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升级需注意 交换机的设计与分类
2007-8-2 16:33:41 文章来源：IT世界 |
• 生成树协议
生成树协议用于计算交换机之间的最佳路径（当网络中存在多个交换机和多个路径时）。只有使用此协议，才能避免数据同时通过多个路径发送而导致数据重复。在大型网络中，交换机必须支持此协议，而在小型交换机中，此协议通常不可用。
• VLAN 支持
VLAN 用于将网络划分为具有类似通信需求的计算机组，因此降低了网络数据流量。VLAN 支持可以在任何大小的网络上使用，但是在安装了一些特大型交换机的情况下，特别需要。低成本交换机通常不支持 VLAN。VLAN 支持对小型网络而言并不重要，但对大型网络非常重要。
• 上行链路连接性
上行链路用于将网络中的交换机连接在一起。虽然所有交换机都可以通过普通以太网链接进行连接，但交换机的类别越高，使用用于交换机-交换机连接的中继协议所支持的链接速度越高。
• 合并
在交换机中合并其他功能可以降低成本和提高可管理性。例如，用于小分支机构的低成本交换机还可以包括路由器和防火墙，甚至可以包括宽带调制解调器。除了降低成本，它还简化了管理，因为只有一个物理单元。高端交换机还可以集成路由器模块（称为第 3 层交换）以及其他功能（如负载平衡和防火墙）。此外，这通常提高了网络的可管理性。此合并可能导致复原能力下降，因为整体失败会使所有合并的服务停止工作，应该慎重考虑。
交换机类别
类别不是很严格，您会发现，由于升级选件的原因，制造商的某一特定型号可能属于多个类别，而此制造商的两个不同型号可能属于同一类别。本节中涉及的交换机类别是：
• 类别 1 – 低端固定交换机
• 类别 2 – 低端可变交换机
• 类别 3 – 中型交换机
• 类别 4 – 高端交换机
类别 1 – 低端固定交换机
低端交换机的功能和扩展能力有限，且没有容错能力。此类交换机设计成具有固定数量的以太网端口（通常为 4 到 24 个），考虑到连接性限制，它们的有限性能通常可以满足需要。
此类交换机价格便宜，但是它们缺乏可升级性和灵活性。以太网连接内置在硬件中，因此设备的功能（例如端口数）不能随需求的变化而更改。低端交换机是为单独操作设计的，不与其他交换机一起协调数据流。它们可能不支持诸如生成树协议、远程管理、高速上行链路和 VLAN 之类的功能。使用特殊端口或以太网交叉电缆，通常支持以标准以太网速度连接到其他交换机的上行链路。交换机功能还可以与路由器组合。
通常这些交换机是为小型办公室、大型组织的分支机构和家庭用户设计的。管理能力的缺乏对于小的企业或家庭用户可能没有太大影响，但对于组织的分支机构，它成为严重的缺陷。表 1 汇总了第 1 类交换机的功能。
表 1：类别 1 – 低端固定交换机
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不需要配置或配置不可用 |
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没有扩展能力 |
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可能不支持生成树协议 |
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不支持 VLAN |
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不能远程管理 |
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有限的制造商支持 |
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不支持 VoIP |
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成本 – 低 |
优点
低端固定交换机的优点包括：
• 价格合理：
由于这些设备物理构造和功能集合简单，且有许多制造商激烈竞争，所以这些设备通常价格低廉。如果它们的缺点可以忽略，它们的每端口价格在所有交换机类别中是最优惠的。
• 配置方便：
这些设备通常没有配置选项，很容易安装，交换机发现其环境并自己进行配置。在远程站点上安装时，没有配置选项是一个优点，因为这可以使它免受篡改。
缺点
低端固定交换机的缺点包括：
• 不可升级：
由于低成本构造，当需要更多以太网端口时，这些设备通常不能升级。
• 没有配置和可管理性：
这些设备没有可配置选项，没有可以启用管理和监视的配置程序。通常，这些设备安装在没有本地技术支持的小型远程站点中，所以缺乏监视能力可能是严重的缺陷。缺乏可配置性的另一结果是，交换机不支持生成树协议或 VLAN，这意味着对于大型中央企业网络，此类交换机不是首选。
• 支持有限：
通常，此类路由器的支持比较有限，它们多是通过 Web 站点、FAQ 和电子邮件联系，没有任何服务等级担保。因为竞争激烈，此类产品的生命周期很短，很多型号常常由于对过时型号的支持减少，而最终离开竞争舞台。产品保证仅限于更换，但却并不保证在特定时期有效。如果在保修期后设备出现故障，对其进行修理则不太经济。由于设备简单且成本低廉，这样的支持等级可被认为足够了。
类别 2 – 低端可变交换机
低端可变交换机除了提供与低端固定交换机类似的功能之外，还具有可升级硬件以支持需求的变化。通常，这些交换机允许增加以太网端口数量（具有比固定交换机更多的端口），提供更灵活的向上链路能力（通常是千兆以太网），支持生成树协议。通常，由于必须支持更多的端口，它们提供比固定交换机更高的以太网吞吐流量。它们也比低端固定交换机昂贵，因为它们可以升级，且通常具有远程管理能力和 VLAN 支持。可堆栈固定配置交换机可以视为同一类别，提供相同的技术功能但支持扩展（扩展的方法是将新交换机堆栈在现有交换机上，使用高速总线将它们连接以便它们像一个交换机那样工作）。请注意，术语“可堆栈”没有标准定义。某些制造商的本意可能是指交换机可以于物理上放置在另一交换机的上面，但是对于此类别，假设在两个交换机之间有高速总线且将这些交换机像一个交换机那样进行管理。
在预计需求将有增长或低端固定交换机不能提供足够端口的情况下，可以使用低端可变交换机。这包括建筑物、部门、远程分支机构或小型组织的基础。初始成本高于低端固定交换机，但是长期看来，不必抛弃交换机即可适应需求的增长，从而降低了成本。由于低端可变交换机通常比低端固定交换机具有更多的潜在连接性，所以适合较大型办公室的需要。表 2 汇总了第 2 类交换机的功能。
表 2：类别 2 – 低端可变交换机
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以太网端口可升级性 |
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向上链路端口灵活性 |
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可升级到比第 1 类交换机更多的以太网端口 |
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生成树协议 |
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可配置性、可管理性和远程访问 |
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缺乏 VoIP 支持 |
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VLAN 支持 |
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成本 – 从低到高 |
优点
低端可变交换机的优点包括：
• 价格合理：
这些设备的每端口成本比第 1 类交换机高。但是，它们提供更好的管理功能和扩展能力，与更高类别的交换机比较，并不昂贵。
• 可升级性：
这些设备有很多增加以太网端口数量的方法，可以在基本单元上添加其他端口，也可以通过将其他基本单元直接连接到内部总线来附加到现有基本单元。用于连接到其他交换机的上行链路端口可以适合各种连接性媒体，包括千兆以太网、光纤或铜线。
• 可配置：
这些交换机具有配置生成树协议和 VLAN 的能力。因此，这些设备适于企业网络中使用。这些交换机还支持远程管理和监视。
缺点
低端可变交换机的缺点包括：
• 可升级性不灵活：
这些设备通常只能提供有限的以太网端口数量的增长、以及上行链路端口功能的有限更改。添加另一堆栈单元将会使端口数大量增加（即使只需要一些其他端口）。通常，没有用于添加其他功能（如第 3 层交换）的选项。
• 缺乏 VoIP 支持：
虽然当前可能不需要 VoIP，但是如果组织升级了电话网络，则必须具有 VoIP 支持。
• 几乎没有复原能力或复原能力有限：
通常，这些交换机几乎没有复原能力；如果可用，唯一的复原功能可能是冗余电源。
类别 3 – 中型交换机
与第 2 类交换机相比，中型交换机提供更多的功能、更高的端口密度和扩展能力。它们还具有更高级别的管理能力、冗余和复原能力。通常，这些交换机是带有端口卡插件的模块机架，而不是固定机架。不同大小的机架提供不同数量的插槽。这些交换机通常包括多个热交换冗余电源，而复原功能包括处理切换到备用交换机的协议。它们还提供第二个引擎，这是在第一个交换机出现故障的情况下提供复原能力的交换机的处理器单元。
这些交换机可用来在中型组织、较大型分支机构提供核心交换，或用来聚合与更大型交换机相连的大型组织的若干分部。此类路由器在 WAN 和 LAN 连接方面灵活性很高且功能可不断更新。因为可以根据技术发展而升级，生命周期往往较长。表 3 汇总了第 3 类交换机的功能。
表 3：类别 3 – 中型交换机
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带有不同大小机架的机架系统单元 |
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冗余电源 |
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高以太网端口密度 |
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可变上行链路端口 |
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可配置性、可管理性和远程访问 |
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生成树协议 |
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VLAN 支持 |
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VoIP 支持 |
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第 3 层交换 |
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冗余电源 |
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冗余引擎 |
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成本 – 高 |
优点
中型交换机的优点包括：
• 成本效率：
虽然基本中型交换机单元的价格高于低端交换机，随着端口数的增长，每端口价格会大幅下降。较大的机架单元更能体现这一点。
• 配置简单：
这些设备具有更复杂的需要配置的功能（如 VLAN）。此类交换机除了提供传统命令行方法之外，通常还提供基于浏览器的图形界面进行配置。相同的工具还可以用来对活动进行远程管理和监视。
• 可管理性：
由于软件工具经过了改进且硬件进行了特别设计，此类交换机可以提供更高的可管理性功能。
• 复原能力：
随着交换机端口容量的增长，复原能力越来越重要，此类交换机可以提供可选冗余电源和引擎。
• 伸缩性和长生存周期：
由于这些交换机以机架为基础，所以所有连接性选件都是插件卡。这意味着：在需求发生变化或新技术变得很便宜时，单元可以很轻松地升级。这还可以延长交换机的寿命，而较低类别的交换机可能不得不被抛弃。
缺点
中型交换机的缺点包括：
• 成本较高：
虽然这些设备由于端口密度较高而变得更具成本效率（尤其对于大尺寸的机架），但是这些设备的基本成本比较低类别高。
• 配置复杂：
由于这些设备有更多的选件，所以配置更复杂（虽然图形配置工具可以减轻复杂程度）。
类别 4 – 高端交换机
高端交换机提供高性能、高可用性、增加的扩展能力以及极高的容错能力。硬件设计特别灵活，提供了多个连接性选件及其他选件（如多个电源和处理器），以及使系统复原能力很高的其他功能。
对高速协议（例如用于链接到其他网络设备的异步传输模式 (ATM)）给予了更多的关注。这些交换机在支持不同的硬件媒体（包括铜线和可选光纤）方面提供多功能性，具有处理多个千兆以太网链接的能力。此类交换机还可以包含路由器模块，使这些交换机也可以像路由器那样工作。此功能对于链接 VLAN 非常有用。表 4 汇总了第 4 类交换机的功能。
表 4：类别 4 – 高端交换机
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机架系统单元 |
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冗余电源 |
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高以太网端口密度 |
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可变上行链路端口 |
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10 GB 以太网支持 |
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可配置性、可管理性和远程访问 |
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生成树协议 |
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VLAN 支持 |
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VoIP 支持 |
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第 3 层交换 |
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第 4-7 层交换 |
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安全功能 |
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冗余电源 |
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冗余引擎 |
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成本 – 高 |
优点
高端交换机的优点包括：
• 成本效率：
与第 3 类交换机相比，此类交换机的基本单元价格很高。但是，随着单元的扩展和端口密度的提高，每端口成本大幅下降。
• 可管理性：
像第 3 交换机一样，由于软件工具经过改进且硬件工具进行了特殊设计，此类交换机提供了更高的可管理性功能。
• 复原能力：
随着交换机端口容量的增长，复原能力变得越来越重要。此类交换机提供高级的复原能力，包括冗余和热交换电源、冗余引擎和冗余交换机光纤。
• 伸缩性和长生存周期：
由于这些交换机以机架为基础，所以所有连接性选件都是插件卡。这意味着：在需求发生变化或新技术变得很便宜时，单元可以很轻松地升级。这还可以延长交换机的寿命，而较低类别的交换机可能不得不被抛弃。
• 安全性：
此类交换机通常提供高安全性功能，以保护网络免受入侵。
• 第 3-7 层交换：
此类交换机将第 3 层交换（路由）作为选件提供。它还提供其他高级功能，例如第 4-7 层交换、负载平衡和防火墙。将这些功能作为内置服务可以降低成本（与外部单元相比）和提高性能。
缺点
高端交换机的缺点包括：
• 初始成本高：
这些基于机架的单元初始成本非常高，因为它包含了组件（如机架、引擎和电源）的成本。当机架的端口较少时，每端口成本特别高。但是，随着端口密度的增加，每端口价格将下降。
• 配置复杂：
提供其他功能不可避免地增加了交换机配置的复杂性。需要技术熟练的工程师对属于此类的交换机进行配置。
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