4.4.2 非对称交换机的连接策略
所谓不对称网络，是指由不对称交换机构建的网络。通常情况下，高速端口用于连接其他交换机或服务器，而低速率端口则用于直接连接计算机或集线器。该连接方式同时解决了设备之间以及服务器与设备之间的连接瓶颈，充分考虑了服务器的特殊地位，通过增加服务器连接带宽，可有效地防止服务器端口拥塞的问题，同时，由于交换机之间通过高速端口通信，可使网络内所有的计算机都平等地享有对服务器的访问权限。
例如，当 Cisco Catalyst 2960 交换机相互连接时，应当使用其 1000 Mbps 端口。而与普通计算机的连接，则使用 100 Mbps 端口（如图 4-52 所示）。从而保证连接至不同交换机的计算机之间的通信畅通，不会在交换机之间产生传输瓶颈。
同样，当 Cisco Catalyst 2960 接入交换机连接至 Cisco Catalyst 3750 汇聚层交换机时，也应当使用其 1000 Mbps 端口（如图 4-53 所示），以保证所连接的计算机能够实现对网络骨干的高速访问。
4.4.3 对称交换机的连接策略
所谓对称网络，是指由对称交换机构建的网络。
对称网络的连接策略非常简单，就是选择其中一台交换机作为核心层交换机，然后将其他所有被频繁访问的设备，如其他交换机、服务器、打印机等，都连接至该交换机，而其他设备则连接至其他交换机（如图 4-54 所示）。由于所有端口只需一次交换即可实现与频繁访问的设备的连接，因此大幅度提高了网络传输效率。需要注意的是，在该拓扑结构中，对核心层交换机性能的要求比较高。如果核心层交换机的背板带宽和转发速率较差，那么将会影响整个网络的通信效率。
4.5 交换机的连接
GBIC 模块也好， SFP 模块也好，最终都归结为采用什么样的传输介质。因此，从根本上来讲，交换机之间的连接除了使用双绞线，就是使用光纤。当然，超五类双绞线和六类双绞线只是性能上的不同，并没有使用时的差别。光纤链路则有所不同，单模光纤和多模光纤千万不能混用，否则光纤端口之间将无法通信。
4.5.1 光纤端口的连接
由于光纤端口的价格仍然非常昂贵，所以光纤主要被用于核心层交换机和汇聚层交换机之间连接，或被用于汇聚层交换机之间的级联。需要注意的是，光纤端口均没有堆叠的能力，只能被用于级联。
1. 光纤跳线的交叉连接
所有交换机的光纤端口都是 2 个，分别是一发一收。当然，光纤跳线也必须是 2 根，否则端口之间将无法进行通信。当交换机通过光纤端口级联时，必须将光纤跳线两端的收发对调，当一端接“收”时，另一端接“发”。同理，当一端接“发”时，另一端接“收”（如图 4-55所示）。 Cisco GBIC 光纤模块都标记有收发标志，左侧向内的箭头表示“收”，右侧向外的箭头表示“发”。如果光纤跳线的两端均连接“收”或“发”，则该端口的 LED 指示灯不亮，表示该连接为失败。只有当光纤端口连接成功后， LED 指示灯才转为绿色。
同样，当汇聚层交换机连接至核心层交换机时，光纤的收发端口之间也必须交叉连接，如图 4-56 所示。
2. 光电收发器的连接
当建筑之间或楼层之间的布线采用光缆，而水平布线采用双绞线时，可以采用两种方式实现两种传输介质之间的连接。一是采用同时拥有光纤端口和 RJ-45 端口的交换机，在交换机之间实现光电端口之间的互连；二是采用廉价的光电转换设备，一端连接光纤一端连接交换机的双绞线端口，实现光电之间的相互转换。图 4-57 所示为 SC-toRJ-45 收发转发器。
相比较而言，模块化交换机的传输性能更高，而光电转换设备的价格更低。因此，应当根据网络的数据传输需要和投资额度决定采用哪种设备。需要注意的是，并非全部光纤收发器都支持全双工，部分产品只支持半双工，应当在选购时注意鉴别。另外，考虑到兼容性，建议选用相同品牌和类型的产品。
光电收发器的一端使用光纤跳线连接至光纤配线架，实现与远端光纤端口的连接；另一端使用双绞线跳线连接至交换机的 RJ-45 端口，实现与交换机上其他计算机间的连接，从而完成网络骨干的光纤传输。
当网络直径过大，已经远远超出双绞线所能支持的传输距离时，都会借助于光纤进行传输。如果网络用户数量较少，仅仅是为了实现远距离通信，对网络性能和数据传输速率没有太高要求，可以在两端均使用光电收发器＋普通 RJ-45 端口交换机的方式，从而大幅降低网络成本。网络设备的连接方式如图 4-58 所示。
如果整个网络连接有多幢建筑，而且对数据传输性能要求较高，只是某个子网无需较高的性能，则可以只在一端使用光电收发器（如图 4-59 所示），而另一端使用带有光纤接口的中心或汇聚层交换机，从而在保证整体网络性能的同时，提高网络的性价比。
连接光电收发器与交换机时，应当注意以下几个方面的问题。
连接光电收发器与交换机的双绞线跳线应当为直通线。有些光纤收发器提供一个MDI/MDI-X 开关按钮，当使用交叉线时应当按下 MDI/MDI-X 开关按钮，而使用直通线时，则无需按下该按钮。事实上，只要 LED 指示灯变绿即为连通状态，否则，说明连接跳线或开关按钮有问题。
连接光电收发器与光纤配线架的光纤跳线通常为 ST-SC， SC 端连接至光电收发器，ST 端连接至光纤配线架。
光纤跳线的类型与芯径必须与布线中使用的光纤完全相同。
由于光纤端口不具有自适应功能，因此光电收发器与交换机的光纤端口必须采用相同的传输速率和双工模式。
4.5.2 双绞线端口的连接
无论是 10Base-T 以太网、 100Base-TX 快速以太网还是 1000Base-T 千兆位以太网，级联交换机所使用的电缆长度均可达到 100 m，这个长度与交换机到计算机之间的长度完全相同。因此，级联除了能够扩充端口数量外，另外一个用途就是快速延伸网络直径。当有 4 台交换机级联时，网络跨度就可以达到 500 m。这样的距离对于位于同一座建筑物内的小型网络而言已经足够了！
使用智能端口级联
最新款的交换机（包括 Cisco 交换机在内）基本上都支持智能翻转端口。所谓智能翻转端口，就是交换机中的所有 RJ-45 端口都能够智能判断对端所连接的是普通网络终端，还是其他网络设备，并自动将端口的类型切换到与之相适应的类型（ MDI-II 或 MDI-X），从而实现与对端设备的正常连接。因此，只需使用直通线即可实现网络设备之间的相互连接。
智能翻转端口通常不会在交换机面板上进行标记，因此，必须查看产品的使用手册才能知晓。
使用非智能翻转端口级联
如果相互级联的交换机端口均为非智能翻转端口，那么将只能使用交叉跳线，将两台交换机的普通端口连接在一起，可以扩展网络端口数量（如图 4-60 所示）。
当使用非智能翻转端口连接交换机时，必须使用交叉线而不是直通线。
4.6 交换机的堆叠
提供堆叠端口的交换机之间可以通过专用的堆叠线连接起来。通常，堆叠的带宽是交换机端口速率的几十倍。例如，一台 100 Mbps 交换机，堆叠后两台交换机之间的带宽可以达到几百兆位甚至上千兆位。多台交换机的堆叠是靠一个提供背板总线带宽的多口堆叠母模块与单口的堆叠子模块相连实现的，并插入不同的交换机实现交换机的堆叠。
4.6.1 堆叠概述
级联（ Uplink）和堆叠（ Stack）是多台交换机相互连接在一起的两种方式，主要目的是增加端口密度。级联，是使用跳线将一台交换机的端口与另一台交换机的端口连接在一起。堆叠，是借助专门的堆叠模块，通过交换机的背板连接起来。堆叠是一种建立在芯片级上的连接，将 3 台 48 口交换机堆叠在一起，效果就像是一个 144 口的交换机。
1. 堆叠与级联的区别
堆叠与级联的区别如下。
对设备要求不同。级联可通过一根双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间，或者交换机与集线器之间完成。而堆叠只有在自己厂家的设备之间，并且该交换机必须具有堆叠功能才可实现。
对连接介质要求不同。级联时只需一根跳线，而堆叠则需要专用的堆叠模块和堆叠线缆。当然，堆叠模块是需要另行订购的。
最大连接数量不同。交换机间的级联，在理论上没有级联级数的限制。但是，叠堆内可以容纳的交换机数量，各厂商都会明确地进行限制。
管理方式不同。堆叠后的数台交换机在逻辑上是一个被网管的设备，可以对所有交换机进行统一的配置与管理。而相互级联的交换机在逻辑上是各自独立的，必须依次对其进行配置和管理每台交换机。
设备间连接带宽不同。多台交换机级联时会产生级联瓶颈，并将导致较大的转发延迟。例如， 4 台百兆位交换机通过跳线级联时，彼此之间的连接带宽也是 100 Mbps。当连接至不同交换机上的计算机之间通信时，也只能通过这条百兆位连接，从而成为传输的瓶颈。同时，随着转发次数的增加，网络延迟也将变得很大。而 4 台交换机通过堆叠连接在一起时，堆叠线缆将能提供高于 1 Gbps 的背板带宽，从而可以实现所有交换机之间的高速连接。尽管级联时交换机之间可以借助链路汇聚技术来增加带宽，但是，这是以牺牲可用端口为代价的。
网络覆盖范围不同。交换机可以通过级联成倍地扩展网络覆盖范围。例如，以双绞线网络为例，一台交换机所覆盖的网络直径为 100 m， 2 台交换机级联所覆盖的网络直径就是 300 m，而 3 台交换机级联时的直径就可达 400 m。而堆叠线缆通常只有 0.5～ 1 m，仅仅能够满足交换机之间互连的需要，不会对网络覆盖范围产生影响。
2. 堆叠的优点
堆叠是交换机扩展端口的重要方式。堆叠的优点主要包括以下几个方面。
高密度端口
不同品牌的交换机支持堆叠的层数有所不同，一般情况下，最少可堆叠 2 层，而最多可堆叠至 8 层，因此可在一个狭小的空间内为密集的计算机网络提供上百个端口。
高速传输
由于叠堆中所有的计算机都连接至同一高速背板模块，位于不同交换机端口的计算机之间的通信不再需要层层转发，减少了交换机之间的转发延迟，避免了端口冲突，所有端口的计算机间均可以线速进行交换，提高了不同交换机间计算机的通信速率。
便于管理
一个堆叠的若干台交换机可视为一台交换机进行管理，只需赋予其 1 个 IP 地址，即可通过该 IP 地址对所有的交换机进行管理，从而大大减少了管理的强度和难度，极大地节约了管理成本。
需要注意的是，并不是所有的交换机都支持堆叠的，这取决于交换机的品牌，甚至是型号是否支持堆叠。
4.6.2 StackWise 堆叠技术
1. StackWise 堆叠技术简介
Cisco Catalyst 3750/3750G 均支持 StackWise堆叠技术，可以将多至 9 台的 Cisco Catalyst 3750交换机堆叠在一起（如图 4-61 所示），创建一个32 Gbps 的逻辑堆叠交换架构，提供高达 468 个10/100 Mbps 端口或 252 个 10/100/1000 Mbps 端口。同一堆叠中的所有交换机共享配置和路由信息，从而创建一个单一的交换单元，就好像是一整台交换机一样。
图 4-62 所示为 Cisco Catalyst 3750 交换机的StackWise 堆叠端口。
只需简单地使用 StackWise 堆叠电缆，将不同的堆叠端口连接在一起，即可实现 Cisco Catalyst 3750 交换机之间的 StackWise 堆叠，如图 4-63 所示。
2. StackWise 堆叠技术特点
StackWise 堆叠技术具有以下特点。
构造简单
无需专用管理交换机，堆叠中的每台交换机都能够充当管理层次中的主交换机或从交换机，由从堆叠成员交换机中选出的一台主交换机负责管理。一个堆叠中最多可连接 9 台交换机，并将它们整合为一个统一的、逻辑的、针对融合而优化的设备，从而让客户可以更加放心地部署语音、视频和数据应用。
易于管理
每个 StackWise 堆叠都拥有一个单一的 IP 地址，并且作为一个统一的对象进行管理。单一 IP 管理适用于包括故障检测、虚拟 LAN（ VLAN）创建和更改、安全和 QoS 控制等多种活动。每个堆叠只有一个配置文件，它将被分发给堆叠中的各个成员。这让堆叠中的每台交换机都可以公用相同的网络拓扑、介质访问控制（ MAC）地址和路由信息。
堆叠互连
利用特殊的堆叠互连电缆和堆叠软件， Cisco StackWise 技术最多可以将 9 台单独的 Cisco Catalyst 3750 交换机连接到一个统一的逻辑单元中。堆叠相当于一个单一的交换单元，由一个从成员交换机中选出的主交换机管理。主交换机可以自动地创建和升级所有的交换信息和可选的路由表。一个工作中的堆叠可以在不中断服务的情况下，添加新的成员或者移除旧的成员。
双向流与负载均衡
为了有效地平衡流量负载，分组被分配到两条逻辑计数循环路径上。每条计数循环路径都支持 16 Gbps 的流量，总共支持 32 Gbps。输出队列会计算路径的使用率，以确保流量负载的平衡分配。系统为流量提供服务的方式取决于它的服务等级（ CoS）或者差分服务代码点（ DSCP）值。低延时的流量会获得较高的优先级。
连接冗余
通过特殊的堆叠互连电缆，可将堆叠中的所有交换机组织成一个单一的逻辑单元，从而创建一条双向的封闭环路。如果检测到电缆中存在断点，流量将会立即转到另外一条 16 Gbps路径上继续转发。次秒级定时机制可以检测流量故障，及时地进行故障切换，并在检测到电缆上的互动时重新恢复双路径传输。需要注意的是，任何一条电缆发生中断，都将导致堆叠的带宽降低到它的总容量的一半。
热插拔
用户可以在不影响堆叠性能的情况下，在一个工作中的堆叠中添加或者移除交换机。堆叠将会搜集包括交换表在内的各种信息，并在获得新地址之后更新 MAC 地址。网络管理员不需要对交换机进行任何配置，就可以直接使用该交换机。同样，用户也可以在不对剩余交换机产生影响的情况下，从一个工作中的堆叠中移除交换机。当堆叠发现一系列端口不再可用时，它将在不影响转发或者路由的情况下更新相关信息。
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