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\"交换机路由器组网详解:图解网络互联方案与实践\"

随着网络技术的发展,交换机和路由器之间的界限越来越模糊,两者的功能开始相互融合。以往,交换机主要负责网络设备的连接,而路由器则负责路径选择和网络之间的互联。但现在,三层交换机已经具备了一些路由器的功能,而高端路由器也整合了交换机的特性。这种趋势让很多人预测,未来交换机和路由器可能会合并为一。
从技术角度来说,实现这一目标并非难事,用户对此也有强烈的需求。合并后的设备可以简化网络结构,减少用户购买成本。然而,就目前而言,两者之间仍然存在较大差异,这些差异不仅体现在技术理论上,还表现在实际应用中。
首先,我们来看交换机的星形集中连接。交换机的基本功能是将网络设备集中连接在一起,如服务器、工作站、PC机、笔记本电脑等。这些设备通过交换机的端口连接,形成一个星形网络结构。在星形连接中,各个设备平等连接,可以相互访问。需要注意的是,并非连接在交换机的服务器就具有最高级别,所有设备在交换机中的地位是相同的。
接下来,我们探讨交换机的级联与堆栈。星形网络结构在实际应用中可能会面临设备数量多、网络层次复杂的问题。为了扩展网络,我们通常会使用交换机的级联和堆栈技术。级联是通过交换机端口将多个交换机连接在一起,以解决端口不足和距离过远的问题。但级联并非没有限制,过多的级联会导致信号衰减和带宽降低,影响网络性能。因此,建议最多部署三级交换机。
与级联不同,堆栈技术需要交换机具备堆栈模块。堆栈是通过专门的背板堆栈模块和堆栈电缆连接,主要用于扩充交换端口,而不是扩展距离。堆栈技术可以提高各实际使用的交换机端口可用带宽,因为它是将多台交换机的背板带宽聚集在一起。这样,当部分端口空闲时,可以提高网络的整体性能。
另一方面,路由器的主要功能是路径选择和网络互联。它可以根据网络层的地址信息,选择最佳路径将数据包从一个网络发送到另一个网络。此外,路由器还可以实现网络安全网络管理等功能。
虽然交换机和路由器在功能上有所重叠,但它们在实际应用中仍然有各自的特点。交换机更注重内部网络的连接和扩展,而路由器则关注不同网络之间的互联。在未来,随着技术的不断发展,两者可能会逐渐融合,形成一种全新的网络设备。
总之,交换机和路由器在技术上的融合为我们带来了更高效的网络连接方式。但在实际应用中,我们还需根据具体需求选择合适的设备,以实现最佳的网络性能和可靠性。随着技术的进步,相信未来网络设备将会更加智能化、高效化,为我们的生活和工作带来更多便利。其实说到这里,我自己也不得不承认,现在交换机与路由器区别是越来越模糊了,它们之间的功能也开始相互渗透。

不仅三层交换机具有了部分原来独属于路由器的“路由”功能,而且现在宽带和高端企业级路由器中也开始兼备交换机的“交换”功能了。可谓是相互渗透,于是有 人就预言,将来交换机和路由器很可能会合二为一,笔者也坚信这一点。

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因为现在从技术上看,实现这一目标根本没有太大难度,同时对用户来说也是迫切需求的。一方面可以简化网络结构,另一方面用户不必购买两种价格那么昂贵的设备,何乐而不为呢?但就目前来说,它们之间还是存在着较大区别的,当然这不仅体现在技术理论上,更主要体现在应用上。本文就要全面向大家解读交换机与路由器在应用的主要区别。

一、 交换机的星形集中连接

我们知道,交换机的最基本功能和应用就是集中连接网络设备,所有的网络设备(如服务器、工作站、PC机、笔记本电脑、路由器、防火墙、网络打印机等),只要交换机的端口支持相应设备的端口类型都可以直接连接在交换机的端口,共同构成星形网络。基本网络结构如图1所示。在星形连接中,交换机的各端口连接设备都彼此平等,可以相互访问(除非做了限制),而不是像许多刚涉入网管行列的朋友那样,认为连接在交换机的服务器是最高级的。

二、交换机的级联与堆栈

拓扑图

上图所示的仅是一个最基本的星形以太网架构,实际的星形企业网络比这可能要复杂许多。这复杂性不仅表现在网络设备如何高档,配置如何复杂,更重要的是表现在网络交换层次比较复杂。企业网络中的路由器和防火墙通常只需配备一个,但交换机通常不会只是一个(除了只有20个用户左右的小型网络)。如果用户数比较多,如上百个,甚至上千个,就必须依靠交换机的级联或者堆栈扩展连接了。但级联技术和堆栈技术也有所不同,它们的应用范围也不同。

交换机级联就是交换机与交换机之间通过交换端口进行扩展,这样一方面解决了单一交换机端口数不足的问题,另一方面也解决离机房较远距离的客户端和网络设备的连接。因为单段交换双绞以太网电缆可达到了100米,每级联一个交换机就可扩展100米的距离。但这也不是说可以任意级联,因为线路过长,一方面信号在线路上的衰减也较多,另一方面,毕竟下级交换机还是共享上级交换机的一个端口可用带宽,层次越多,最终的客户端可用带宽也就越低(尽管你可能用的是百兆交换机),这样对网络的连接性能影响非常大,所以从实角度来看,建议最多部署三级交换机,那就是核心交换机-二级交换机-三级交换机。

这里的三级并不是说只能允许最多三台交换机,而是从层次上讲只能三个层次。连接在同一交换机上不同端口的交换机都属于同一层次,所以每个层次又能允许几个,甚至几十个交换机级联。层级联所用端口可以是专门的UpLink端口,也可以是普通的交换端口。有些交换机配有专门的级联(UpLink)端口,但有些却没有。如果有专门的级联端口,则最好利用,因为它的带宽通常比普通交换端口宽,可进一步确保下级交换机的带宽。如果没有则只能通过普通交换端口级联了。

通过级联端口进行级联的方法如下图所示;

通过级联端口进行级联

而通过普通端口所进行的级联方法如下图所示。

通过普通端口所进行的级联

注意它们之间不仅所用端口不同,所采用的电缆也不一样:采用级联端口进行的级联,需采用普通直通线;而采用普通端口进行的级联电缆为交叉电缆,就像两台主机对连一样。

至于交换机的堆栈,就不是所有交换机都可以的,而是要具有堆栈模块的。交换机的堆栈不是通过交换端口进行的,而是通过专门的背板堆栈模块,采用专门的堆栈电缆进行的连接。而且要注意的是,因为交换机堆栈通常是放在同一位置,连接电缆也较短,所以交换机的堆栈的目的主要是用于扩充交换端口,而不是用于扩展距离的。

同时,交换机堆栈还可提高各实际使用的交换机端口可用带宽,因为它是把堆栈在一起的交换机的背板带宽聚集在一起,这样交换机堆栈的总背板带就是几台堆栈交换机的背板带宽之和。背板带宽提高后,如果交换机的每个端口都用上了,这一优势就不是很明显(也是有效果的,因为不可能每时每刻每个端口都同时通信),但如果有交换机端口空余,效果会更明显,因为它可充分利用交换机的所有带宽。

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