交換機的級連與堆疊

級連擴展模式是最常規(guī)，最直接的一種擴展方式，一些構(gòu)建較早的網(wǎng)絡(luò)，都使用了集線器（HUB）作為級連的設(shè)備。因為當時集線器已經(jīng)相當昂貴了，多數(shù)企業(yè)不可能選擇交換機作為級連設(shè)備。那是因為大多數(shù)工作組用戶接入的要求，一般就是從集線器上一個端口級連到集線架上。在這種方式下，接入能力是得到了很大的提高，但是由于一些干擾和人為因素，使得整體性能十分低下，只單純地滿足了多端口的需要，根本無暇考慮轉(zhuǎn)發(fā)交換功能。

現(xiàn)在的級連擴展模式綜合考慮到不同交換機的轉(zhuǎn)發(fā)性能和端口屬性，通過一定的拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以方便地實現(xiàn)多用戶接入。級連模式的典型結(jié)構(gòu)如圖一所示。

級連模式是組建大型LAN最理想的方式，可以綜合利用各種拓撲設(shè)計技術(shù)和冗余技術(shù)，實現(xiàn)層次化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如通過雙歸等拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計冗余，通過Link Aggregation技術(shù)實現(xiàn)冗余和Up Link的帶寬擴展，這些技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟，廣泛使用在各種局域網(wǎng)和城域網(wǎng)中。

級連模式使用通用的以太網(wǎng)端口進行層次間互聯(lián)，如100M FE端口、GE端口以及新興的10GE端口。

級連模式是以太網(wǎng)擴展端口應用中的主流技術(shù)。它通過使用統(tǒng)一的網(wǎng)管平臺實現(xiàn)對全網(wǎng)設(shè)備的統(tǒng)一管理，如拓撲管理和故障管理等等。級連模式也面臨著挑戰(zhàn)，當級連層數(shù)較多，同時層與層之間存在較大的收斂比時，邊緣節(jié)點之間由于經(jīng)歷了較多的交換和緩存，將出現(xiàn)一定的時延。解決方法是匯聚上行端口來減小收斂比，提高上端設(shè)備性能或者減少級連的層次。在級連模式下，為了保證網(wǎng)絡(luò)的效率，一般建議層數(shù)不要超過四層。如果網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點存在通過廣播式以太網(wǎng)設(shè)備如HUB擴展的端口，由于其為直通工作模式，不存在交換，不納入層次結(jié)構(gòu)中，但需要注意的是，HUB工作的CSMA/CD機制中，因沖突而產(chǎn)生的回送可能導致的網(wǎng)絡(luò)性能影響將遠遠大于交換機級連所產(chǎn)生的影響。

級連模式是組建結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)的必然選擇，級連使用通用電纜（光纖），各個組件可以放在任意位置，非常有利于綜合布線。

堆疊技術(shù)擴展

堆疊技術(shù)是目前在以太網(wǎng)交換機上擴展端口使用較多的另一類技術(shù)，是一種非標準化技術(shù)。各個廠商之間不支持混合堆疊，堆疊模式為各廠商制定，不支持拓撲結(jié)構(gòu)。目前流行的堆疊模式主要有兩種：菊花鏈模式和星型模式。堆疊技術(shù)的最大的優(yōu)點就是提供簡化的本地管理，將一組交換機作為一個對象來管理。

菊花鏈式堆疊

菊花鏈式堆疊是一種基于級連結(jié)構(gòu)的堆疊技術(shù)，對交換機硬件上沒有特殊的要求，通過相對高速的端口串接和軟件的支持，最終實現(xiàn)構(gòu)建一個多交換機的層疊結(jié)構(gòu)，通過環(huán)路，可以在一定程度上實現(xiàn)冗余。但是，就交換效率來說，同級連模式處于同一層次。菊花鏈式堆疊通常有使用一個高速端口和兩個高速端口的模式，兩者的結(jié)構(gòu)見圖二所示。使用一個高速端口（GE）的模式下，在同一個端口收發(fā)分別上行和下行，最終形成一個環(huán)形結(jié)構(gòu)，任何兩臺成員交換機之間的數(shù)據(jù)交換都需繞環(huán)一周，經(jīng)過所有交換機的交換端口，效率較低，尤其是在堆疊層數(shù)較多時，堆疊端口會成為嚴重的系統(tǒng)瓶頸。使用兩個高速端口實施菊花鏈式堆疊，由于占用更多的高速端口，可以選擇實現(xiàn)環(huán)形的冗余。菊花鏈式堆疊模式與級連模式相比，不存在拓撲管理，一般不能進行分布式布置，適用于高密度端口需求的單節(jié)點機構(gòu)，可以使用在網(wǎng)絡(luò)的邊緣。

菊花鏈式結(jié)構(gòu)由于需要排除環(huán)路所帶來的廣播風暴，在正常情況下，任何時刻，環(huán)路中的某一從交換機到達主交換機只能通過一個高速端口進行（即一個高速端口不能分擔本交換機的上行數(shù)據(jù)壓力），需要通過所有上游交換機來進行交換（見圖三）。