局域网:比较以太网堆叠与级连应用

随着信息通信业的发展以及国民经济信息化的推进,以太网交换机市场呈稳步上升态势 。有专家估计,在今后1~3年的时间里,我国以太网交换机的市场需求会大幅增长,市场规模将超过路由器,成为IT行业发展最快的领域之一 。国外网络市场的疲软以及中国市场的迅速扩展使得市场竞争日益激烈,而系列化将是取胜的要害 。

随着以太网技术在局域网构建中的迅速普及,以太网平台已经成为局域网组建中的主流技术平台,以太网交换机产品正在迅速进入各个领域 。现在进行微机互联的单位越来越多,如何组建一个经济、实用的局域网成为了一热门话题 。然而,没有任何一种固定端口的以太网交换机产品能够百分之百保证满足工作组随时随地可能出现的对以太网端口的扩展要求 。因此,端口扩展技术成为工作组用户网络设计、规划的重要话题 。

所有的局域网工作组用户总是抱着分段投资、平滑扩展的思想来设计他们的接入设备,插槽结构模块化产品的扩展能力虽好,但是价格却难以接受,同时不支持拆分使用使其与固定端口产品相比显得灵活性不够 。因此,使用固定端口产品通过相应的扩展技术达到扩展工作组端口和简化治理的方式得到了广泛的认可 。

目前广泛使用的端口扩展方式包括级连扩展和堆叠技术扩展 。

级连扩展

级连扩展模式是最常规,最直接的一种扩展方式,一些构建较早的网络,都使用了集线器(HUB)作为级连的设备 。因为当时集线器已经相当昂贵了,多数企业不可能选择交换机作为级连设备 。那是因为大多数工作组用户接入的要求,一般就是从集线器上一个端口级连到集线架上 。在这种方式下,接入能力是得到了很大的提高,但是由于一些干扰和人为因素,使得整体性能十分低下,只单纯地满足了多端口的需要,根本无暇考虑转发交换功能 。现在的级连扩展模式综合考虑到不同交换机的转发性能和端口属性,通过一定的拓扑结构设计,可以方便地实现多用户接入 。级连模式的典型结构如图一所示 。
 
级连模式是组建大型LAN最理想的方式,可以综合利用各种拓扑设计技术和冗余技术,实现层次化网络结构,如通过双归等拓扑结构设计冗余,通过Link Aggregation技术实现冗余和Up Link的带宽扩展,这些技术现在已经非常成熟,广泛使用在各种局域网和城域网中 。

级连模式使用通用的以太网端口进行层次间互联,如100M FE端口、GE端口以及新兴的10GE端口 。

级连模式是以太网扩展端口应用中的主流技术 。它通过使用统一的网管平台实现对全网设备的统一治理,如拓扑治理和故障治理等等 。级连模式也面临着挑战,当级连层数较多,同时层与层之间存在较大的收敛比时,边缘节点之间由于经历了较多的交换和缓存,将出现一定的时延 。解决方法是汇聚上行端口来减小收敛比,提高上端设备性能或者减少级连的层次 。在级连模式下,为了保证网络的效率,一般建议层数不要超过四层 。假如网络边缘节点存在通过广播式以太网设备如HUB扩展的端口,由于其为直通工作模式,不存在交换,不纳入层次结构中,但需要注重的是,HUB工作的CSMA/CD机制中,因冲突而产生的回送可能导致的网络性能影响将远远大于交换机级连所产生的影响 。

级连模式是组建结构化网络的必然选择,级连使用通用电缆(光纤),各个组件可以放在任意位置,非常有利于综合布线 。

堆叠技术扩展

堆叠技术是目前在以太网交换机上扩展端口使用较多的另一类技术,是一种非标准化技术 。各个厂商之间不支持混合堆叠,堆叠模式为各厂商制定,不支持拓扑结构 。目前流行的堆叠模式主要有两种:菊花链模式和星型模式 。堆叠技术的最大的优点就是提供简化的本地治理,将一组交换机作为一个对象来治理 。

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