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【论坛话题】网络交换机、集线器的堆叠=级连吗?

    【网友提问】本人是一个管着100多台机器的网管,由于本人是半路出家,对网络知识还是半瓶子水;最近,老板要增加20几台机器,所以需要增加交换机或集线器端口。我听说增加端口数的方法有两种:堆叠和级联,但具体是怎么一会事就不知道了,希望IT168能给解答一下,并且推荐方法和产品。

    【网友解答】现在,许多中小企业随着业务的提升其局域网也要进行必要的升级;对于稍微懂点网络知识的人都听说过增加交换机(或集线器)端口数有两种方式,一是堆叠,一是级联。虽然它们主要目的都是增加端口数量,但它们的实现方法是不同的。简单地说,级联可通过一根双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间,集线器之间,或交换机集线器之间完成。

    而堆叠只有在自己厂家的设备之间,且此设备必须具有堆叠功能才可实现。级联只需单做一根双绞线(或其他媒介),堆叠需要专用的堆叠模块和堆叠线缆,而这些设备可能需要单独购买。交换机的级联在理论上是没有级联个数限制的(注意:集线器级联有个数限制,且10M和100M的要求不同),而堆叠各个厂家的设备会标明最大堆叠个数。

    一般来说级联相对容易,但堆叠这种技术有级联不可达到的优势。首先,多台交换机堆叠在一起,从逻辑上来说,它们属于同一个设备。这样,如果你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他交换机。而级联的设备逻辑上是独立的,如果想要网管这些设备,必须依次连接到每个设备。其次,多个设备级联会产生级联瓶颈。例如,两个百兆交换机通过一根双绞线级联,则它们的级联带宽是百兆。这样不同交换机之间的计算机要通讯,都只能通过这百兆带宽。而两个交换机通过堆叠连接在一起,堆叠线缆将能提供高于1G的背板带宽,极大地减低了瓶颈。

    级联还有一个堆叠达不到的目的,是增加连接距离。比如,一台计算机离交换机较远,超过了单根双绞线的最长距离100米,则可在中间再放置一台交换机,使计算机与此交换机相连。而对于堆叠线缆最长也只有几米,所以在中小规模的网络中级联比堆叠的应用范围更广。下面笔者分别详细的介绍一些有关于级联和堆叠的知识,希望能够帮到大家。

    堆叠

    为了使交换机(或集线器)满足大型网络对端口的数量要求,一般在较大型网络中都采用交换机集线器)的堆叠或级联方式来解决。在一些构建较早的网络中,由于当时集线器已经相当昂贵了,更不用说交换机的价格高不可攀;因此大多用户都使用集线器(HUB)作为扩展设备,而现在就不同了多数企业更愿意选择交换机作为扩展设备。现在市场上带堆叠接口的交换机集线器也不少,大家可以自由选购。

    下面笔者就以集线器为例先来介绍堆叠方式。

    堆叠方式是指将若干集线器以专用电缆通过堆栈端口连接起来,以实现单台集线器端口数的扩充,要注意的是只有可堆叠集线器才具备这种端口。一般来说一个可堆栈集线器中同时具有两个外观类似的端口:一个标注为"UP",另一个就标注为"DOWN",在连接时是用电缆从一个集线器的"UP"端口连接到另一个可堆集线器的"DOWN"端口上,都是"母"头,所以连接线端就必须都是"公头"了,不过这种连接线是购买可堆栈集线器时厂家就会为您提供的,如果损坏或丢失,也可直接在电脑城做一条,只要对商家讲明用途即可,端口示意图如下图所示。

端口示意图(点击看大图)

    集线器堆栈是通过厂家提供的一条专用连接电缆,从一台的"UP"堆栈端口直接连接到另一台集线器的"DOWN"堆栈端口。堆栈中的所有集线器可视为一个整体的集线器来进行管理,也就是说,堆叠栈中所有的集线器从拓朴结构上可视为一个集线器。如下图所示的是一款3Com的SuperStack II PS Hub 40/50堆栈集线器的堆栈连接示意图。

连接示意图(点击看大图)

    这种集线器间的连接通常不会占用集线器上原有的普通端口,而且在这种堆栈端口中具有智能识别性能,所以堆栈在一起的集线器可以当作一台集线器来统一管理。集线器堆叠技术采用了专门的管理模块和堆栈连接电缆,能够在集线器之间建立一条较宽的宽带链路,这样每个实际使用的用户带宽就有可能更宽(只有在并不是所有端口都在使用情况下)。

    采用堆叠的集线器端口扩展方式要受到集线器的种类和间隔距离的限制,首要条件是实现堆叠的集线器必须是可堆栈的;另一个这种堆栈连接一般彼此间隔非常近的向台集线器之间的连接(厂家所能提供的堆栈连接电缆一般是1m的),所以这种集线器端口扩展连接方式受距离限制太大。

    目前流行的堆叠模式主要有两种:星型模式和菊花链模式。

    ●星型堆叠    星型堆叠技术是一种高级堆叠技术,对交换机而言,需要提供一个独立的或者集成的高速交换中心(堆叠中心),所有的堆叠主机通过专用的(也可以是通用的高速端口)高速堆叠端口上行到统一的堆叠中心,堆叠中心一般是一个基于专用ASIC的硬件交换单元,根据其交换容量,带宽一般在10-32G之间,其ASIC交换容量限制了堆叠的层数。由于涉及到专用总线技术,电缆长度一般不能超过2米。因此,星型堆叠模式下,所有的交换机需要局限在一个机架之内。

星型堆叠(点击看大图)

    ● 菊花链式堆叠   菊花链式堆叠是一种基于级联结构的堆叠技术,对交换机硬件没有特殊要求,通过相对高速的端口串接和软件的支持,最终实现构建一个多交换机的层叠结构。但就交换效率来说,菊花链式堆叠模式同级联模式处于一个层次,它通常会使用一个高速端口模式。

菊花链式堆叠(点击看大图)

    级联

    级联是另一种集线器端口扩展方式,它是指使用集线器普通的或特定的端口来进行集线器间的连接的。所谓普通端口就是通过集线器的某一个常用端口(如RJ-45端口)进行连接,而所谓特殊端口就是集线器为级联专门设计的一种"级联端口",一般都标有"UPLink"字样。因为有两种级联方式,所以事实上所有的集线器都能够进行级联,至少可以通过普通端口进行。

    下面来分别看看这两种级联方式。

    (1)使用Uplink端口级联

    "Uplink"级联端口大多数集线器都会带有,如下图所示的就是一款带有"Uplink"端口的集线器。当使用集线器提供的专门用于上行连接的"Uplink端口"时,通常可利用直通跳线的双绞线将该端口连接至其他集线器上除"Uplink端口"外的任意端口。

Uplink端口(点击看大图)

    在这里要注意的是级联的两台集线器间,级联双绞电缆所连接的下一台集线器的端口不再是我们想象的"UPlink端口"了,而是连接到普通端口上,连接示意图如下图所示。

连接示意图(点击看大图)

    还有一点需要注意的是,有些品牌的集线器(如3Com)利用一个普通端口兼作Uplink端口,并利用一个开关(MDI/MDI-X转换开关)在两种类型间进行切换。如下图所示的为3Com SuperStack II MDI/MDI-X切换开关。

MDI/MDI-X切换开关(点击看大图)

    (2)使用普通端口级联

    集线器间除了可以使用上面介绍的专用级联端口(Uplink端口)进行级连外,还可以通过集线器的普通端口进行级联,不过要注意的是这时所用的连接双绞线要用反线了,就是说双绞线的两端要跳线,反跳的方法就是一端的第1-3与2-6脚下对调,连接如下图所示。

连接图(点击看大图)

    总结:

    从以上两种集线器端口扩展方式("堆栈"与"级联")可以看出堆栈方式实现起来比较困难,投资较大,而且集线器间的距离也受到很大限制。而级联方式相对来说实现起来比较容易,投资也较便宜(带有级联端口的集线器随处都是,而且也不是很贵,况且还可以通过普通端口来实现级联),在距离上也是有很大余地的,可以达到单段双绞线网段的最大距离100m,实现起来比较灵活。但是不得不说明的一点就是堆栈方式在性能方面远比级联方式更具有优势,而且堆栈方式可以实现多台集线器统一管理。

    其次,集线器间的级联除了能够增加集线器的端口数量外,还有一个重要作用就是延扩局域网络的范围(其实在同时也扩展了集线器的端口数)。对于10Base-T网络而言,非屏蔽双绞线所能允许的最长传输距离为100米,也就是说,网络范围为以集线器为中心的100m范围,这对于一个较大型的网络来说肯定是远远不够的。这时当计算机与集线器的距离超过100米时,就可以通过在线路的中间加一个集线器的方法来实现距离的扩展,只需要计算机到集线器以及集线器集线器的距离均小于100米就可以上述解决问题。

    另外,虽然集线器级连方式有专用"Uplink"端口"方式和"普通端口"方式两种,但从网络连接距离来考虑的话最好选用"Uplink端口方式",因为这种连接方式可以最大限度的保证下一个集线器的带宽和信号强度,而采用普通端口进行扩展的话信号衰减严重,而且带宽受网络影响较大,这对于有多级级联的网络中是比较注重的。

    产品推荐

    关于网友提问中的推荐方法和产品,由于笔者不太了解网友公司的网络结构及布线情况,所以不能给出具体的方案,但通常中小企业的网络升级都选择级联方式来进行。由于交换机和集线器可以互相级联,并且考虑到网友需要增加20多台机器,所以笔者就推荐了下面两款24口交换机。

    神州数码 DCRS-5526S

神州数码 DCRS-5526S(点击看大图)

    神州数码 DCRS-5526S是一款新型的企业级多层(L2/L3/L4)可堆叠交换机。它具有24个10/100Mbps自适应RJ-45端口和2个模块扩展插槽,可选插百兆光纤模块或千兆模块。DCRS-5526S支持堆叠卡式标准堆叠和千兆电口卡超级堆叠。通过超级堆叠,用户可以避开堆叠线缆的限制,使物理上相连的设备成为一个完整的堆叠组。作为新一代的交换机, DCRS-5526S具有强大的安全特性。强大的ACL可以完全过滤“冲击波”等病毒,保护核心设备。完全的硬件转发可以在病毒泛滥时使正常数据不受任何影响。DCRS-5526S路由交换机支持各种组播路由协议,可以方便组播服务的开展。同时,DCRS-5526S还支持HSRP/VRRP等冗余路由协议,使网络的可靠性得到了进一步提高。

    安奈特AT-8026T

安奈特AT-8026T(点击看大图)

    安奈特AT-8026T属于AT8000系列,其24个固定10/100TX端口,带2个固定的10/100/1000T 端口,其灵活的可扩展性,能提供100米的多种网络连接方案,为智能小区、写字楼、园区网等边缘接入提供高质量而又非常经济实惠的解决方案。AT-8026T提供两个内置的用于上行链路或堆叠的铜千兆(10/100/1000T)端口,支持Auto MDI/MDIX,能够根据需要适应到10M、100M、1000M的速度,提供简便的千兆铜介质连接和提高连接的灵活性,同时利用安奈特独有的“Enhanced Stacking”技术,可以通过这两个铜千兆端口最多连接24台AT-8026T的堆叠单元,只用一个IP地址即可管理所有堆叠内的交换机。

    它突破了传统堆叠线缆长度和堆叠数量的限制,同一堆叠中的设备不必在同一个物理位置,能使用在网络设备分散放置的场合。AT-8026T以意想不到超低的价格实现了2G全双工堆叠带宽的高速堆叠,同时堆叠单元间的连接距离也扩展到了100米,可以和AT-8000中任一款交换机进行混合堆叠。同时提供了广泛的、无需额外费用的管理功能,包括基于 Console、CLI、WEB、SNMP的管理和TELNET。 

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