交換機的級連與堆疊

級連擴展模式是最常規，最直接的一種擴展方式，一些構建較早的網(wǎng)絡(luò )，都使用了集線(xiàn)器（HUB）作為級連的設備。因為當時(shí)集線(xiàn)器已經(jīng)相當昂貴了，多數企業(yè)不可能選擇交換機作為級連設備。那是因為大多數工作組用戶(hù)接入的要求，一般就是從集線(xiàn)器上一個(gè)端口級連到集線(xiàn)架上。在這種方式下，接入能力是得到了很大的提高，但是由于一些干擾和人為因素，使得整體性能十分低下，只單純地滿(mǎn)足了多端口的需要，根本無(wú)暇考慮轉發(fā)交換功能。

現在的級連擴展模式綜合考慮到不同交換機的轉發(fā)性能和端口屬性，通過(guò)一定的拓撲結構設計，可以方便地實(shí)現多用戶(hù)接入。級連模式的典型結構如圖一所示。

級連模式是組建大型LAN最理想的方式，可以綜合利用各種拓撲設計技術(shù)和冗余技術(shù)，實(shí)現層次化網(wǎng)絡(luò )結構，如通過(guò)雙歸等拓撲結構設計冗余，通過(guò)Link Aggregation技術(shù)實(shí)現冗余和Up Link的帶寬擴展，這些技術(shù)現在已經(jīng)非常成熟，廣泛使用在各種局域網(wǎng)和城域網(wǎng)中。

級連模式使用通用的以太網(wǎng)端口進(jìn)行層次間互聯(lián)，如100M FE端口、GE端口以及新興的10GE端口。

級連模式是以太網(wǎng)擴展端口應用中的主流技術(shù)。它通過(guò)使用統一的網(wǎng)管平臺實(shí)現對全網(wǎng)設備的統一管理，如拓撲管理和故障管理等等。級連模式也面臨著(zhù)挑戰，當級連層數較多，同時(shí)層與層之間存在較大的收斂比時(shí)，邊緣節點(diǎn)之間由于經(jīng)歷了較多的交換和緩存，將出現一定的時(shí)延。解決方法是匯聚上行端口來(lái)減小收斂比，提高上端設備性能或者減少級連的層次。在級連模式下，為了保證網(wǎng)絡(luò )的效率，一般建議層數不要超過(guò)四層。如果網(wǎng)絡(luò )邊緣節點(diǎn)存在通過(guò)廣播式以太網(wǎng)設備如HUB擴展的端口，由于其為直通工作模式，不存在交換，不納入層次結構中，但需要注意的是，HUB工作的CSMA/CD機制中，因沖突而產(chǎn)生的回送可能導致的網(wǎng)絡(luò )性能影響將遠遠大于交換機級連所產(chǎn)生的影響。

級連模式是組建結構化網(wǎng)絡(luò )的必然選擇，級連使用通用電纜（光纖），各個(gè)組件可以放在任意位置，非常有利于綜合布線(xiàn)。

堆疊技術(shù)擴展

堆疊技術(shù)是目前在以太網(wǎng)交換機上擴展端口使用較多的另一類(lèi)技術(shù)，是一種非標準化技術(shù)。各個(gè)廠(chǎng)商之間不支持混合堆疊，堆疊模式為各廠(chǎng)商制定，不支持拓撲結構。目前流行的堆疊模式主要有兩種：菊花鏈模式和星型模式。堆疊技術(shù)的最大的優(yōu)點(diǎn)就是提供簡(jiǎn)化的本地管理，將一組交換機作為一個(gè)對象來(lái)管理。

菊花鏈式堆疊

菊花鏈式堆疊是一種基于級連結構的堆疊技術(shù)，對交換機硬件上沒(méi)有特殊的要求，通過(guò)相對高速的端口串接和軟件的支持，最終實(shí)現構建一個(gè)多交換機的層疊結構，通過(guò)環(huán)路，可以在一定程度上實(shí)現冗余。但是，就交換效率來(lái)說(shuō)，同級連模式處于同一層次。菊花鏈式堆疊通常有使用一個(gè)高速端口和兩個(gè)高速端口的模式，兩者的結構見(jiàn)圖二所示。使用一個(gè)高速端口（GE）的模式下，在同一個(gè)端口收發(fā)分別上行和下行，最終形成一個(gè)環(huán)形結構，任何兩臺成員交換機之間的數據交換都需繞環(huán)一周，經(jīng)過(guò)所有交換機的交換端口，效率較低，尤其是在堆疊層數較多時(shí)，堆疊端口會(huì )成為嚴重的系統瓶頸。使用兩個(gè)高速端口實(shí)施菊花鏈式堆疊，由于占用更多的高速端口，可以選擇實(shí)現環(huán)形的冗余。菊花鏈式堆疊模式與級連模式相比，不存在拓撲管理，一般不能進(jìn)行分布式布置，適用于高密度端口需求的單節點(diǎn)機構，可以使用在網(wǎng)絡(luò )的邊緣。

菊花鏈式結構由于需要排除環(huán)路所帶來(lái)的廣播風(fēng)暴，在正常情況下，任何時(shí)刻，環(huán)路中的某一從交換機到達主交換機只能通過(guò)一個(gè)高速端口進(jìn)行（即一個(gè)高速端口不能分擔本交換機的上行數據壓力），需要通過(guò)所有上游交換機來(lái)進(jìn)行交換（見(jiàn)圖三）。

菊花鏈式堆疊是一類(lèi)簡(jiǎn)化的堆疊技術(shù)，主要是一種提供集中管理的擴展端口技術(shù)，對于多交換機之間的轉發(fā)效率并沒(méi)有提升（單端口方式下效率將遠低于級連模式），需要硬件提供更多的高速端口，同時(shí)軟件實(shí)現UP LINK的冗余。菊花鏈式堆疊的層數一般不應超過(guò)四層，要求所有的堆疊組成員擺放的位置足夠近（一般在同一個(gè)機架之上）。