网络设备规划、配置与管理读书笔记（3）-交换机概述之交换机技术（一）

交换机技术

2.2.1高速链路技术

　　1、千兆以太网技术

　　千兆以太网技术是在100Base-TX和100Base-FX基础上发展起来的高速网络技术，提供高达1000Mbps的连接速率。该技术一经提出就得到网络界人士的普遍关注，使被业界一致公认的网络主干升级ATM技术失去原有的吸引力。

　　1）主要特点：

　　简易型：

　　千兆以太网继承了以太网和快速以太网的简易型，因此其技术原理、安装实施和管理维护都很简单。

　　扩展性：

　　由于千兆以太网采用了以太网和快速以太网的基本技术，因此由10Base-T、100Base-TX升级到千兆以太网非常容易。

　　可靠性：

　　由于千兆以太网保持了以太网和快速以太网的安装维护方法，采用星型网络结构，因此网络具有很高的可靠性。

　　经济性：

　　由于千兆以太网是10Base-T和100Base-TX的继承和发展，一方面降低了研究成本，另一方面由于10Base-T和100Base-TX的广泛应用，作为升级产品，千兆以太网的大量应用只是时间问题。为了争夺这块大市场各大厂商都在生产千兆以太网产品。因此价格将会逐月下滑。

　　2）千兆以太网应用方案

　　网络主干升级

　　在不对原有传输光缆做任何改变的情况下，只需将网络中心交换机由原来的快速以太网交换机更换为千兆以太网交换机，即可将校园网络的主干提升至千兆，从而全面改善原有的网络性能。

　　服务器链路升级

　　将安装有千兆以太网卡的服务器直接与千兆以太网交换机进行连接，将全面升级服务器至交换机的通信链路，为服务器提供无阻塞的千兆交换能力。为校园网络的多媒体应用奠定基础。

　　升级交换机之间的链路

　　一旦主干传输速度提高到1000Mbps，其他网络设备自然成为下一个升级的目标。将原有的快速以太网交换机中增加千兆模块或者索性直接换千兆交换机都是简洁的升级方式。

　　

　　2、万兆以太网技术

　　万兆以太网技术（10Gigabit Ethernet）技术已经成熟，不过由于价格非常昂贵，所以只被应用于网络高速骨干链路。

　　1）主要特点:

　　结构简单

　　万兆以太网是采用全双工与光纤的技术，其物理层(PHY)和OSI模型的第一层（物理层）一致，负责建立传输介质（光纤或双绞线）和MAC层的链接，

MAC层相当于OSI模型的第二层（数据链路层）。

　　技术兼容

　　万兆以太网技术基本沿袭以太网、快速以太网、千兆以太网技术，因此在用户普及率、使用方便性有很大优势。在升级到万兆以太网解决方案是，用户不必担心既有服务是否会受到影响，升级风险非常低。

　　以太网的可平滑升级保护了用户的投资，以太网始终保持向前兼容，使得用户能够实现无缝的升级，一方面不需要额外的投资升级上层应用系统，同时也不影响原有的业务部署和使用。

　　带宽更高

　　过去需要用数个千兆捆绑以满足高带宽的要求，这样浪费了更多的光纤资源。现在可以采用万兆互连，甚至4个万兆捆绑互连，达到40Gbps的带宽水平。随着网络应用的深入，WAN/MAN和LAN的融合已经成为大势所趋，而万兆以太网技术的应用必将为三网发展与融合提供新的动力。

　　易于管理

　　采用万兆以太网，网络管理者可以用实时方式，也可以用历史积累方式轻松看到第2层到第7层的网络流量。允许“永远在线”监视，能够鉴别干扰或入侵检测，发现网络瓶颈，获取计费信息或呼叫数据记录，从网络中获取商业智能。

　　2）万兆以太网应用方案

　　交换机之间的互连

　　过去采用数个千兆捆绑的方式浪费光纤资源来满足高带宽，现在采用万兆实现核心与汇聚交换机之间的互连。

　　数据中心和服务器群组网络中作为带宽汇聚

　　文件和数据服务器所需要的数据带宽是非常可观的，在越来越多的服务器改用千兆以太网作为上连技术后，升级到万兆以太网在服务质量以及成本上将占有相当优势。

　　宽带广域网

　　由于以太网的价格优势，并且万兆以太网又支持SONET/SDH基础架构的无缝连接，这使得万兆以太网方案在广域网市场取得一定的发展。

　　存储网络

　　万兆以太网不仅可以满足存储设备的高速互连，也可以实现存储设备的备份及灾难恢复。处于成本的考虑，万兆以太网可以在新兴的应用上得到发挥。

2.2.2冗余链路技术

　　由于物理链路和网络模块的损坏将导致网络链路的失败，因此，网络设备之间，特别是核心交换机与汇聚交换机之间的单链路，是影响网络可用性的重要因素。借助于链路冗余技术，可以在网络设备之间创建两条以上的链路，从而提高网络的可用性。

　　1、扩展树技术

　　扩展树(Spanning Tree)，也称生成树，它的产生源于链路的冗余连接。扩展树协议是指通过一定算法使任意两个节点间有且只有一条路径连接是连接状态。

　　在大型局域网里核心交换机和服务器之间的连接非常重要，而端口不可避免的存在故障的可能性。如果要保证这条链路损坏之后，还能通过其他链路保持连接不中断就需要采用冗余连接。但虽然冗余的连接增加了系统的安全性，但同时也带来另外一个问题，那就是网桥循环（环拓扑），使得数据在交换机之间循环传递最后导致网络瘫痪。

　　既然冗余备份是必须的，而又不能同时让两条以上的链路同时工作，那么，就需要让两个链路一条处于工作状态，另一条处于待命状态。处于待命状态的备份链路需要具备监控主链路的工作状态的能力，并在主链路发生故障时，立即投入使用。这样保证既起到备份作用，又保证网络不会陷入死循环，这就是扩展树技术。

　　

　　同时由STP技术衍生出RSTP和MSTP两种协议将在下次笔记中介绍

　　2、链路汇聚技术

　　链路汇聚是指将多个交换机之间、交换机和路由器之间，以及交换机和服务器之间的并行链路同时使用，以增加设备间传输带宽的技术。

　　使用端口聚合协议和链路汇聚协议(LACP)可以将多个交换机之间、交换机和路由器之间，以及交换机和服务器之间最多8条链路捆绑在一起，叠加传输带宽，消除骨干瓶颈。从而使快速以太网（Fast Ethernet）、千兆以太网(Gigabit Ethernet)和万兆以太网(10 Gigabit Ethernet)分别实现最高800Mbps、8Gbps和80Gbps的连接带宽。

　　链路汇聚技术具有以下特点：

　　1）扩展网络带宽。

　　2）负载分担均衡。所谓负载分担是指当交换机之间或交换机和服务器之间在进行通信时，端口集合的所有链路将同时参与数据的传输，从而使所有的传输任务在很短的时间内完成。线路占用时间短，网络传输效率高。

　　3）线路冗余备份。当部分端口聚合链路出现故障时，并不会导致链路中断，增强网络的稳定性和安全性。也就是前面讲到的扩展树技术。