選擇1000BASE-T交換機

2019-11-05 01:38:39

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供稿：網友

　　選購思路
　　企業的IT經理應該以應用系統為核心來考慮網絡交換機的選購問題，應用需求決定了將采購什么樣的產品。企業網絡應用目前以2大應用為主: 實時應用處理和電子郵件，其中電子郵件的數量在不斷增長。假如天天的網絡數據流量及其時間分布可以預計，那么大概就知道需要鋪設一個什么樣的網絡方案了。
　　網絡建設應該在滿足當前應用的基礎上保持一定的前瞻性，使得企業在網絡上的投資有足夠的保用時間。現在信息技術的發展速度有時候快得讓人難以置信，應用系統的模式在不斷改變。因此，在網絡方案的選擇過程中應該盡量采用先進的、成熟可靠的網絡技術，而不要采用過于保守的網絡設計方案。萬兆以太網標準預計將于2001年第三季度出臺，而參與萬兆以太網標準制定的Foundry、Nortel等廠商已經于2001年5月先后發布了萬兆以太網產品。因此，相對成熟、技術領先的千兆以太網方案應該是最近2年網絡建設和升級的當然之選。
　　網絡設備的開放性和兼容性是升級網絡和搭建大型網絡時應該高度重視的問題。假如不能保證開放性和兼容性，網絡中的設備互聯就會發生各種各樣的問題，嚴重影響網絡正常運行。即使是搭建新的網絡，將來也要面臨升級問題?，F有的高速網絡方案中，ATM和FDDI的開放性和兼容性都不如千兆以太網。在千兆以太網方案中，由于端到端的全部鏈路都執行以太網標準，中間無需協議和格式轉換，因此能夠保證開放和兼容。
　　網絡信息系統中最重要的價值就在于數據資料的安全性和使用效率，新興的網絡存儲方式NAS、SAN都為數據資料的安全存儲和高效利用提供了新的契機。然而基于百兆網絡的網絡存儲又談何輕易，千兆網絡的帶寬才能幫助網絡存儲從理念變成現實。千兆以太網是采用或者預備采用網絡存儲方式的用戶的當然之選。
　　交換機分類
　　按照現在復雜的網絡構成方式，網絡交換機被劃分為接入層交換機、匯聚層交換機和核心層交換機。其中，核心層交換機全部采用機箱式模塊化設計，目前已經基本都設計了與之相配備的1000BASE-T模塊，核心層交換機的選購在本文中不做討論。接入層支持1000BASE-T的以太網交換機基本上是固定端口式交換機，以10/100Mbps端口為主，并且以固定端口或擴展槽方式提供1000BASE-T的上連端口。匯聚層1000BASE-T交換機同時存在機箱式和固定端口式2種設計，可以提供多個1000BASE-T 端口，一般也可以提供1000BASE-X等其他形式的端口。接入層和匯聚層交換機共同構成完整的中小型局域網解決方案。
　　按照OSI的7層網絡模型，交換機又可以分為第二層交換機、第三層交換機、第四層交換機等等，一直到第七層交換機?；贛AC地址工作的第二層交換機最為普遍，用于網絡接入層和匯聚層。基于ip地址和協議進行交換的第三層交換機普遍應用于網絡的核心層，也少量應用于匯聚層。部分第3層交換機也同時具有第四層交換功能，可以根據數據幀的協議端口信息進行目標端口判定。第四層以上的交換機稱之為內容型交換機，主要用于互聯網數據中心，不在本文討論范圍之內。
　　按照交換機的可治理性，又可以分為可治理型交換機和非可治理型交換機，它們的區別在于對SNMP、RMON等網管協議的支持。可治理型交換機便于網絡監控，但成本也相對較高。大中型網絡在匯聚層應該選擇可治理型交換機，在接入層視應用需要而定，核心層交換機全部是可治理型交換機。
　　交換機廠商的分類
　　用戶在交換機的選購過程中也會面臨對產品品牌的選擇。根據我們對網絡市場的熟悉，交換機廠商可以分為3類。第一類，參與網絡標準的開發和制定、把握相關核心芯片設計技術的廠商，這一類廠商把握了交換機技術的核心，它們中的大部分也進行交換機的設計和制造，其產品具有技術優勢。第二類，根據網絡標準、交換機核心芯片供給商提供的芯片和設計知識，可以獨立進行交換機整機設計和制造，并把握交換機相關的軟件技術，其產品具有價格優勢和一定程度的技術優勢。第三類，采用委托設計和制造方式從其他廠商取得產品，并以自有的品牌、服務和渠道進行銷售，其產品具有價格優勢。在第三類廠商中，有的廠商采取向上結合的方式發揮自身優勢，即與行業應用等緊密結合。以上3類廠商分別適合不同需求的用戶群。
　　交換機基本功能介紹
　　1．服務質量治理
　　很多公司都已經把內部局域網和互聯網相連接，很多人也都碰到過互聯網端口擁堵得無法忍受，這時候也許只是因為您的某個同事正在從FTP站點下載一個數百兆的程序文件。這種情況下您也許需要服務質量治理幫您解決問題。
　　第二層交換機可以根據交換機端口、MAC地址、虛擬網標識來劃分服務質量，這只能讓某些人獲得網絡使用的優先權，這種治理方式往往因為不夠靈活而并不受到人們的歡迎。第三、四層交換機可以檢測到數據包中包含的網絡協議、IP地址及端口號，從而可以識別應用程序的類型，進而自動完成服務質量治理，使網絡中的應用程序運行得更好。舉一個例子，網絡治理員可以定義答應Http類型數據占用上連端口下行帶寬的40%，答應Ftp類型數據占用上連端口下行帶寬的30%，其他30%的下行帶寬保留給其他應用程序使用。這種網絡治理模式下，就不會出現上述的一個下載進程堵塞整個局域網的互聯網出口的現象。從某種意義上講，第三、四層服務質量治理的意義更多地體現在對上連端口的治理。
　　帶寬治理的方法仍然處于不斷完善之中，目前主要有2種帶寬治理方法：RSVP和Peak Bandwidth。RSVP為特定應用、IP地址或端口設置了相應的最低速率或最低帶寬占用率，從而預留了相應的資源。由于預留了帶寬，可以充分保證要害應用或要害用戶的網絡響應時間，但是在這些特定應用或用戶不工作時會造成網絡骨干帶寬在特定時間的部分帶寬閑置，從而增加了高峰時間碰撞和擁塞的機會。隨后出現的Peak Bandwidth定義特定應用、IP地址或端口的最高速率、最大帶寬占用率，可以針對低速度的目標網絡端口進行優化，避免給速率轉換環節造成擁塞和數據包丟失，但是無法保證在數據傳輸高峰時間的正常響應。這2種治理方法各有所長，還處于繼續完善的過程中。
　　當某個網絡端口出現擁塞的時候，基于第二層交換的優先級治理就可以發生作用。IEEE 802.1p協議中定義了8個優先級（從0到7）。但是，支持優先級治理的交換機中并不一定提供相對應的8個優先級隊列。例如有的交換機只提供2個隊列，它把優先級為0～3的數據保存到低優先級隊列，把優先級為4～7的數據保存到高優先級隊列。隊列較多的交換機當然可以提供較好的優先級治理。在一個規模較大的網絡中，假如采用了不同的交換機，而且交換機的優先級隊列治理各不相同，那么數據流的優先級就會出現混亂。例如優先級為4的數據包在交換機A中被存儲到了高優先級隊列，而傳遞到交換機B后被存儲到低優先級隊列，這種情況下優先級治理的作用就喪失掉了。因此，在選購具備優先級治理功能的交換機時應該明白它的優先級隊列是如何劃分的，從而保證網絡內部交換機優先級隊列的一致性，這樣才能保證網絡中的優先級治理正常發揮作用。
　　相同級別的不同品牌交換機在沒有服務質量治理的情況下往往并沒有多少速度差異，但是在打開服務質量治理功能后速度差異就變得非常明顯。首先，看服務質量治理是通過軟件方式實現還是通過硬件方式實現，硬件方式基本可以維持線速上的服務質量治理，但軟件方式就要使網絡性能大大降低，其結果經常是得不償失。
　　2．鏈路聚合
　　1000BASE-T也支持以太網協議802.3ad所定義的鏈路聚合(Link Aggregation)功能，也稱為Trunking。在4條鏈路聚合的情況下，采用全雙工方式可以獲得高達8Gbps的帶寬，可以滿足當前應用領域的各種需求。鏈路聚合功能可以提供端口級的容錯功能，假如4條鏈路中的1條發生了故障，故障鏈路的數據流量會自動地由其他鏈路分擔。但是，分流的過程會有3秒左右的延遲，還不能完全媲美于備份式的冗余連接，因此這種鏈路容錯方式更適合追求高性能但不苛求高可用性的用戶。
　　3．生成樹協議（STP）
　　1000BASE-T也支持以太網IEEE 802.1D所定義的生成樹協議。鏈路聚合這樣的端口級冗余連接只能克服某個端口或線路引起的故障，而無法克服設備失效造成的鏈路中斷。而生成樹協議可以提供設備級的冗余連接。如圖所示，A、B、C三臺支持生成樹協議的交換機之間形成了環路，根據生成樹算法，A與C之間的連接被設備自動斷開。當B交換機發生故障，A與C之間的連接就會被恢復，不會因為B交換機的失效而中斷。當然，由于生成樹協議算法不是對鏈路的實時監測和故障恢復，它需要一個重新計算的周期才能恢復通訊鏈路，重新計算期間(30s～60s)交換機延遲數據發送。一些廠商采用了一些STP增強特性來縮短重新計算的周期，但仍然維持在4秒以上。盡管如此，生成樹協議對于搭建設備級容錯的高可用性網絡仍然具有重要意義。
　　

　　STP示意圖
　　4．組播技術（Multi-Cast）
　　假如用戶想通過IP組播來減少局域網數據流量，那么可以關注一下最新的IP組播協議——協議無關組播(PRotocol Independent Multicast，簡稱PIM)。以前的位距矢量組播路由協議（DVMRP）要求RIP方式的路由算法，而PIM不需要特定的路由算法，可以支持RIP、OSPF、EIGRP等多種常見路由算法，PIM甚至可以在靜態路由的情況下運行，因而具有更廣泛的適用性。其他的組播協議還有MSDP、MBGP等。
　　互聯網群組治理協議(Internet Group Management Protocol，簡稱IGMP)用于控制網絡組播數據，使組播數據只被轉發到發出數據請求的端口，過濾掉發往其他端口的組播數據，從而減少網絡邊緣的帶寬占用。組播的群組信息是由一個被選出的負責維護群組信息的路由設備定期發出探測信息，并根據網絡終端設備的響應信息來維護群組信息。假如網絡中使用視頻點播等數據流量較大的組播應用系統，那么選購具有組播功能的交換機就非常必要。
　　5．虛擬網技術（VLAN）
　　虛擬網技術可以通過網絡交換機把大中型網絡劃分成多個廣播域——虛擬網，從而減少網絡廣播型數據對帶寬的浪費，避免廣播風暴的發生。此外，虛擬網的劃分對網絡安全也有一定的意義，可以通過虛擬網隔離用戶群之間的相互訪問，并可以根據需要隨時調整。第二層交換機可以根據端口或者MAC地址劃分虛擬網，第三層交換機則可以根據IP地址劃分虛擬網，因此第三層交換機提供的虛擬網治理能夠為用戶提供更多的靈活性。構建大中型網絡一定會涉及虛擬網的劃分，用戶應根據網絡應用的需要選擇具有相應虛擬網功能的交換機產品。

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