交换机堆叠与级联
交换机的堆叠与级联
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。
交换机堆叠与级联
Trunk的配置
Cisco默认的trunk封装协议为dot1q（802.1q）。 配置方法：
Switch(config)#interface FastEthernet 1/1 Switch(config-if)#switchport mode trunk Switch(config-if)#switchport trunk allowed vlan vlan-id Switch(config-if)#过trunk功能，事情就简单了，只需 要两台交换机之间有一条互连线，将互连线的 两个端口设置为trunk模式，这样就可以使交换 机上不同VLAN共享这条线路。 trunk不能实现不同VLAN间通信，需要通过三 层设备（路由/三层交换机）来实现。
Trunk的概念
交换端口两种模式：access和trunk。连接终端 （如PC）用access模式，设备级连接用trunk模 式。把access端口加入到某个VLAN，那么这 个端口就只将这个VLAN的数据转发给PC， PC发送的数据通过这个端口后会打上这个 VLAN的ID，转发到相同VLAN。
3. 堆叠和级联的区别
（1）实现的方式不同
级联是通过一根双绞线在任何厂家的交换机之间或集 线器之间实现；堆叠技术只能在自家的设备之间，且设备 必须具有堆叠功能才可实现。 （2）设备数目限制不同 交换机级联在理论上没有级联数限制(注意：集线器级 联有个数限制且10M和100M的要求不同)，而堆叠设备会
在早期的100Mbps时代，还有一种 FDDI（光纤分布式数据接口）网络类型， 传输介质是光纤，其接口类型是SC型。 目前基本被淘汰。
（3）RJ-45端口
目前的绝大多数局域网交换机都提供 10/100Mbit/s自适应连接端口。 它们都支持10Mbit/s和100Mbit/s的设备接入， 而且这些端口一般支持Cat3、Cat5、 Cat5e UTP （或STP）双绞线连接，目前一些较新的交换机 还支持Cat6 UTP连接。
交换机级联与堆叠技术
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,堆叠,集群技术区别
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。
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。
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Байду номын сангаас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。
二、堆叠
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。
堆叠与级联这两个概念既有区别又有联系。堆叠可以看作是级联的一种特殊形势。它们的不同之处在于：级联的交换机之间可以相距很远(在媒体许可范围内)，而一个堆叠单元内的多台交换机之间的距离非常近，一般不超过几米；级联一般采用普通端口，而堆叠一般采用专用的堆叠模块和堆叠电缆。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。
交换机堆叠与级联ppt课件
2. 交换机的分类
1．按网络覆盖范围划分 可以分为广域网交换机和局域网交换机。
3.按传输介质和传输速度划分 分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆（G比特）以太网交换机、10千 兆以太网交换机和ATM交换机等。 3．按交换机工作的协议层次划分 分为第二层交换机、第三层交换机、第四层交换机和第七层交换机。 4．按交换机的结构划分 可分为固定端口交换机、模块化交换机。 5．按网络互连三层模型划分 可分为核心层交换机、汇聚层交换机、接入层交换机。 6. 按外观进行划分 可分为机箱式交换机机、架式交换机、桌面型交换机。
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Trunk的概念
在路由/交换领域，VLAN的中继端口叫做 trunk。trunk技术用在交换机之间互连，使不 同VLAN通过共享链路与其它交换机中的相同 VLAN通信。交换机之间互连的端口就称为 trunk端口。
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5 交换机的连接技术
当单一的交换机所能提供的端口数量不足以满 足网络计算机的需求时，可以通过增加模块或通过 两个以上的交换机互连来达到目的。
交换机级联和堆叠
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
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
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。
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2.交换机的堆叠
交换机的堆叠就是交换机用堆叠 线通过堆叠模块把两台或多台交换机 连接起来，将它们作为一个交换机使 用和治理，实现高速连接。
交换机上的堆叠模块有两个口： 一个进口（UP向上线），一个出口 （DOWN向下线），用厂商提供的专 用连接电缆（堆叠线），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。
5 交换机的连接技术
当单一的交换机所能提供的端口数量不足以满 足网络计算机的需求时，可以通过增加模块或通过 两个以上的交换机互连来达到目的。
多台交换机的互连有两种方式：
级联(Uplink) 堆叠(Stack)
1．交换机的级联
所谓级联，是指使用普通的线缆（双绞线、光纤）将交换机连 接在一起，实现相互之间的通讯。
3. 避免环路（(loop avoidance) 交换机通过使用生成树协议，避免环路。
2. 交换机的分类
1．按网络覆盖范围划分 可以分为广域网交换机和局域网交换机。
3.按传输介质和传输速度划分 分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆（G比特）以太网交换机、10千 兆以太网交换机和ATM交换机等。 3．按交换机工作的协议层次划分 分为第二层交换机、第三层交换机、第四层交换机和第七层交换机。 4．按交换机的结构划分 可分为固定端口交换机、模块化交换机。 5．按网络互连三层模型划分 可分为核心层交换机、汇聚层交换机、接入层交换机。 6. 按外观进行划分 可分为机箱式交换机机、架式交换机、桌面型交换机。
普通端口 级联端口（Uplink端口） 级联端口是交换机上常见的一种端口，它是为了便于两 台交换机之间进行级联的端口。它与其相邻的普通端口使用 的是同一通道，因而，如果使用了级联端口，另一个与之相 邻的普通端口就不能再使用了。这两个端口称为共享端口， 不能同时使用。 现在很多交换机都支持端口自动翻转功能，所有端口既 可用作级联端口，也可用作普通端口，而且用直通线、交叉 线均可连接。这样就没有专门用作级联的端口。
（5）交换机的Console端口
Console端口是交换机提供的专用管理端口， 只要是可管理的交换机都提供此端口。
绝大多数交换机的Console端口都采用RJ-45端 口，但也有少量采用DB-9串口端口或DB-25串口端 口。
与计算机的连接方式同路由器与计算机的连接 相同。通过专用的Console连接电缆，一端插入交 换机的Console端口，另一端与计算机的串口相连。
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。
级联可分为以下三种： 用普通端口级联 用Uplink端口级联 光纤端口的级联
级联的优点和缺点
级联的优点； 级联式结构化网络有利于综合布线，易理解，
安装，不用考虑交换机的性能和端口属性，可以方 便的实现大量端口的接入，通过统一的网管平台， 可以实现对全网络设备的统一管理。 级联的缺点：
3 交换机的接口（端口）
不同品牌的交换机其前后面板的功能布局不尽相同。但是为了 便于操作，一般在前面板提供了RJ-45端口、LED指示灯和电源指示 灯，一些交换机为了实现与上层设备的远程连接还提供了光纤模块插 槽。 （1）AUI和BNC端口 （2）FDDI端口 （3）RJ-45端口 （4）光纤端口 （5）GBIC模块与插槽 （6）SFP模块与插槽 （7）10GE模块与插槽 （8）交换机的Console端口
注意
光纤端口均不支持自适应，不同速率和工作模式 （双工、半双工、全双工）的端口将无法连接并通讯。 因此，要求相互连接的光纤端口必须拥有完全相同的传 输速率和工作模式，既不可将1000Mbps的光纤端口与 100Mbps的光纤端口连接在一起，也不可将全双工模式 的光纤端口与半双工模式的光纤端口连接在一起，否则， 将导致连通性故障。
1. 交换机的基本功能
1. 地址学习（Address Learning）
2. 转发/过滤决定( forward/filter decisions) 交换机在进行转发/过滤操作时，遵循以下规则： ①如果数据帧的目的MAC地址是广播地址或者组播地址，则向交换机所 有端口转发（数据帧来的端口除外）； ②如果数据帧的目的地址是单播地址，但这个地址并不在MAC地址表中 ，那么也向所有的端口转发（数据帧来的端口除外）； ③如果数据帧的目的地址在MAC地址表中，那么就根据地址表转发到相 应的端口； ④如果数据帧的目的地址指向的端口与接收数据帧的端口是同一个端 口，与它就会丢弃这个数据帧，不会发生交换。
（4）光纤端口
低端的交换机一般不具备此端口。光纤端口主要用于与上 层设备的连接。
光纤接口类型很多，SC光纤接口主要用于局域网交换环境， 在一些高性能千兆交换机和路由器上提供了这种接口，它与 RJ-45接口看上去很相似，不过SC接口显得更扁些，其明显区 别还是里面的触片，如果是8条细的铜触片，则是RJ-45接口， 如果是一根铜柱则是SC光纤接口。
（3）RJ-45端口
目前的绝大多数局域网交换机都提供 10/100Mbit/s自适应连接端口。
它们都支持10Mbit/s和100Mbit/s的设备接入， 而且这些端口一般支持Cat3、Cat5、 Cat5e UTP （或STP）双绞线连接，目前一些较新的交换机 还支持Cat6 UTP连接。
交换机的两种5端口
堆叠的优点和缺点
堆叠的优点：
（1）通过堆叠，可以扩展端口密度。 （2）方便用户的管理操作。通过堆叠，用户可以将一组交换机
（1）AUI和BNC端口
AUI端口专门用于连接粗同轴电缆， 是一种D型的15针接口。
BNC接口是专门用于与细同轴电缆连 接的接口。
这两种接口目前很少见。
（2）FDDI端口
在早期的100Mbps时代，还有一种 FDDI（光纤分布式数据接口）网络类型， 传输介质是光纤，其接口类型是SC型。
目前基本被淘汰。