，形成一个大的逻辑上单一的交换机。

堆叠的特点：1.堆叠通过专门的堆叠口，不能与交换机其他的RJ-45混接;2.堆叠电缆由厂家自行定义;3.堆叠端口由厂家自行定义，因此，不同厂家的产品除非完全一样，否则，不能互相堆叠;4.由于是主干连接，信号在交换机之间传输是通过主干而不是RJ-45口，因此响应时间较短;5.在100兆网络中，可堆叠的交换机个数明显比可级联的个数多;堆叠的不足：1.由于是连接主干，因此厂家对堆叠线缆的要求是越短越好，太长会影响整个系统的性能;2.由于是连接主干，如果堆叠电缆出现短路可能使交换机不工作或交换机受到损坏;警告：不要将其他信号，比如交换机RJ-45口过来的信号，接入堆叠口。

堆叠指的是通过堆叠模块连在一起，几个堆叠在一起的交换机可以视同一个交换机来管理。

级联则是通过级联口将交换机联在一起。

有些交换机可以堆叠，有的交换机不支持堆叠功能。

级连扩展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。

级连模式的典型结构如图一所示。

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。

很多正在使用交换机的朋友都听过级联和堆叠两个词，那么交换机的级联和堆叠究竟是什么呢？又有什么区别呢？下文将详细介绍。

一、交换机级联交换机级联可以定义为两台或两台以上的交换机通过一定的方式相互连接。

根据需要，多台交换机可以以多种方式进行级联。

在较大的局域网例如园区网(校园网)中，多台交换机按照性能和用途一般形成总线型、树型或星型的级联结构。

城域网是交换机级联的极好例子。

目前各地电信部门已经建成了许多市地级的宽带IP 城域网。

这些宽带城域网自上向下一般分为3个层次：核心层、汇聚层、接入层。

核心层一般采用千兆以太网技术，汇聚层采用1000M/100M以太网技术，接入层采用100M/10M 以太网技术，所谓"千兆到大楼，百兆到楼层，十兆到桌面"。

这种结构的宽带城域网实际上就是由各层次的许多台交换机级联而成的。

核心交换机(或路由器)下连若干台汇聚交换机，汇聚交换机下联若干台小区中心交换机，小区中心交换机下连若干台楼宇交换机，楼宇交换机下连若干台楼层(或单元)交换机(或集线器)。

交换机间一般是通过普通用户端口进行级联，有些交换机则提供了专门的级联端口(Uplink Port)。

这两种端口的区别仅仅在于普通端口符合MDI标准，而级联端口(或称上行口)符合MDIX标准。

由此导致了两种方式下接线方式度不同：当两台交换机都通过普通端口级联时，端口间电缆采用直通电缆(Straight Throurh Cable);当且仅当中一台通过级联端口时，采用交叉电缆(Crossover Cable)。

为了方便进行级联，某些交换机上提供一个两用端口，可以通过开关或管理软件将其设置为MDI或MDIX方式。

更进一步，某些交换机上全部或部分端口具有MDI/MDIX自校准功能，可以自动区分网线类型，进行级联时更加方便。

用交换机进行级联时要注意以下几个问题。

原则上任何厂家、任何型号的以太网交换机均可进行级联，但也不排除一些特殊情况下两台交换机无法进行级联。