詳細闡述交換機的三種連線方式：級聯、堆疊和叢集

     我們都知道，工業交換機的連線方式一般有這3種：級聯、堆疊和叢集。但是很多朋友對這3種連線方式瞭解的不是很全面。所以今天我們就詳細介紹一下這3種連線方式和它們之間的區別！

      交換機的級聯技術一般用來實現多臺交換機之間的互相連線；堆疊技術用來將多臺交換機組成一個單元，從而提高更大的埠密度和更高的效能；叢集技術用來將相互連線的多臺交換機作為一個邏輯裝置進行管理，從而降低網路管理成本，簡化管理操作。

      1. 級聯

      級聯可以定義為兩臺或兩臺以上的交換機透過一定的方式相互連線。根據需要，多臺交換機可以以多種方式進行級聯。在較大的區域網例如校園網中，多臺交換機按照效能和用途一般形成匯流排型、樹型或星型的級聯結構。

      都會網路是交換機級聯的極好例子。目前各地電信部門已經建好了許多市地級的寬頻IP都會網路。這些大款都會網路自上向下一般分為3個層次：核心層、匯聚層、接入層。核心層一般採用千兆乙太網技術、匯聚層採用1000M/100M 乙太網技術，接入層採用100M/10M 乙太網技術，所謂 "千兆到大樓，百兆到樓層，十兆到桌面 " 。

      這種結構的寬頻都會網路實際上就是由各層次的許多臺交換機級聯而成的。核心交換機（或路由器）下連若干臺匯聚交換機，匯聚交換機下聯若干臺小區中心交換機，小區中心交換機下連若干臺樓宇交換機，樓宇交換機下連若干臺樓層（或單元）交換機（或集線器）。

      交換機一般是透過普通使用者埠進行級聯，有些交換機則提供了專門的級聯埠。這兩種埠的區別僅僅在於普通埠符合MDI 標準，而級聯埠 ( 或稱上行口 ) 符合 MDIX標準。 由此導致了兩種方式下接線方式不同： 當兩臺交換機都透過普通埠級聯時， 埠間電纜採用直通電纜 (Straight Throurh Cable) ；當且僅當中一臺透過級聯埠時，採用交叉電纜(Crossover Cable) 。

      為了方便進行級聯，某些交換機上提供了一個兩用埠（MDI 或 MDIX），可以透過開關或管理軟體將其設定為MDI（MDI是正常的UTP或STP連線） 或 MDIX（聯結器的傳送和接收對是在內部反接的，這就使得不同的裝置(如集線器-集線器或集電器-交換機)，可以利用常規的UTP或STP電纜實現背靠背的級聯）方式。更進一步，某些交換機上全部或部分埠具有 MDI/MDIX 自校準功能，可以自動區分網線型別，進行級聯時更加方便。

      進行級聯的時候需要注意，原則上任何廠家、任何型號的乙太網交換機均可進行級聯，單頁不排除一些特殊情況下兩臺交換機無法進行級聯。交換機間級聯的層數是有一定限度的。成功實現級聯的最根本原則就是任意兩站點之間的距離不能超過媒體段的最大跨度。多臺交換機級聯時，應保證它們都支援生成樹協議，既要防止網內出現環路，又要允許冗餘鏈路存在。

      進行級聯時，應該盡力保證交換機間的中繼鏈路具有足夠的頻寬，為此可採用全雙工技術和鏈路匯聚技術。交換機埠採用全雙工技術後，不但相應埠的吞吐量加倍，而且交換機間終極距離大大增加，使得異地分佈、距離較遠的多臺交換機級聯成為可能。鏈路匯聚也叫埠匯聚、埠捆綁、鏈路擴容組合，由IEEE802.3ad 標準定義。即兩臺裝置之間透過兩個以上的同種型別埠並進行連線，同時傳輸資料，以便提供更高的頻寬、更好的冗餘度以及實現負載均衡。

      需要注意的是，並非所有型別的交換機都支援這兩種技術。

       2. 堆疊

      堆疊是指將一臺以上的交換機組合起來共同工作，以便在有限的空間內提供儘可能多的埠。

      多臺交換機經過堆疊形成一個堆疊單元，可堆疊的交換機效能指標中有一個“最大可堆疊數”，它指的就是一個堆疊單元中所能堆疊的最大交換機數，代表一個堆疊單元中多能提供的最大埠密度。

      堆疊與級聯這兩個概念既有區別又有聯絡。堆疊可以看作是級聯的特殊情況。它們的不同之處在於：級聯的交換機之間可以相距很遠（在媒體許可範圍內），而一個堆疊單元內的多臺交換機之間的距離非常近，一般不超過幾米；級聯一般採用普通埠，而堆疊一般採用專用的堆疊模組和堆疊電纜。一般來說，不同廠家、不同型號的交換機可以互相級聯，堆疊則不同，它必須在可堆疊的同型別交換機之間進行；級聯僅僅是交換機之間的簡單連線，堆疊則是將整個堆疊單元作為一臺交換機來使用，這不但意味著埠密度的增加，而且意味著系統頻寬的加寬。

       目前，市場上的主流交換機可以細分為可堆疊型和非堆疊型兩大類。而號稱可以堆疊的交換機中，又有虛擬堆疊和真正堆疊之分。所謂的虛擬堆疊，實際就是交換機之間的級聯。交換機並不是透過專用堆疊模組和堆疊電纜，而是透過Fast Ethernet 埠或 Giga Ethernet 埠進行堆疊，實際上就是一種變相的級聯。即便如此，虛擬堆疊的多臺交換機多臺交換機在網路中已經可以作為一個邏輯裝置進行管理，從而使網路管理變得簡單起來。真正意義上的堆疊需要滿足：採用專用堆疊模組和堆疊匯流排進行堆疊，不佔用網路埠，多臺交換機堆疊後，具有 足夠的系統頻寬 ，從而保證堆疊後每個埠仍能達到 線速交換 ；多臺交換機堆疊後， VLAN等功能不受影響 。

      目前市場上有相當一部分可堆疊的交換機屬於虛擬堆疊型別而非真正堆疊型別。 很顯然，真正意義上的堆疊比虛擬堆疊在效能上要高出許多，但採用虛擬堆疊至少有兩個好處 ：虛擬堆疊往往採用標準 Fast Ethernet 或 Giga Ethernet 作為堆疊匯流排， 易於實現，成本較低 ；堆疊埠可以作為普通埠使用， 有利於保護使用者投資 。採用標準 Fast Ethernet 或 Giga Ethernet埠實現虛擬堆疊，可以 大大延伸堆疊的範圍 ，使得堆疊不再侷限於一個機櫃之內。

      堆疊可以大大提高交換機埠密度和效能。 堆疊單元具有足以匹敵大型機架式交換機的埠密度和效能， 而投資卻比機架式交換機便宜得多 ，實現起來也靈活得多。 這就是堆疊的優勢所在。

      機架式交換機可以說是堆疊發展到更高階段的產物。 機架式交換機一般屬於部門以上級別得交換機，它有多個插槽，埠密度大，支援多種網路型別，擴充套件性較好，處理能力強，但價格昂貴。

       3. 叢集

      所謂叢集，就是將多臺互相連線（級聯或堆疊）的交換機作為一臺邏輯裝置進行管理。急群眾，一般只有一臺起到管理作用的交換機，成為命令交換機，它可以管理若干臺其他交換機。在網路中，這些交換機只需要佔用一個IP地址節約了IP地址。在命令交換機統一管理下，叢集中多臺交換機協同工作，大大降低管理強度。

      例如， 管理員只需要透過命令交換機就可以對叢集中所有交換機進行版本升級。

      叢集技術給網路管理工作帶來的好處是毋庸置疑的。 但要使用這項技術，應當注意到，不同廠家對叢集有不同的實現方案， 一般廠家都是採用專有協議實現叢集的 。這就決定了叢集技術有其侷限性。不同廠家的交換機可以級聯，但不能叢集。 即使同一廠家的交換機，也只有指定的型號才能實現叢集 。

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