一網(wǎng)打盡！全面講解交換機(jī)的來龍去脈
[導(dǎo)讀]1、交換機(jī)的概念交換機(jī)（Switch）意為“開關(guān)”，是一種用于電（光）信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號(hào)通路。最常見的交換機(jī)是以太網(wǎng)交換機(jī)。其他常見的還有電話語音交換機(jī)、光纖交換機(jī)等。舉個(gè)例子，大學(xué)宿舍里拉了一根電信寬帶網(wǎng)線，宿舍有6個(gè)人，每...
1、交換機(jī)的概念
交換機(jī)（Switch）意為“開關(guān)”，是一種用于電（光）信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號(hào)通路。最常見的交換機(jī)是以太網(wǎng)交換機(jī)。其他常見的還有電話語音交換機(jī)、光纖交換機(jī)等。
舉個(gè)例子，大學(xué)宿舍里拉了一根電信寬帶網(wǎng)線，宿舍有6個(gè)人，每個(gè)人都有一個(gè)寬帶賬號(hào)，都想上網(wǎng)，怎么讓一根網(wǎng)線變成6根網(wǎng)線呢？這時(shí)候就可以用交換機(jī)來解決問題，交換機(jī)提供了大量可供線纜連接的端口，這樣可以采用星型拓?fù)洳季€。
釋義：網(wǎng)線傳輸?shù)氖请娦盘?hào)，光纖傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)，交換機(jī)除了有RJ45口，還有接入光纖的SC口，并且連接到交換機(jī)內(nèi)的PC機(jī)可以進(jìn)行相互通信，組成局域網(wǎng)。
2、工作過程
每個(gè)端口成功連接時(shí)，交換機(jī)通過將MAC地址和端口對(duì)應(yīng)，形成一張MAC表。在后面的接收發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)往該MAC地址的數(shù)據(jù)包將只從對(duì)應(yīng)的端口發(fā)出。
釋義：終端設(shè)備成功連接交換機(jī)端口后，終端設(shè)備的物理地址/硬件地址（Mac地址），會(huì)和接入的端口形成對(duì)應(yīng)的關(guān)系，并記錄在MAC表內(nèi)。數(shù)據(jù)包中含有Mac地址信息，傳輸數(shù)據(jù)包時(shí)交換機(jī)可以根據(jù)包內(nèi)的地址，將數(shù)據(jù)包從對(duì)應(yīng)的端口發(fā)送出去。
3、交換機(jī)具備的功能
學(xué)習(xí)：將連接設(shè)備的Mac地址與端口對(duì)應(yīng)起來，存入Mac表中。
交換機(jī)可以“學(xué)習(xí)”MAC地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標(biāo)接收者之間建立臨時(shí)的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達(dá)目的地址。
轉(zhuǎn)發(fā)/過濾：根據(jù)Mac地址發(fā)送到對(duì)應(yīng)端口即為發(fā)送，不發(fā)送到其他端口即為過濾。
當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)幀的目的地址在MAC地址表中有映射時(shí)，它被轉(zhuǎn)發(fā)到連接目的節(jié)點(diǎn)的端口而不是所有端口（如該數(shù)據(jù)幀為廣播/組播幀則轉(zhuǎn)發(fā)至所有端口）。
消除回路：當(dāng)交換機(jī)包括一個(gè)冗余回路時(shí)，以太網(wǎng)交換機(jī)通過生成樹協(xié)議避免回路的產(chǎn)生，同時(shí)允許存在后備路徑。
4、交換機(jī)交換模式
交換機(jī)將數(shù)據(jù)從一個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)端口的處理方式，稱為交換模式。
交換模式類型分為：
- 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)（Store and Forward ）
- 直通交換（Cut-Through ）
- 碎片丟棄（Fragmentfree）
（1）存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)(Store and Forward)
特點(diǎn)：交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)包后，首先將數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)到緩沖器中，進(jìn)行CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)，如果這個(gè)數(shù)據(jù)包有CRC錯(cuò)誤，則該包將被丟棄；如果數(shù)據(jù)包完整，交換機(jī)查詢地址映射表將其轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的端口。
優(yōu)點(diǎn)：沒有殘缺數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，可減少潛在的不必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)發(fā)速率比直接轉(zhuǎn)發(fā)方式慢。
適用環(huán)境：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)適用于普通鏈路質(zhì)量或質(zhì)量較為惡劣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這種方式要對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，所以延遲和幀的大小有關(guān)。
（2）直通交換(Cut-Through)
特點(diǎn)：交換機(jī)只讀出數(shù)據(jù)幀的前6個(gè)字節(jié)，即通過地址映射表中查找目標(biāo)地址，將數(shù)據(jù)幀傳送到相應(yīng)的端口上。直通交換能夠?qū)崿F(xiàn)較少的延遲，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)幀的目的地址被讀出，確定了轉(zhuǎn)發(fā)端口后馬上開始轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)幀。
優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)發(fā)速率快、減少延時(shí)和提高整體吞吐率。
缺點(diǎn)：會(huì)給整個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)帶來許多垃圾通信包。
適用環(huán)境：網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量較好、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包較少的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，延遲時(shí)間跟幀的大小無關(guān)。
（3）碎片丟棄(Fragmentfree)
特點(diǎn)：這是介于前兩者之間的一種解決方案。它檢查數(shù)據(jù)包的長度是否夠64個(gè)字節(jié)，如果小于64字節(jié)，說明是假包，則丟棄該包；如果大于等于64字節(jié)，則發(fā)送該包。
優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)處理速度比存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式快。
缺點(diǎn)：比直通式慢。
適用環(huán)境：一般的通訊鏈路。
5、交換機(jī)的分類
按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，交換機(jī)可以分成不同的類型，關(guān)于這些類型交換機(jī)，小編帶你詳細(xì)地了解一下：
（1）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍分局域網(wǎng)交換機(jī)和廣域網(wǎng)交換機(jī)。
（2）根據(jù)傳輸介質(zhì)和傳輸速度劃分以太網(wǎng)交換機(jī)、快速以太網(wǎng)交換機(jī)、千兆以太網(wǎng)交換機(jī)、10千兆以太網(wǎng)交換機(jī)、ATM交換機(jī)、FDDI交換機(jī)和令牌環(huán)交換機(jī)。
（3）根據(jù)交換機(jī)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層次劃分企業(yè)級(jí)交換機(jī)、校園網(wǎng)交換機(jī)、部門級(jí)交換機(jī)和工作組交換機(jī)、桌機(jī)型交換機(jī)。
（4）根據(jù)交換機(jī)端口結(jié)構(gòu)劃分固定端口交換機(jī)和模塊化交換機(jī)。
（5）根據(jù)工作協(xié)議層劃分第二層交換機(jī)、第三層交換機(jī)和第四層交換機(jī)。
（6）根據(jù)是否支持網(wǎng)管功能劃分網(wǎng)管型交換機(jī)和非網(wǎng)管理型交換機(jī)。
從廣義上來看，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)分為兩種：廣域網(wǎng)交換機(jī)、局域網(wǎng)交換機(jī)。廣域網(wǎng)交換機(jī)主要應(yīng)用于電信領(lǐng)域，提供通信用的基礎(chǔ)平臺(tái)。而局域網(wǎng)交換機(jī)則應(yīng)用于局域網(wǎng)絡(luò)，用于連接終端設(shè)備，如PC機(jī)及網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等。
從規(guī)模應(yīng)用上又可分為企業(yè)級(jí)交換機(jī)、部門級(jí)交換機(jī)和工作組交換機(jī)等。各廠商劃分的尺度并不是完全一致的，一般來講，企業(yè)級(jí)交換機(jī)都是機(jī)架式，部門級(jí)交換機(jī)可以是機(jī)架式（插槽數(shù)較少），也可以是固定配置式，而工作組級(jí)交換機(jī)為固定配置式（功能較為簡單）。
另一方面，從應(yīng)用的規(guī)模來看，作為骨干交換機(jī)時(shí)，支持500個(gè)信息點(diǎn)以上大型企業(yè)應(yīng)用的交換機(jī)為企業(yè)級(jí)交換機(jī)，支持300個(gè)信息點(diǎn)以下中型企業(yè)的交換機(jī)為部門級(jí)交換機(jī)，而支持100個(gè)信息點(diǎn)以內(nèi)的交換機(jī)為工作組級(jí)交換機(jī)。
交換機(jī)分為：
- 非網(wǎng)管交換機(jī)
- 輕網(wǎng)管交換機(jī)
- 全網(wǎng)管交換機(jī)
（1）非網(wǎng)管交換機(jī)
二層非網(wǎng)管交換機(jī)提供多個(gè)接入端口，即插即用，適用于監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)接入或匯聚。
（2）輕網(wǎng)管交換機(jī)
輕網(wǎng)管交換機(jī)支持iVMS-4200客戶端管理，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾?、QoS、端口管理等功能。支持?？翟乒蹵PP管理，可實(shí)現(xiàn)端口狀態(tài)、查看拓?fù)鋱D、端口重啟等操作。
（3）全網(wǎng)管交換機(jī)
全網(wǎng)管交換機(jī)支持Web管理、命令行管理，管理方式比較全。
不同型號(hào)產(chǎn)品功能不同，主要有以下四種功能：
◆ 紅口保障
重要區(qū)域視頻（如出入口、危險(xiǎn)品倉庫）接入重要端口。視頻不丟幀、不卡頓。紅口數(shù)據(jù)處在嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)隊(duì)列（SP），始終被交換機(jī)優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)。
光電復(fù)用口（combo）：可作為電口使用網(wǎng)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或作為光口安裝光模塊，然后接上光纖進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。
◆?遠(yuǎn)距離
開啟Extend延長模式，配合?？禂z像機(jī)，通過超五類或六類網(wǎng)線，最遠(yuǎn)可傳輸300 m。
PoE：Power over Ethernet，PoE交換機(jī)和PoE IPC都是標(biāo)準(zhǔn)PoE（IEEE 802.3af/at），PSE供電設(shè)備和PD受電設(shè)備可以自行協(xié)商是否需要供電；非標(biāo)準(zhǔn)PoE交換機(jī)，網(wǎng)口一直帶電，電壓主要有12V、24V、48V幾種。
◆?穩(wěn)供電支持8芯供電。
◆?高防護(hù)
多重防護(hù)：端口6KV防浪涌（保護(hù)電路元器件）、電源4KV防浪涌、PoE過載保護(hù)、PSE短路保護(hù)、EMC 3級(jí)靜電防護(hù)。
隨著通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)信息化的推進(jìn)，光纖光網(wǎng)絡(luò)、5G技術(shù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)要求也越來越高，也是弱電工程不可缺少的設(shè)備之一，它具有性能高、相對(duì)簡單、易于實(shí)現(xiàn)、組網(wǎng)靈活等特點(diǎn)?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)已成為當(dāng)今最重要的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)也就成為了最普及的交換機(jī)。
一張圖看懂企業(yè)級(jí)和部門級(jí)交換機(jī)的應(yīng)用場景（此圖為示意，根據(jù)設(shè)計(jì)和需求可以自定義布置）：
按端口傳輸速率分：分為百兆交換機(jī)、千兆交換機(jī)、萬兆交換機(jī)等。
常用的基本是百兆交換機(jī)和千兆交換機(jī)，百兆交換機(jī)理論下載速度能達(dá)到12.8M/s，千兆交換機(jī)理論下載速度能達(dá)到128M/s，所以業(yè)務(wù)需求流量不大的情況下，大家都很少用萬兆交換機(jī)，萬兆交換機(jī)都比較昂貴。
交換機(jī)的傳輸模式有：全雙工，半雙工，全雙工/半雙工自適應(yīng)。
交換機(jī)的全雙工是指交換機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)也能夠接收數(shù)據(jù)，兩者同步進(jìn)行，這好像我們平時(shí)打電話一樣，說話的同時(shí)也能夠聽到對(duì)方的聲音。目前的交換機(jī)都支持全雙工。全雙工的好處在于遲延小，速度快。
提到全雙工，就不能不提與之密切對(duì)應(yīng)的另一個(gè)概念，那就是“半雙工”，所謂半雙工就是指一個(gè)時(shí)間段內(nèi)只有一個(gè)動(dòng)作發(fā)生，舉個(gè)簡單例子，一條窄窄的馬路，同時(shí)只能有一輛車通過，當(dāng)目前有兩輛車對(duì)開，這種情況下就只能一輛先過，等到頭兒后另一輛再開，這個(gè)例子就形象地說明了半雙工的原理。早期的對(duì)講機(jī)、以及早期集線器等設(shè)備都是實(shí)行半雙工的產(chǎn)品。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，半雙工會(huì)逐漸退出歷史舞臺(tái)。
6、管理方式
交換機(jī)一般有兩種管理方式：一種是使用自帶的console線，也叫配置線，一端連接PC機(jī)的串口，一端連接交換機(jī)的console口；然后使用終端模擬軟件CRT/超級(jí)終端之類的軟件連接管理。平時(shí)大家看到工程師將電腦和交換機(jī)連接在一起做配置，就是這樣連接的。
第二種方法是web方式管理，簡單來說，就是登陸交換機(jī)網(wǎng)頁界面進(jìn)行管理。
這個(gè)方法很簡單，用一條網(wǎng)線，將交換機(jī)和PC機(jī)相連接，設(shè)置為同一網(wǎng)絡(luò)，再打開瀏覽器輸入管理地址訪問就行，大多數(shù)品牌的地址都是192.168.1.1，登錄用戶名和密碼都是admin。
比起使用console登錄管理，web管理簡單快捷但是不是所有的設(shè)置都能在web管理進(jìn)行配置，有時(shí)候還是需要輸入命令。
為什么百兆交換機(jī)卻沒有100M/s的下載速度？
如下圖所示，百兆交換機(jī)的速率單位是Mbps,也就是說Mbit/s，而下載速度是按MB/s算的，小寫的b代表的單位是比特（bit），大寫的B是字節(jié)（Byte）。
接著1Byte=8bit，那么
100Mbps=102400Kbps=102400Kbps/8KBps=12800KB/s=12.8M/s
單位換算1024B=1KB、1024KB=1MB、1024M=1G
根據(jù)上面的說明，相信大家也都清楚了，為什么百兆交換機(jī)卻沒有100兆的下載速度。
雖然說交換機(jī)的叫法很多，不過現(xiàn)在常見的是按照網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成劃分，也就是說一般比較接入層交換機(jī)、匯聚層交換機(jī)、核心層交換機(jī)的人更常見，接下來重點(diǎn)分析一下這三種類型的交換機(jī)該如何選擇。
接入層、匯聚層、核心層為三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。其中，核心層為主干網(wǎng)絡(luò)，匯聚層提供基于策略的連接，接入層主要連接設(shè)備。這就像是公司的組織結(jié)構(gòu)一樣，高層管理、中層管理和基層員工，各司其職，共同保證公司的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
（1）接入層交換機(jī)的特點(diǎn)
接入層交換機(jī)的特點(diǎn)：接入層交換機(jī)主要是解決相鄰用戶之間的訪問需求，我們辦公常常用到的共享地址就是接入層交換機(jī)的功能，使得在同一局域網(wǎng)內(nèi)的用戶可以訪問指定路徑下的文件，大大的方便了日常的工作。同時(shí)，在一些大型的網(wǎng)絡(luò)中，接入層的交換機(jī)還具有用戶管理和用戶信息收集的功能，比如用戶認(rèn)證，識(shí)別用戶ip等等。
接入層交換機(jī)選擇建議：接入層交換機(jī)的需求量是最大的，在終端連接的交換機(jī)需要滿足多端口低成本的特性，因此主要考慮性價(jià)比因素，在功能上要求不是很高。
（2）匯聚層交換機(jī)的特點(diǎn)
匯聚層交換機(jī)的特點(diǎn)：匯聚層交換機(jī)從名字上看就是多臺(tái)接入層交換機(jī)的匯聚部分，用來傳遞核心層交換機(jī)和接入層交換機(jī)的信息，匯聚層交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)策略，根據(jù)編輯好的程序?qū)崿F(xiàn)VLAN之間的路由、工作組接入、地址過濾等功能。
匯聚層交換機(jī)的選擇建議：由于它所處的地位它的性能必須比接入層更高才、交換速度更快才能滿足上傳下遞的需要。
那么有人會(huì)有疑問了，倘若是核心層的交換機(jī)端口數(shù)足夠多，性能足夠好，應(yīng)用環(huán)境傳輸距離近，匯聚層交換機(jī)是不是可以省略了，直接將核心交換機(jī)與接 入層交換機(jī)連接。
答案是可以的，這就像有些小公司只有一個(gè)經(jīng)理具有領(lǐng)導(dǎo)權(quán)一樣，其他人都是平起平坐，這樣的話可以省去很多中間成本，而且網(wǎng)絡(luò)線路檢查維護(hù)起來也更方便。
（3）核心層交換機(jī)的特點(diǎn)
核心層交換機(jī)的特點(diǎn)：核心層交換機(jī)需要滿足的條件就更多了，作為骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)需要高可靠性、高效性、可管理性、低延時(shí)性等等。
核心層交換機(jī)的選擇建議：選擇核心交換機(jī)應(yīng)重點(diǎn)比較交換機(jī)的吞吐量、帶寬等因素，選擇千兆甚至萬兆以上的可管理交換機(jī)。
7、交換機(jī)類型
交換機(jī)的接口是隨著網(wǎng)絡(luò)類型的變化和傳輸介質(zhì)的發(fā)展而產(chǎn)生的不同的接口規(guī)格，主要有：
- 雙絞線RJ-45接口
- 光纖接口
- AUI接口與BNC
- Console接口
- FDDI接口
（1）雙絞線RJ-45接口
數(shù)量最多、應(yīng)用最廣的一種接口類型，它屬于以太網(wǎng)接口類型。它不僅在最基本的10Base-T以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中使用，還在目前主流的100Base-TX快速以太網(wǎng)和1000Base-TX千兆以太網(wǎng)中使用。
（2）光纖接口
目前光纖傳輸介質(zhì)發(fā)展相當(dāng)迅速，各種光纖接口也是層出不窮，分別應(yīng)用于100Base-FX、1000Base-FX等網(wǎng)絡(luò)中。
（3）AUI接口
這是專門用于連接粗同軸電纜的，目前這種網(wǎng)絡(luò)在局域網(wǎng)中已不多見?，F(xiàn)在部分交換機(jī)保留了AUI接口。AUI接口是一個(gè)15針“D”形接口，類似于顯示器接口。這種接口在其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中也可以見到，如路由器，甚至服務(wù)器中。
下圖是交換機(jī)上的AUI接口示意圖：
（4）BNC接口
這是專門用于連接細(xì)同軸電纜的接口，目前提供這種接口的交換機(jī)比較少見。個(gè)別交換機(jī)保留BNC接口，主要是用于與細(xì)同軸電纜作為傳輸介質(zhì)的令牌網(wǎng)絡(luò)連接。下圖是BNC接口的網(wǎng)卡。
（5）Console接口
這是用于配置交換機(jī)而使用的接口。不同交換機(jī)的Console接口有所不同，有些與Cisco路由器一樣采用RJ-45類型Console接口，而有的則采用串口作為Console接口。
（6）FDDI接口
在早期的100Mbps時(shí)代，還有一種FDDI網(wǎng)絡(luò)類型，即“光纖分布式數(shù)據(jù)接口”，其傳輸介質(zhì)也是光纖，其接口類型如下圖。目前由于它的優(yōu)勢不明顯，已經(jīng)很少見了。
8、交換機(jī)的連接方式
我們常見的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都是多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接在一起，而交換機(jī)之間的連接方式有三種：
- 級(jí)聯(lián)
- 冗余
- 堆疊
（1）級(jí)聯(lián)
級(jí)聯(lián)可以定義為兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的交換機(jī)通過一定的方式相互連接，根據(jù)需要，多臺(tái)交換機(jī)可以以多種方式進(jìn)行級(jí)聯(lián)。在較大的局域網(wǎng)例如園區(qū)網(wǎng)（校園網(wǎng)）中，多臺(tái)交換機(jī)按照性能和用途一般形成總線型、樹型或星型的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。
城域網(wǎng)是交換機(jī)級(jí)聯(lián)的極好例子，目前各地電信部門已經(jīng)建成了許多地級(jí)市的寬帶IP城域網(wǎng)。這些寬帶城域網(wǎng)自上向下一般分為3個(gè)層次：核心層、匯聚層、接入層。
其中，核心層一般采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)；匯聚層采用 1000M/100M以太網(wǎng)技術(shù)；接入層采用 100M/10M以太網(wǎng)技術(shù)，所謂“40G到大樓，萬兆到樓層，千兆到桌面”。
這種結(jié)構(gòu)的寬帶城域網(wǎng)實(shí)際上就是由各層次的許多臺(tái)交換機(jī)級(jí)聯(lián)而成的。核心交換機(jī)下連若干臺(tái)匯聚交換機(jī)，匯聚交換機(jī)下聯(lián)若干臺(tái)小區(qū)中心交換機(jī)，小區(qū)中心交換機(jī)下連若干臺(tái)樓宇交換機(jī)，樓宇交換機(jī)下連若干臺(tái)樓層（或單元）交換機(jī)（或集線器）。
交換機(jī)間一般是通過普通用戶端口進(jìn)行級(jí)聯(lián)，有些交換機(jī)則提供了專門的級(jí)聯(lián)端口( Uplink Port）。這兩種端口的區(qū)別僅僅在于普通端口符合MDIX標(biāo)準(zhǔn)，而級(jí)聯(lián)端口（或稱上行口）符合MDI標(biāo)準(zhǔn)。由此導(dǎo)致了兩種方式下接線方式不同：當(dāng)兩臺(tái)交換機(jī)都通過普通端口級(jí)聯(lián)時(shí)，端口間電纜采用交叉電纜（Crossover Cable）；當(dāng)且僅當(dāng)其中一臺(tái)通過級(jí)聯(lián)端口時(shí)，采用直通電纜（Straight Through Cable）。
為了方便進(jìn)行級(jí)聯(lián)，某些交換機(jī)上提供一個(gè)兩用端口，可以通過開關(guān)或管理軟件將其設(shè)置為 MDI或 MDIX方式。更進(jìn)一步，某些交換機(jī)上全部或部分端口具有MDI/MDIX自校準(zhǔn)功能，可以自動(dòng)區(qū)分網(wǎng)線類型，進(jìn)行級(jí)聯(lián)時(shí)更加方便。
用交換機(jī)進(jìn)行級(jí)聯(lián)時(shí)要注意以下幾個(gè)問題。原則上任何廠家、任何型號(hào)的以太網(wǎng)交換機(jī)均可相互進(jìn)行級(jí)聯(lián)，但也不排除一些特殊情況下兩臺(tái)交換機(jī)無法進(jìn)行級(jí)聯(lián)。交換機(jī)間級(jí)聯(lián)的層數(shù)是有一定限度的。
成功實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)的最根本原則，就是任意兩節(jié)點(diǎn)之間的距離不能超過媒體段的最大跨度。多臺(tái)交換機(jī)級(jí)聯(lián)時(shí)，應(yīng)保證它們都支持生成樹（Spanning-Tree）協(xié)議，既要防止網(wǎng)內(nèi)出現(xiàn)環(huán)路，又要允許冗余鏈路存在。
進(jìn)行級(jí)聯(lián)時(shí)，應(yīng)該盡力保證交換機(jī)間中繼鏈路具有足夠的帶寬，為此可采用全雙工技術(shù)和鏈路匯聚技術(shù)。交換機(jī)端口采用全雙工技術(shù)后，不但相應(yīng)端口的吞吐量加倍，而且交換機(jī)間中繼距離大大增加，使得異地分布、距離較遠(yuǎn)的多臺(tái)交換機(jī)級(jí)聯(lián)成為可能。
鏈路匯聚也叫端口匯聚、端口捆綁、鏈路擴(kuò)容組合，由 IEEE802.3ad標(biāo)準(zhǔn)定義。即兩臺(tái)設(shè)備之間通過兩個(gè)以上的同種類型的端口并行連接，同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，以便提供更高的帶寬、更好的冗余度以及實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。鏈路匯聚技術(shù)不但可以提供交換機(jī)間的高速連接，還可以為交換機(jī)和服務(wù)器之間的連接提供高速通道。需要注意的是，并非所有類型的交換機(jī)都支持這兩種技術(shù)。
級(jí)聯(lián)是最常見的連接方式，即使用網(wǎng)線將兩個(gè)交換機(jī)連接起來。有使用光纖介質(zhì)連接和雙絞線介質(zhì)連接兩種情況。
光纖介質(zhì)連接：直接連接的兩個(gè)交換機(jī)端口要保證一致的光纖規(guī)格、端口速率，發(fā)送信號(hào)光纖端口與接收信號(hào)光纖端口相連。
雙絞線介質(zhì)連接：分普通端口和使用Uplink端口級(jí)聯(lián)兩種情況。普通端口之間相連，使用交叉雙絞線；一臺(tái)交換機(jī)使用UPlink端口相連使用直通雙絞線。
注意：目前有些交換機(jī)已實(shí)現(xiàn)智能判斷，即使用交叉線或直通線均可在兩臺(tái)交換機(jī)之間建立連接。
（2）冗余
SpanningTree冗余連接：工作方式是StandBy，一條鏈路在工作，其余鏈路處于待機(jī)(StandBy)狀態(tài)，效率沒有提高，可靠性提高。
PortTrunking連接：多條冗余連接鏈路實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)。交換機(jī)之間聯(lián)結(jié)帶寬成倍提高，可靠性已得到增強(qiáng)。
（3）堆疊
堆疊是指將一臺(tái)以上的交換機(jī)組合起來共同工作，以便在有限的空間內(nèi)提供盡可能多的端口。多臺(tái)交換機(jī)經(jīng)過堆疊形成一個(gè)堆疊單元?？啥询B的交換機(jī)性能指標(biāo)中有一個(gè)“最大可堆疊數(shù)”的參數(shù)，它是指一個(gè)堆疊單元中所能堆疊的最大交換機(jī)數(shù)，代表一個(gè)堆疊單元中所能提供的最大端口密度。
堆疊與級(jí)聯(lián)這兩個(gè)概念既有區(qū)別又有聯(lián)系。堆疊可以看作是級(jí)聯(lián)的一種特殊形式。它們的不同之處在于：級(jí)聯(lián)的交換機(jī)之間可以相距很遠(yuǎn)（在媒體許可范圍內(nèi)），而一個(gè)堆疊單元內(nèi)的多臺(tái)交換機(jī)之間的距離非常近，一般不超過幾米；級(jí)聯(lián)一般采用普通端口，而堆疊一般采用專用的堆疊模塊和堆疊電纜。
一般來說，不同廠家、不同型號(hào)的交換機(jī)可以互相級(jí)聯(lián)，堆疊則不同，它必須在可堆疊的同類型交換機(jī)（至少應(yīng)該是同一廠家的交換機(jī)）之間進(jìn)行；級(jí)聯(lián)僅僅是交換機(jī)之間的簡單連接，堆疊則是將整個(gè)堆疊單元作為一臺(tái)交換機(jī)來使用，這不但意味著端口密度的增加，而且還意味著系統(tǒng)帶寬的加寬。
目前，市場上的主流交換機(jī)可以細(xì)分為可堆疊型和非堆疊型兩大類。而號(hào)稱可以堆疊的交換機(jī)中，又有虛擬堆疊和真正堆疊之分。所謂的虛擬堆疊，實(shí)際就是交換機(jī)之間的級(jí)聯(lián)。交換機(jī)并不是通過專用堆疊模塊和堆疊電纜，而是通過Fast Ethernet端口或Giga Ethernet端口進(jìn)行堆疊，實(shí)際上這是一種變相的級(jí)聯(lián)。即便如此，虛擬堆疊的多臺(tái)交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)可以作為一個(gè)邏輯設(shè)備進(jìn)行管理，從而使網(wǎng)絡(luò)管理變得簡單起來。
真正意義上的堆疊應(yīng)該滿足：采用專用堆疊模塊和堆疊總線進(jìn)行堆疊，不占用網(wǎng)絡(luò)端口；多臺(tái)交換機(jī)堆疊后，具有足夠的系統(tǒng)帶寬，從而保證堆疊后每個(gè)端口仍能達(dá)到線速交換；多臺(tái)交換機(jī)堆疊后，VLAN等功能不受影響。
目前市場上有相當(dāng)一部分可堆疊的交換機(jī)屬于虛擬堆疊類型而非真正堆疊類型。很顯然，真正意義上的堆疊比虛擬堆疊在性能上要高出許多，但采用虛擬堆疊至少有兩個(gè)好處：虛擬堆疊往往采用標(biāo)準(zhǔn)Fast Ethernet或Giga Ethernet作為堆疊總線，易于實(shí)現(xiàn)，成本較低；堆疊端口可以作為普通端口使用，有利于保護(hù)用戶投資。采用標(biāo)準(zhǔn)Fast Ethernet或Giga Ethernet端口實(shí)現(xiàn)虛擬堆疊，可以大大延伸堆疊的范圍，使得堆疊不再局限于一個(gè)機(jī)柜之內(nèi)。
堆疊可以大大提高交換機(jī)端口密度和性能。堆疊單元具有足以匹敵大型機(jī)架式交換機(jī)的端口密度和性能，而投資卻比機(jī)架式交換機(jī)便宜得多，實(shí)現(xiàn)起來也靈活得多。這就是堆疊的優(yōu)勢所在。
機(jī)架式交換機(jī)可以說是堆疊發(fā)展到更高階段的產(chǎn)物。機(jī)架式交換機(jī)一般屬于部門以上級(jí)別的交換機(jī)，它有多個(gè)插槽，端口密度大，支持多種網(wǎng)絡(luò)類型，擴(kuò)展性較好，處理能力強(qiáng)，但價(jià)格昂貴。
只有支持堆疊的交換機(jī)之間才可進(jìn)行堆疊，使用專用的堆疊線通過交換機(jī)上提供的堆疊接口使用一定的連接方式連接起來。多臺(tái)交換機(jī)的堆疊是靠一個(gè)提供背板總線帶寬的多口堆疊母模塊與單口的堆疊子模塊相連實(shí)現(xiàn)的，并插入不同的交換機(jī)實(shí)現(xiàn)交換機(jī)的堆疊。
堆疊中的所有交換機(jī)可視為一個(gè)整體的交換機(jī)來進(jìn)行管理，也就是說，堆疊中所有的交換機(jī)從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上可視為一個(gè)交換機(jī)。堆棧在一起的交換機(jī)可以當(dāng)作一臺(tái)交換機(jī)來統(tǒng)一管理。
交換機(jī)堆疊技術(shù)采用了專門的管理模塊和堆棧連接電纜，這樣做的好處是，一方面增加了用戶端口，能夠在交換機(jī)之間建立一條較寬的寬帶鏈路，這樣每個(gè)實(shí)際使用的用戶帶寬就有可能更寬（只有在并不是所有端口都在使用情況下）；另一方面多個(gè)交換機(jī)能夠作為一個(gè)大的交換機(jī)，便于統(tǒng)一管理。
所謂集群，就是將多臺(tái)互相連接（級(jí)聯(lián)或堆疊）的交換機(jī)作為一臺(tái)邏輯設(shè)備進(jìn)行管理。集群中，一般只有一臺(tái)起管理作用的交換機(jī)，稱為命令交換機(jī)，它可以管理若干臺(tái)其他交換機(jī)。在網(wǎng)絡(luò)中，這些交換機(jī)只需要占用一個(gè)IP地址（僅命令交換機(jī)需要），節(jié)約了寶貴的IP地址。在命令交換機(jī)統(tǒng)一管理下，集群中多臺(tái)交換機(jī)協(xié)同工作，大大降低管理強(qiáng)度。
集群技術(shù)給網(wǎng)絡(luò)管理工作帶來的好處是毋庸置疑的。但要使用這項(xiàng)技術(shù)，應(yīng)當(dāng)注意到，不同廠家對(duì)集群有不同的實(shí)現(xiàn)方案，一般廠家都是采用專有協(xié)議實(shí)現(xiàn)集群的。這就決定了集群技術(shù)有其局限性。不同廠家的交換機(jī)可以級(jí)聯(lián)，但不能集群。即使同一廠家的交換機(jī)，也只有指定的型號(hào)才能實(shí)現(xiàn)集群。如CISCO3500XL系列就只能與1900、2800、2900XL系列實(shí)現(xiàn)集群。
交換機(jī)的級(jí)聯(lián)、堆疊、集群這三種技術(shù)既有區(qū)別又有聯(lián)系。級(jí)聯(lián)和堆疊是實(shí)現(xiàn)集群的前提，集群是級(jí)聯(lián)和堆疊的目的；級(jí)聯(lián)和堆疊是基于硬件實(shí)現(xiàn)的；集群是基于軟件實(shí)現(xiàn)的；級(jí)聯(lián)和堆疊有時(shí)很相似（尤其是級(jí)聯(lián)和虛擬堆疊），有時(shí)則差別很大（級(jí)聯(lián)和真正的堆疊）。隨著局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的發(fā)展，上述三種技術(shù)必將得到越來越廣泛的應(yīng)用。
9、交換機(jī)的工作特點(diǎn)
擁有一條很高帶寬的背板總線和內(nèi)部交換矩陣所有的端口都掛接在這條背板總線上控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會(huì)查找內(nèi)存中的地址對(duì)照表以確定目的MAC地址的網(wǎng)卡（NIC）掛接在哪個(gè)端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口目的MAC若不存在才廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會(huì)“學(xué)習(xí)”新的地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。
與網(wǎng)橋和集線器相比，交換機(jī)從以下四個(gè)方面改進(jìn)了性能：
（1）通過支持并行通信，提高了交換機(jī)的信息吞吐量。
（2）將傳統(tǒng)的一個(gè)大局域網(wǎng)上的用戶分成若干工作組，每個(gè)端口連接一臺(tái)設(shè)備 或連接一個(gè)工作組，有效地解決擁擠現(xiàn)象。
（3）虛擬網(wǎng)（Virtual LAN）技術(shù)的出現(xiàn)，給交換機(jī)的使用和管理帶來了更大 的靈活性。
（4）端口密度可以與集線器相媲美,一般的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都是有一個(gè)或幾個(gè)服務(wù)器，而絕大部分都是普通的客戶機(jī)?？蛻魴C(jī)都需要訪問服務(wù)器，這樣就導(dǎo)致服務(wù)器的通信和事務(wù)處理能力成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能好壞的關(guān)鍵。
◆ 實(shí)驗(yàn)步驟步驟 1：配置主機(jī)名
Switch> enableSwitch# conf terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.Switch(config)# hostname S1步驟 2：配置密碼S1(config)# enable secret ciscoS1(config)# line vty 0 15S1(config-line)# password ciscoS1(config-line)# login步驟 3：接口基本配置默認(rèn)時(shí)交換機(jī)的以太網(wǎng)接口是開啟的。對(duì)于交換機(jī)的以太網(wǎng)口可以配置其雙工模式、速率等。S1(config)# interface f0/1switch(config-if)# duplex { full | half | auto }//duplex 用來配置接口的雙工模式，full——全雙工、half——半雙工、auto——自動(dòng)檢測雙工的模式switch(config-if)# speed { 10 | 100 | 1000 | auto }//speed 命令用來配置交換機(jī)的接口速度，10——10M、100——100M、1000——1000M、auto步驟 4：配置管理地址交換機(jī)也允許被telnet，這時(shí)需要在交換機(jī)上配置一個(gè)IP地址，這個(gè)地址是在VLAN接口上配置的。如下所示：
S1(config)# int vlan 1S1(config-if)# ip address 172.16.0.1 255.255.0.0S1(config-if)# no shutdownS1(config)# ip default-gateway 172.16.0.254//以上在VLAN 1接口上配置了管理地址，接在VLAN 1上的計(jì)算機(jī)可以直接進(jìn)行telnet該地址。為了其他網(wǎng)段的計(jì)算機(jī)也可以 telnet 交換機(jī)，我們在交換機(jī)上配置了缺省網(wǎng)關(guān)。步驟 5：保存配置S1# copy running-config startup-configDestination filename [startup-config]?Building configuration...10、交換機(jī)的用途
交換機(jī)的基本功能如下：
（1）像集線器一樣，交換機(jī)提供了大量可供線纜連接的端口，這樣可以采用星型拓?fù)洳季€。
（2）像中繼器、集線器和網(wǎng)橋那樣，當(dāng)它轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，交換機(jī)會(huì)重新產(chǎn)生一個(gè)不失真的方形電信號(hào)。
（3）像網(wǎng)橋那樣，交換機(jī)在每個(gè)端口上都使用相同的轉(zhuǎn)發(fā)或過濾邏輯。
（4）像網(wǎng)橋那樣，交換機(jī)將局域網(wǎng)分為多個(gè)沖突域，每個(gè)沖突域都是有獨(dú)立的寬帶，因此大大提高了局域網(wǎng)的帶寬。
（5）除了具有網(wǎng)橋、集線器和中繼器的功能以外，交換機(jī)還提供了更先進(jìn)的功能，如虛擬局域網(wǎng)（VLAN）和更高的性能。
說明：交換機(jī)下還可以再接交換機(jī)的，同一網(wǎng)段的沒什么限制，一般情況下最多不要超過四級(jí)。
那么，POE交換機(jī)與普通交換機(jī)有什么區(qū)別?
傳統(tǒng)的交換機(jī)只能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，而POE交換機(jī)支持通過網(wǎng)線給終端供電。相對(duì)而言，使用POE交換機(jī)后，減少了大量電源線連接，在一定程度上提高了用電安全。POE技術(shù)通過網(wǎng)線傳輸直流電，針對(duì)輸出電流在網(wǎng)線中的傳輸采取了一系列安全保護(hù)措施（短路、過載、浪涌防護(hù)等）。同時(shí)，POE交換機(jī)可智能檢測終端是否支持POE，在接入非POE終端時(shí)不會(huì)供電，從而很好的兼容了普通交換機(jī)的功能。
POE交換機(jī)功率又是如何計(jì)算的呢？
以?？礟OE交換機(jī)為例，通過查詢交換機(jī)Spec表，得到相關(guān)型號(hào)的POE參數(shù)：
以型號(hào)DS-3E0326P-E舉例：
- n個(gè)802.3at的終端，m個(gè)802.3af的終端
- 單臺(tái)受電端（通常指IPC）功率≤25.5W
什么是交換容量？什么是包轉(zhuǎn)發(fā)率？交換機(jī)從外形主要分為：盒式交換機(jī)、框式交換機(jī)。其中，盒式交換機(jī)和框式交換機(jī)內(nèi)部主要功能部件都一樣，只是形態(tài)和性能上有很大的區(qū)別。
（1）盒式交換機(jī)
硬件模塊邏輯結(jié)構(gòu)如下圖所示：
（2）框式交換機(jī)外形如下圖所示（每個(gè)品牌的布局可能不一樣）：
11、交換架構(gòu)的演進(jìn)介紹（主要以框式）
（1）共享總線
總線交換是最古老的一種數(shù)據(jù)交換方式，這種方式的主要特點(diǎn)是沒有專門的交換網(wǎng)芯片，通過共享背板總線進(jìn)行各線卡之間的數(shù)據(jù)傳遞，各線卡分時(shí)占用背板總線，共享總線不可避免內(nèi)部沖突；結(jié)構(gòu)和技術(shù)比較簡單，但交換容量受背板總線帶寬限制，無法構(gòu)建大容量系統(tǒng)，并且隨著背板總線帶寬的增加，碼流的同步控制也成為一大瓶頸；目前采用這種交換方式的系統(tǒng)交換容量一般小于32G，并且一般都是有阻塞的系統(tǒng)。這種交換形式在一些老機(jī)型上仍有使用，新的系統(tǒng)不會(huì)采用這種交換形式。這種交換形式將逐漸被淘汰。
（2）環(huán)形交換
環(huán)形交換實(shí)質(zhì)上仍然是一種總線交換方式，改進(jìn)點(diǎn)就是將總線移到了芯片中，而不是在背板上；帶寬有所提高，但是沒有根本改善；采用這種交換方式的系統(tǒng)容量在32G-64G之間，一般來講都是有阻塞的系統(tǒng)；這種交換形式也將逐漸被淘汰。
（3）共享內(nèi)存
共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)的交換機(jī)使用大量的高速RAM來存儲(chǔ)輸入數(shù)據(jù)，同時(shí)依賴中心交換引擎來提供全端口的高性能連接，由核心引擎檢查每個(gè)輸入包以決定路由。這類交換機(jī)設(shè)計(jì)上比較容易實(shí)現(xiàn)，但在交換容量擴(kuò)展到一定程度時(shí)內(nèi)存操作會(huì)產(chǎn)生延遲，另外在這種設(shè)計(jì)中由于總線互連的問題增加冗余交換引擎相對(duì)比較復(fù)雜，所以這種交換機(jī)如果提供雙引擎的話要做到非常穩(wěn)定相對(duì)比較困難。
所以我們可以看到，早期在市場上推出的網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)往往都是單引擎，尤其是隨著交換機(jī)端口的增加,由于需要內(nèi)存容量更大,速度也更快,中央內(nèi)存的價(jià)格變得很高。交換引擎會(huì)成為性能實(shí)現(xiàn)的瓶頸。
（4）Crossbar（交換矩陣）＋共享內(nèi)存
隨著網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)的交換容量從幾十個(gè)Gbps發(fā)展到今天的幾百個(gè)Gbps，一種稱之為CrossBar的交換模式逐漸成為網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)的首選。CrossBar（即CrossPoint）被稱為交叉開關(guān)矩陣或縱橫式交換矩陣。它能很好的彌補(bǔ)共享內(nèi)存模式的一些不足。
首先，CrossBar實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡單。共享交換架構(gòu)中的線路卡到交換結(jié)構(gòu)的物理連接簡化為點(diǎn)到點(diǎn)連接，實(shí)現(xiàn)起來更加方便，從而更加容易保證大容量交換機(jī)的穩(wěn)定性。
其次，CrossBar內(nèi)部無阻塞（相對(duì)的）。一個(gè)CrossBar，只要同時(shí)閉合多個(gè)交叉節(jié)點(diǎn)(crosspoint)，多個(gè)不同的端口就可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。從這個(gè)意義上，我們認(rèn)為所有的CrossBar在內(nèi)部是無阻塞的，因?yàn)樗梢灾С炙卸丝谕瑫r(shí)線速交換數(shù)據(jù)。
另外，由于其簡單的實(shí)現(xiàn)原理和無阻塞的交換結(jié)構(gòu)使其可以運(yùn)行在非常高的速率上。半導(dǎo)體廠商目前已經(jīng)可以用傳統(tǒng)CMOS技術(shù)制造出10Gbit/s以上速率的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行收發(fā)芯片。
基本上2000年以后出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)基本上都選擇了CrossBar結(jié)構(gòu)的ASIC（一種為專門目的而設(shè)計(jì)的集成電路）芯片作為核心，但由于Crossbar芯片的成本等諸多因素，這時(shí)的核心交換設(shè)備幾乎都選擇了共享內(nèi)存方式來設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)板，從而降低整機(jī)的成本因此，“CrossBar 共享內(nèi)存”成為比較普遍的核心交換架構(gòu)。
但這種結(jié)構(gòu)下，依然會(huì)存在業(yè)務(wù)板總線和交換網(wǎng)板的Crossbar互連問題。由于業(yè)務(wù)板總線上的數(shù)據(jù)都是標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)幀，而一般Crossbar都采用信元交換的模式來體現(xiàn)Crossbar的效率和性能，因此在業(yè)務(wù)板上采用的共享總線的結(jié)構(gòu)在一定程度上影響Crossbar的效率，整機(jī)性能完全受限于交換網(wǎng)板Crossbar的性能。
（5）分布式Crossbar（CLOS）
傳統(tǒng)的園區(qū)網(wǎng)交換機(jī)一般采用“Crossbar 共享緩存”的交換架構(gòu)，引擎板繼承擔(dān)控制平面的工作，同時(shí)也承擔(dān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面的工作，跨槽位的流量轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文需要經(jīng)背板到引擎板的Crossbar芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。這種架構(gòu)限制了設(shè)備的可靠性和性能：
可靠性限制：引擎需要承接數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面的工作，因此在引擎出現(xiàn)主備倒換時(shí)必然會(huì)出現(xiàn)丟包。此外引擎1＋1冗余，也使得Crossbar交換網(wǎng)只能是1＋1的冗余，冗余能力無法做的更高。
性能限制：受制于業(yè)界當(dāng)前Crossbar芯片的工藝以及引擎PCB板卡布線等制造工藝，將Crossbar交換網(wǎng)與CPU主控單元集中在一塊引擎板上的結(jié)構(gòu)，一般單塊引擎的交換容量不可能做的太高（一般約1TB左右）。
數(shù)據(jù)中心級(jí)交換機(jī)產(chǎn)品將控制平面與轉(zhuǎn)發(fā)平面物理分離，一般有獨(dú)立的引擎板和交換網(wǎng)板，同時(shí)采用CLOS多級(jí)交換架構(gòu)，大大提高設(shè)備的可靠性及性能。
分布式Crossbar設(shè)計(jì)中，CPU也采用了分布式設(shè)計(jì)。設(shè)備主控板上的主CPU負(fù)責(zé)整機(jī)控制調(diào)度、路由表學(xué)習(xí)和下發(fā);業(yè)務(wù)板從CPU主要負(fù)責(zé)本地查表、業(yè)務(wù)板狀態(tài)維護(hù)工作。
這就實(shí)現(xiàn)了分布式路由計(jì)算和分布式路由表查詢，大大緩解主控板的壓力，提高了交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)效率，這也是業(yè)務(wù)板本地轉(zhuǎn)發(fā)能夠提高效率的重要原因。這種分布式Crossbar、分布式交換的設(shè)計(jì)理念是核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，保證了現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)核心能支撐未來海量的數(shù)據(jù)交換和靈活的多業(yè)務(wù)支持的需求。
12、主控單板、交換網(wǎng)板（數(shù)據(jù)交換從主控分離出來）、接口單板、背板的介紹
主控單板、交換網(wǎng)板、接口單板是華為的名稱，其他品牌各有自己的名稱，如思科的名稱是、管理引擎、交換矩陣、線卡，雖然名稱不一樣但是都是同類部件，這些概念都是針對(duì)框式交換機(jī)，即機(jī)框 可插拔板卡形式的交換機(jī)。
（1）背板：
是機(jī)框背部內(nèi)側(cè)的一塊板子，背板是框式交換機(jī)用于連接引擎、交換矩陣、線卡、風(fēng)扇、電源等的PCB板，類似計(jì)算機(jī)的主板（顯卡、聲卡等都插入主板），提供插卡的供電、數(shù)據(jù)、管理、控制平面的各種通道。
背板技術(shù)每家又大不相同，華為的主控單板、交換網(wǎng)板、接口板都插在同一側(cè)屬于平行結(jié)構(gòu)，而思科等交換機(jī)品牌最大的特點(diǎn)就是業(yè)務(wù)線卡和交換矩陣采用了正交硬件架構(gòu)技術(shù)，正交架構(gòu)最大的特點(diǎn)就是業(yè)務(wù)線卡和交換矩陣通過背板90°直接連接。
相對(duì)于傳統(tǒng)的無源銅背板技術(shù)，正交硬件架構(gòu)大大縮短了業(yè)務(wù)線卡與交換矩陣卡之間的高速信號(hào)傳輸距離，為交換機(jī)的高速信號(hào)穩(wěn)定傳輸提供了硬件架構(gòu)基礎(chǔ)?，F(xiàn)在的交換機(jī)，為了提高背板器件可用性，一般不會(huì)在背板上設(shè)計(jì)芯片，而全部是硬件鏈路，將器件故障率降低。
（2）主控單板
提供設(shè)備的管理和控制功能以及數(shù)據(jù)平面的協(xié)議處理功能，負(fù)責(zé)處理各種通信協(xié)議；作為用戶操作的代理，根據(jù)用戶的操作指令來管理系統(tǒng)、監(jiān)視性能，并向用戶反饋設(shè)備運(yùn)行情況；對(duì)接口板、交換模塊、風(fēng)扇、電源進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)。
（3）交換網(wǎng)板
主要是負(fù)責(zé)跨接口單板卡之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)交換，負(fù)責(zé)各接口板之間報(bào)文的交換、分發(fā)、調(diào)度、控制等功能。通常交換單元采用高性能的ASIC芯片，提供線速轉(zhuǎn)發(fā)。從接口單板A到接口單板B的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑是接口單板A->背板->交換網(wǎng)板->背板->接口單板B。
交換網(wǎng)板上一般會(huì)有一個(gè)或者多個(gè)交換芯片，交換機(jī)芯片通過交換網(wǎng)板內(nèi)部鏈路、背板與各個(gè)接口單板相連，提供接口單板之間的數(shù)據(jù)交換。
（4）接口單板
也稱為接口單元或業(yè)務(wù)處理板，提供業(yè)務(wù)傳輸?shù)耐獠课锢斫涌?，完成?bào)文接收和發(fā)送。對(duì)于分布式系統(tǒng)，承擔(dān)部分協(xié)議處理和交換/路由功能。
13、機(jī)架式交換機(jī)的簡介
機(jī)架式交換機(jī)是一種插槽式的交換機(jī)，這種交換機(jī)擴(kuò)展性較好，可支持不同的網(wǎng)絡(luò)類型，如以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、ATM、令牌環(huán)及FDDI等，但價(jià)格較貴，高端交換機(jī)有不少采用機(jī)架式結(jié)構(gòu)。
堆疊式交換機(jī)是一種類型的交換機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)，這種交換機(jī)可以一臺(tái)疊放在另一臺(tái)的上面。這種交換機(jī)與機(jī)架式交換機(jī)不同，可以放置在 網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜 中，也可以單獨(dú)擺放。
堆疊式交換機(jī)的功能根據(jù)廠商和平臺(tái)的不同而有所不同。許多堆疊式交換機(jī)不支持服務(wù)質(zhì)量（QoS），多播和虛擬局域網(wǎng)管理等高級(jí)功能。PureData和DLink這兩家公司生產(chǎn)的堆疊式交換機(jī)支持某種形式的服務(wù)質(zhì)量規(guī)則。對(duì)于你需要的功能，請(qǐng)參閱廠商的技術(shù)支持說明。
對(duì)于訪問層（accesslayer）交換技術(shù)來說，要選擇支持虛擬局域網(wǎng)、安全傳輸協(xié)議（STP）和IGMP（互聯(lián)網(wǎng)組播協(xié)議）的交換機(jī)。支持服務(wù)質(zhì)量在這種情況下是附加的好處，不必刻意追求。在此強(qiáng)烈建議在你的交換機(jī)的集合點(diǎn)應(yīng)用QoS。這是服務(wù)質(zhì)量功能、時(shí)序安排和隊(duì)列最需要的地方。
14、盒式交換機(jī)，機(jī)架式交換機(jī)和框架交換機(jī)的區(qū)別
機(jī)架式交換機(jī)：是可以安裝在標(biāo)準(zhǔn)19“機(jī)柜中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，美觀度好看。
框架式交換機(jī)：是自帶外框架的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，一般情況也可以安裝在19”網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜中，美觀度一般。
盒式交換機(jī)：個(gè)人理解的就是落地式、塔式交換機(jī)，放在機(jī)柜中的托板上，美觀度較差。
15、機(jī)架式交換機(jī)的尺寸
如何在有限的空間內(nèi)部署更多的服務(wù)器直接關(guān)系到企業(yè)的服務(wù)成本，通常選用機(jī)械尺寸符合19英寸工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)架式服務(wù)器。機(jī)架式服務(wù)器也有多種規(guī)格，例如1U（4.445cm高）、2U、4U、6U、8U等。
通常1U的機(jī)架式服務(wù)器最節(jié)省空間，但性能和可擴(kuò)展性較差，適合一些業(yè)務(wù)相對(duì)固定的使用領(lǐng)域。4U以上的產(chǎn)品性能較高，可擴(kuò)展性好，一般支持4個(gè)以上的高性能處理器和大量的標(biāo)準(zhǔn)熱插拔 部件。
16、交換機(jī)常見品牌
部門級(jí)交換機(jī)常見的有TP-LINK，中文品牌名叫普聯(lián)，中小企業(yè)的辦公室，家庭里用得比較多；企業(yè)級(jí)交換機(jī)常見的有華為、華三、銳捷、思科，機(jī)房里用得較多的還是華為吧，品牌效應(yīng)較強(qiáng)，價(jià)格均比其他品牌貴，當(dāng)然性能也很好；教育行業(yè)銳捷用得較多，思科在中國漸漸少了。
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