交换机的作用与功能(一文详解交换机的原理及常见的网络架构方式)

交换机是什么?

交换机是一种用于电(光)信号转发的网络设备,它可以为接入交换机的任意两台主机提供提供通信服务,我们最常见的交换机是以太网交换机,其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。

按层次分类,交换机又可以分为二层交换机和三层交换机,那么你知道交换机有哪些结构方式吗?

交换机的4种网络结构方式:

01 级联方式

级联方式是最常用的一种组网方式,在较大的局域网例如园区网 ( 校园网 ) 中,多台交换机可形成总线型、树型或星型的级联结构。

**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。

结构图:

02 链路聚合方式

端口聚合将两个设备间的多条物理链路捆绑在一起组成一条逻辑链路,从而达到带宽倍增的目的(这条逻辑链路带宽相当于物理链路带宽之和)。

除了增加带宽外,链路聚合还可以在多条链路上均衡分配流量,起到负载分担的作用:当一条或多条链路出现故障时,只要还有链路正常,流量将转移到其它的链路上,整个过程在几毫秒内完成,从而起到冗余的作用,增强了网络的稳定性和安全性。

常见的链路集合方式有手工聚合、LACP聚合。

结构图:

03 堆叠方式

多台支持堆叠特性的交换机通过堆叠线缆连接在一起,从逻辑上变成一台交换设备,作为一个整体参与数据转发。

堆叠的特点:

交换机多虚一:堆叠交换机对外表现为一台逻辑交换机,控制平面合一,统一管理。

转发平面合一:堆叠内物理设备转发平面合一,转发信息共享并实时同步。

跨设备链路聚合:跨物理设备的链路被聚合成一个Eth-Trunk端口,和下游设备实现互联。

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。

04 分层方式(推荐)

这种方式一般应用于比较复杂的交换机结构中,按照功能可划分为:接入层、汇聚层、核心层。

这三层网络架构采用层次化模型设计,将复杂的网络设计分成几个层次,每个层次着重于某些特定的功能,这样就能够使一个复杂的大问题变成许多简单的小问题。

结构图:

核心层:核心使用CSS集群组网,上下行采用Eth-Trunk,构建高可靠、无环的网络。

汇聚层;汇聚交换机采用iStack,上下行采用Eth-Trunk,构建高可靠、无环的网络。

接入层:地理位置接近的接入设备(如一个楼宇内的接入交换机)使用iStack虚拟化成为一台逻辑上的设备,端口数量充足,简化了管理。

使用Eth-Trunk和汇聚层互联,逻辑上网络结构简单,不再需要使用STP、VRRP。具有高可靠性、高上行带宽、快速收敛的优势。

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