交換機鏈接技術(shù)的應(yīng)用

引言：隨著接入用戶逐年增多，專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴大，大量、不同品牌交換機設(shè)備得到應(yīng)用，本文首先對影響網(wǎng)絡(luò)可用性的主要因素進行了簡單分析，然后對交換機鏈接技術(shù)進行了具體歸納、分析了其技術(shù)特點，最后結(jié)合專網(wǎng)實際提出了專網(wǎng)可用性保障中交換機鏈接應(yīng)用建議方式及部署需注意的相關(guān)事項。

影響網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性主要因素

基于TCP/IP體制，網(wǎng)絡(luò)最基本特征就是：它屬于一種開放式體制，傳輸自動尋址，盡力而為等特征，具有“發(fā)送數(shù)據(jù)時不用提前發(fā)出申請，想發(fā)送給誰，就發(fā)送給誰，想發(fā)送多大流量，就可以發(fā)送多大流量，想發(fā)送什么信息就發(fā)送什么信息”的便利性，隨之也帶來了不能確保數(shù)據(jù)可靠到達的重要缺陷。

網(wǎng)絡(luò)可用性是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)最重要的性能之一，與網(wǎng)絡(luò)可靠性和可維性密切相關(guān)。它與可靠性衡量指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)平均無故障時間（MTBF）成正比關(guān)系，與可維性衡量指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)平均恢復(fù)時間（MTTR）成反比關(guān)系。因而作為系統(tǒng)，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性也就基本等同于提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性，它不僅僅與單個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可靠性有關(guān)，更是整個系統(tǒng)各重要部分的可靠性綜合，具體包括單個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可靠性、網(wǎng)絡(luò)鏈路介質(zhì)可靠性、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、設(shè)備運行環(huán)境、管理和服務(wù)等幾方面。為提高系統(tǒng)可用性，從網(wǎng)絡(luò)設(shè)計角度看，對應(yīng)主要因素應(yīng)從以下幾方面入手：設(shè)備上提高設(shè)備硬件處理能力，進行主控板、業(yè)務(wù)板、電源、風(fēng)扇等重要配件熱備冗余；鏈路上進行設(shè)備間鏈路冗余；拓撲上進行重要節(jié)點設(shè)備冗余并對拓撲結(jié)構(gòu)簡化、優(yōu)化；應(yīng)用策略上實施各種可靠性保障協(xié)議；機房配套上注重改善設(shè)備供電、空調(diào)系統(tǒng)；運維上改善軟硬件執(zhí)勤、網(wǎng)絡(luò)管理監(jiān)控設(shè)施。

實際工程中鏈路傳輸介質(zhì)（特別是光纖）可靠性遠低于設(shè)備可靠性，光纖骨干的維護、接頭連接件易損、松動以及連接錯誤都是可靠性的致命因素。因此對交換機鏈接進行冗余、優(yōu)化，結(jié)合應(yīng)用相關(guān)可靠性保障技術(shù)在很大程度上提高整個系統(tǒng)的可用性。

典型交換機鏈接技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中典型的交換機鏈接技術(shù)有以下四種：即級聯(lián)、通道、堆疊、集群

級聯(lián)

是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中交換機節(jié)點間通過專用級聯(lián)端口或任意業(yè)務(wù)端口單條線路進行鏈接，它是一種簡單實現(xiàn)多個交換機互連的方法。一般呈總線或星型，其主要作用是延展網(wǎng)絡(luò)用戶接入范圍、增加網(wǎng)絡(luò)用戶接入端口數(shù)量。工程建設(shè)中除設(shè)備外主要是進行鏈接線路建設(shè)，成本最低。

通道

也叫鏈路聚合，是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中交換機間通過兩條或兩條以上鏈路進行多條物理線路連接，應(yīng)用相關(guān)協(xié)議，通過捆綁多條鏈路成一條虛擬通道并進行網(wǎng)絡(luò)通信的一種交換機互連方法。其中任意單條線路出現(xiàn)故障都不會對交換機間通信產(chǎn)生影響，其主要作用也是延伸了網(wǎng)絡(luò)用戶接入范圍、增加了網(wǎng)絡(luò)用戶接入端口數(shù)量，并在提高網(wǎng)絡(luò)可靠性同時提高了交換機間鏈路帶寬，在一定程度上消除了交換機間通信瓶頸，具有較強的負載均衡功能。和級聯(lián)方式一樣，其工程實現(xiàn)主要是進行鏈接線路建設(shè)，成本較低，非常實用。

堆疊

是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中兩個或兩個以上具有相關(guān)特性的交換機通過專用堆疊卡或業(yè)務(wù)口、專用線纜進行鏈接，通過相關(guān)保障協(xié)議將多個交換機設(shè)備虛擬成一獨立的邏輯設(shè)備進行管理和通信的一種交換機互連方法，這種方法主要適用于盒式交換機，其作用是在有限的空間擴展了交換機接入端口密度，簡化了網(wǎng)絡(luò)拓撲的同時成倍的提高了邏輯交換機的整機處理能力，堆疊系統(tǒng)多臺成員交換機之間冗余備份；堆疊支持跨設(shè)備的鏈路聚合功能，實現(xiàn)跨設(shè)備的鏈路冗余備份，極大程度提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性。堆疊交換機間其工程實現(xiàn)首先需要設(shè)備具備相關(guān)支持能力，其次要對相關(guān)鏈接模塊、纜線進行建設(shè)，因而成本較高。

集群

同堆疊技術(shù)，是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中兩或多臺支持集群特性的交換機設(shè)備，通過主控板專用子卡、專用線纜組合在一起，從邏輯上組合成一臺交換設(shè)備，主要用于框式交換機鏈接。具有堆疊交換機同樣特征和優(yōu)點。

交換機鏈接技術(shù)在專網(wǎng)可用性保障應(yīng)用及注意事項

交換機鏈接技術(shù)在專網(wǎng)可用性保障應(yīng)用

分析專用網(wǎng)絡(luò)拓撲及數(shù)據(jù)傳輸特點：系統(tǒng)設(shè)備主要節(jié)點位置可分為端站、二級中心站、一級中心站；數(shù)據(jù)傳輸方向為端站采集數(shù)據(jù)后向二級中心站傳輸，二級中心站將數(shù)據(jù)處理后，分發(fā)至端站及一級中心站。數(shù)據(jù)流主要在端站和二級中心站之間傳遞。分開來看，端站、各級中心站都是一個典型三層交換結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)：由核心層、匯聚層和接入層設(shè)備組成。進行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)設(shè)計原則應(yīng)該：結(jié)合實際業(yè)務(wù)應(yīng)用，提高系統(tǒng)整體性能，綜合考慮管理、靈活部署設(shè)備、簡化系統(tǒng)復(fù)雜程度，最大保證可靠性，同時控制成本。

局域網(wǎng)交換機鏈接部署原則如下：

核心層交換機鏈接采用線纜堆疊、集群、通道，以增強處理能力、簡化網(wǎng)絡(luò)拓撲為主。

匯聚層和接入層交換機鏈接采用部分主要部位進行堆疊，其他以通道、簡單級聯(lián)形式為主，盡量增加接入帶寬并擴展接入范圍提高可用性，匯聚層對上可采用啟用三層交換雙上聯(lián)，對下也可啟用三層雙下聯(lián)或啟用二層通道進行鏈接。

通道式適用同一建筑內(nèi)的不同樓層光纖、雙絞線。組成通道的端口可以光電混用，只要速率/雙工設(shè)置相同。

普通級聯(lián)可適用于不同建筑、同一建筑不同樓層光纖線路

交換機鏈接技術(shù)在專網(wǎng)保障應(yīng)注意事項

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方面

（1）對于簡單級聯(lián)、通道鏈接技術(shù)，交換機設(shè)備可以是不同品牌；

（2）通道鏈接技術(shù)應(yīng)注意所用端口必須設(shè)置成同一速率、同一工作模式；因鏈接技術(shù)不同，不同廠商對各種交換機鏈接的支持層數(shù)有所不同，專網(wǎng)建設(shè)模式下，簡單級聯(lián)、通道鏈接建議以星行模式為主，如采用總線模式不宜超過3層。

（3）堆疊鏈接技術(shù)應(yīng)采用同一品牌及專用模塊、級聯(lián)線纜，可以是不同型號；業(yè)務(wù)更改時設(shè)備應(yīng)注意需冷重啟，相關(guān)板卡一般不支持熱插拔。

（4）集群鏈接技術(shù)應(yīng)采用同一品牌同一型號交換機，并專用模塊、級聯(lián)線纜。在對框式交換機進行集群時，注意設(shè)備堆疊板與交換業(yè)務(wù)板帶寬適配性。另外，部分交換機集群特性需要證書（License）支持,采購設(shè)備尤其注意。

線路方面

（1）進行交換機鏈接時，應(yīng)盡力保證交換機間中繼線路具有盡量大的帶寬，為此可采用全雙工和鏈路匯聚技術(shù)。鏈接端口采用全雙工技術(shù)后，不但相應(yīng)端口吞吐量加倍，而且中繼距離大大增加，使得異地分布、距離較遠的多臺交換機鏈接成為可能。

（2）簡單級聯(lián)和通道鏈接時應(yīng)注意中繼光纖線路的收發(fā)及雙絞線的接口標(biāo)準一端為568A，另端為568B。

（3）堆疊、集群鏈接由于線纜限制，適用核心機房內(nèi)部交換機鏈接。

配置策略方面

保障協(xié)議所占性能開銷

交換機通道、堆疊、集群鏈接能夠正常運行都需要設(shè)備相關(guān)協(xié)議進行協(xié)作，如果這些協(xié)議在運行一段時間后，主、從交換機之間通訊隊列被占滿，就會導(dǎo)致交換機之間不能正常通信，從交換機的信息不能傳送到主交換機上。在使用菊花鏈方式進行堆疊、集群鏈接的交換機中，從交換機端口接收到用戶信息后首先會將信息發(fā)送給主交換機并由主交換機進行處理，如果傳輸通道堵塞，主交換機就不能收到從交換機發(fā)送的的數(shù)據(jù)包，導(dǎo)致客戶端發(fā)送的所有數(shù)據(jù)不能傳送到主交換機并被主交換機及時處理，最終結(jié)果是用戶主機不能上網(wǎng)。

配置方法以及與其他控制協(xié)議配合

通道鏈接方式中，交換機鏈接兩端通道接口也具有二層交換協(xié)議特性，應(yīng)注意通道組成員狀態(tài)改變對整個設(shè)備生成樹協(xié)議（SPT）會產(chǎn)生影響，建議合理設(shè)置通道的STP COST值。

另外，通道鏈接兩端交換機設(shè)備可采用不同廠商，在進行配置時應(yīng)注意相關(guān)私有協(xié)議的配合，例如華為與思科的快速生成樹協(xié)議、華為與H3C的鏈路聚合模式之間的協(xié)同。

堆疊鏈接中，交換機成員有主、備、從之分。堆疊實施方式有堆疊卡/業(yè)務(wù)口兩種，其中應(yīng)注意業(yè)務(wù)口優(yōu)先級最高。

與保障業(yè)務(wù)支持

通道鏈接中對業(yè)務(wù)流的線路分配原則是根據(jù)源/目的/源+目的IP或mac進行Hash算法進行分配，在進行策略配置時應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)實際使用情況進行負載均衡規(guī)劃，尤其避免拓撲中接入/匯聚/核心得二個層次都采用通道鏈接時的hash算法選擇。