交换机级联和堆叠集群的详细技术

交换机的级联和堆叠有什么联系和区别简单的说：堆叠是平等关系，级联是上下关系。

堆叠是背板之间的连接，把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集线器的某个端口与其它集线器相连的，而堆叠是通过集线器的背板连接起来的。

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

堆叠与级联级联与堆叠的区别集线器之间通过面板上的Up-Link口级联。

Up-Link口实际上是一个反接的RJ-45口，将一台集线器的Up-Link口接到另一台集线器的任何一个RJ-45即实现集线器之间的级联。

Up-Link口使用户在将两个集线器通过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.使用集线器的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.不同厂家的集线器可以互相级联。

级联的不足：1.由于信号从一个集线器到另一个集线器是通过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（两台集线器各一个）3.用户将损失性能/价格比，这对端口成本较高的100集线器起更明显。

4.允许级联的集线器的个数较少，10兆为5个，100兆为2个。

集线器的堆叠是将数个集线器的主干连接起来，形成一个大的逻辑上单一的集线器。

堆叠的特点：1.堆叠通过专门的堆叠口，不能与集线器其他的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，信号在集线器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，可堆叠的集线器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集线器不工作或集线器受到损坏。

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。

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；单个交换机与网络的连接，相信读者朋友们已经能够掌握。

本文结合图例，主要介绍多台交换机在网络中同时使用时的连接问题。

多台交换机的连接方式无外乎两种：级联跟堆叠。

下面针对这两种连接方式，分别介绍实现原理及详细的连接过程。

1、交换机级联这是最常用的一种多台交换机连接方式，它通过交换机上的级联口（UpLink）进行连接。

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。

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）。

2、交换机堆叠此种连接方式主要应用在大型网络中对端口需求比较大的情况下使用。

交换机的堆叠是扩展端口最快捷、最便利的方式，同时堆叠后的带宽是单一交换机端口速率的几十倍。

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、型号是否支持堆叠；并且还需要使用专门的堆叠电缆和堆叠模块；最后还要注意同一堆叠中的交换机必须是同一品牌。

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”堆叠端口直接连接到另一台交换机的“DOWN”堆叠端口。

堆叠中的所有交换机可视为一个整体的交换机来进行管理。

其连接示意图4所示。

提示：采用堆叠方式的交换机要受到种类和相互距离的限制。

首先实现堆叠的交换机必须是支持堆叠的；另外由于厂家提供的堆叠连接电缆一般都在1M左右，故只能在很近的距离内使用堆叠功能。

交换机级联、堆叠、集群技术介绍交换机级联、堆叠、集群技术介绍最简单的局域网(LAN)通常由一台集线器(或交换机)和若干台微机组成。

随着计算机数量的增加、网络规模的扩大，在越来越多的局域网环境中，交换机取代了集线器，多台交换机互连取代了单台交换机。

在多交换机的局域网环境中，交换机的级联、堆叠和集群是3种重要的技术。

级联技术可以实现多台交换机之间的互连；堆叠技术可以将多台交换机组成一个单元，从而提高更大的端口密度和更高的性能；集群技术可以将相互连接的多台交换机作为一个逻辑设备进行管理，从而大大降低了网络管理成本，简化管理操作。

考虑到局域网的发展现状，因此本文提高的局域网，如无特别指出均指10BaseT、100BaseT(F)、1000BaseT(F)的交换式以太网。

一、级联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。

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。

网络设备连接（三）交换机的级联与堆栈在交换机的连接中，对于与其他网络设备的连接都简单，只需把连接相应设备和网线水晶头插入相应的端口即可。

除了与其他网络设备连接外，交换机有时还需与其他交换机互连，在这种连接中，主要涉及到级联和堆叠两种技术(其实还有一种群集技术，但不常用)。

这两种技术都是交换机自身的扩展技术，以满足网络性能要求的不断提高和连接距离的不断扩大。

1．交换机级联级联扩展模式是最常见的一种端口和距离扩展方式。

目前常见的交换机的级联根据交换机的端口配置情况又有两种不同的连接方式。

一种是如果交换机备有“UpLink(级联)"端口，则可直接采用这个端口进行级联。

不过要注意，在这种级联方式中上一层交换机所采用的仍是普通以太网端口，只是下一层交换机则要采用专门的“UpLink"端口。

这种级联方式性能比较好，因为级联端口的带宽通常是比较高的。

但要注意，如果采用此种级联扩展方式，则交换机间的级联网线必须是直通线，不能采用交叉线，而且每段网线不能超过双绞线单段网线的最大长度——1 00米。

另外一种级联方式就是互连的两台交换机都是通过普通端口进行连接。

如果交换机没有专门提供Uplink级联端口，那就可采用交换机的普通以太网端口进行交换机的级联，不过这种方式的性能稍差，因为下级交换机的有效总带宽实际上就相当于上级交换机的一个端口带宽。

不过，在这种级联方式中要求采用交叉双绞线，同样单段长度不能超过1 00米。

级联扩展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。

级联模式也面临着挑战，当级联层数较多，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。

解决方法是会聚上级端口来减小收敛比，提高上端设备性能或者减少级联的层次。

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4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。

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。

堆叠,集群,IRF,级联等区别1.IRFIRF2源⾃早期的堆叠技术，H3C或称为IRF1。

IRF1堆叠就是将多台盒式设备通过堆叠⼝连接起来形成⼀台虚拟的逻辑设备。

⽤户对这台虚拟设备进⾏管理，来实现对堆叠中的所有设备的管理。

这种虚拟设备既具有盒式设备的低成本优点，⼜具有框式分布式设备的扩展性以及⾼可靠性优点，早期在H3C S3600/S5600上提供此类解决⽅案。

IRF2既⽀持对盒式设备的堆叠虚拟化，同时⽀持H3C同系列框式设备的虚拟化：包括S12500，S9500E，S7500E，S5800，S5500，S5120EI各系列内的IRF2虚拟化整合。

IRF2虚拟化功能模拟出虚拟的设备，设备管理同时管理IRF2的虚拟设备与真实的物理设备，屏蔽其差异。

⽽对于运⾏在此系统上的上层应⽤软件来说，通过设备管理层的屏蔽，已经消除了IRF2系统中不同设备物理上的差异，因此，对于单⼀运⾏的物理设备或IRF2虚拟出来的设备，上层软件都不需要做任何的修改，并且对于上层软件系统新增的功能，可同步应⽤于所有硬件设备。

IRF2虚拟化模块：⾃动进⾏IRF2系统的拓扑收集、⾓⾊选举，并将设备组虚拟成单⼀的逻辑设备，上层软件所见只是⼀台设备；IRF2作为通⽤的虚拟化技术平台，对不同形态产品的采⽤相同技术架构实现，便于整⽹运⾏特征⼀致性、升级能⼒⼀致性。

2.集群随着⽹络规模的增加，⽹络边缘需要使⽤⼤量的接⼊设备，这使对这些设备的管理⼯作⾮常繁琐，同时要为这些设备逐⼀配置IP地址，在⽬前IP地址资源⽇益紧张的情况下⽆疑也是⼀种浪费。

集群（Cluster）是⼀组⽹络通信设备的集合，集群管理的主要⽬的就是解决⼤量分散的⽹络设备的集中管理问题。

集群管理具有以下优点：●节省公⽹IP地址。

●简化配置管理任务。

⽹络管理员只需在⼀台设备上配置公⽹IP地址就可实现对集群中所有设备的管理和维护，⽽⽆需登录到每台设备上进⾏配置。

●提供拓扑发现和显⽰功能，有助于监视和调试⽹络。

思科认证：剖析交换机级联和堆叠集群的详细技术（2）思科认证：剖析交换机级联和堆叠集群的详细技术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Fast Ethernet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。

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。

这就是堆叠得优势所在。

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得交换机，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。

三、集群所谓集群，就是将多台互相连接(级联或堆叠)的交换机作为一台逻辑设备进行管理。

集群中，一般只有一台起管理作用的交换机，称为命令交换机，它可以管理若干台其他交换机。

在网络中，这些交换机只需要占用一个IP地址(仅命令交换机需要)，节约了宝贵的IP地址。

在命令交换机统一管理下，集群中多台交换机协同工作，大大降低管理强度。

例如，管理员只需要通过命令交换机就可以对集群中所有交换机进行版本升级。

集群技术给网络管理工作带来的好处是毋庸置疑的。

但要使用这项技术，应当注意到，不同厂家对集群有不同的实现方案，一般厂家都是采用专有协议实现集群的。

这就决定了集群技术有其局限性。

不同厂家的交换机可以级联，但不能集群。

即使同一厂家的交换机，也只有指定的型号才能实现集群。

如CISCO 3500XL 系列就只能与1900、2800 、2900XL系列实现集群。

交换机的级联、堆叠、集群这3种技术既有区别又有联系。

级联和堆叠是实现集群的前提，集群是级联和堆叠的目的;级联和堆叠是基于硬件实现的;集群是基于软件实现的;级联和堆叠有时很相似(尤其是级联和虚拟堆叠)，有时则差别很大(级联和真正的堆叠)。

随着局域网和城域网的发展，上述三种技术必将得到越来越广泛的应用。

了解交换机：级联、端口聚合、堆叠、分层的四种网络结构方式随着5G到来，新的物联网的到来，对交换机要求更高，同时需求量会便大。

万物互联离不开网络基础设备-交换机，交换机会在物联网中起到至关重要一个组网环节。

交换机的4种网络结构方式：级联方式这是最常用的一种组网方式，它通过交换机上的级联口（UpLink）进行连接。

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。

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。

结构图：端口聚合方式端口聚合将两个设备间多条物理链路捆绑在一起组成一条逻辑链路，从而达到带宽倍增的目的(这条逻辑链路带宽相当于物理链路带宽之和)。

除了增加带宽外，端口聚合还可以在多条链路上均衡分配流量，起到负载分担的作用；当一条或多条链路故障时，只要还有链路正常，流量将转移到其它的链路上，整个过程在几毫秒内完成，从而起到冗余的作用，增强了网络的稳定性和安全性。

结构图：堆叠方式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。

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。

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，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。

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。