В чем разница между основным коммутатором и обычным коммутатором?

Базовый коммутатор — это не тип коммутатора, а коммутатор, размещенный на базовом уровне (основе сети).

Как правило, крупные корпоративные сети и интернет-кафе должны приобретать базовые коммутаторы, чтобы обеспечить широкие возможности расширения сети для защиты первоначальных инвестиций. Когда количество компьютеров достигает 50, в этих местах могут использоваться основные коммутаторы. Маршрутизатора достаточно, когда компьютеров меньше 50. Так называемый основной коммутатор предназначен для сетевой архитектуры. Если это небольшая локальная сеть с несколькими компьютерами, то небольшой коммутатор с 8 портами можно назвать основным коммутатором.

разницаs между основным коммутатором и обычным коммутатором

• Разница между портами

Количество стандартных портов коммутатора обычно составляет 24-48, и большинство сетевых портов являются портами Gigabit Ethernet или Fast Ethernet. Основная функция заключается в доступе к пользовательским данным или объединении некоторых данных коммутатора на уровне доступа. Этот тип коммутатора может настроить простой протокол маршрутизации Vlan и некоторые простые функции SNMP с относительно небольшой пропускной способностью объединительной платы.

• Ассоциация разницаs между подключением или доступом к сети

Часть сети, которая непосредственно связана с сетевым подключением или доступом пользователей, обычно называется уровнем доступа, а часть между уровнем доступа и базовым уровнем называется уровнем распределения или уровнем агрегации. Цель уровня доступа — позволить конечным пользователям подключаться к сети, поэтому коммутатор уровня доступа имеет характеристики низкой стоимости и высокой плотности портов.

Коммутатор уровня агрегации является точкой агрегации нескольких коммутаторов уровня доступа, и он должен быть в состоянии обрабатывать весь трафик от устройств уровня доступа и обеспечивать восходящие каналы к базовому уровню. Следовательно, коммутаторы уровня агрегации имеют более высокую производительность, меньше интерфейсов и более высокую скорость переключения.

Основная часть сети называется базовым уровнем. Основной целью базового уровня является обеспечение оптимизированной и надежной структуры магистральной передачи посредством высокоскоростной пересылки связи. Следовательно, приложение коммутатора базового уровня имеет более высокую надежность, производительность и пропускную способность.

Различные слои сети

Преимущества основных коммутаторов

По сравнению с обычными коммутаторами коммутаторы для центров обработки данных должны обладать следующими характеристиками: большой объем кэш-памяти, высокая емкость, виртуализация, FCoE, технология TRILL уровня 2, масштабируемость и избыточность модулей.

• Технология большого кэша

Коммутатор центра обработки данных изменил метод кэширования исходящего порта традиционного коммутатора. Он использует архитектуру распределенного кэша, и кэш намного больше, чем у обычного коммутатора. Емкость кэш-памяти может достигать более 1 ГБ, в то время как общий коммутатор может достигать только 2-4 м. Для каждого порта емкость кэша пакетного трафика может достигать 200 мс при условии полной скорости линии 10 Гбит/с, так что в случае пакетного трафика большой кэш может по-прежнему обеспечивать нулевую потерю пакетов при пересылке по сети, что как раз подходит для большое количество серверов в дата-центре и скачкообразный трафик.

• Высокопроизводительное оборудование

Сетевой трафик в центре обработки данных имеет характеристики планирования приложений с высокой плотностью и буферизации всплесков. Однако обычные коммутаторы не могут обеспечить точную идентификацию и контроль услуг с целью присоединения. Они также не могут обеспечить быстрое реагирование и нулевую потерю пакетов, поэтому непрерывность бизнеса не может быть гарантирована. Надежность системы в основном зависит от надежности оборудования.

Поэтому обычные коммутаторы не могут удовлетворить потребности центров обработки данных. Коммутаторы для центров обработки данных должны иметь характеристики пересылки высокой емкости и поддерживать 10-гигабитные платы высокой плотности, то есть 48-портовые 10-гигабитные платы. Для переадресации коммутаторы центра обработки данных могут использовать только архитектуру распределенной коммутации CLOS.

Кроме того, с ростом популярности 40G и 100G платы 40G, поддерживающие 8 портов, и платы 100G, поддерживающие 4 порта, постепенно становятся коммерчески доступными. Кроме того, на рынок уже вышли платы 40G и 100G для коммутаторов центров обработки данных, что удовлетворяет спрос на приложения высокой плотности в центрах обработки данных.

• Технология виртуализации

Сетевое оборудование в центре обработки данных должно обладать характеристиками высокого уровня управления, высокой безопасности и надежности. Следовательно, коммутаторы в центре обработки данных также должны поддерживать виртуализацию. Виртуализация предназначена для преобразования физических ресурсов в логически управляемые ресурсы для преодоления барьеров физической структуры.

Используя технологию виртуализации, можно унифицировать управление несколькими сетевыми устройствами. Службы на одном устройстве могут быть полностью изолированы, что может снизить затраты на управление центром обработки данных на 40 % и повысить загрузку ИТ примерно на 25 %.

технология виртуализации

• ТРИЛЬ технология

Что касается построения сети второго уровня в центре обработки данных, исходным стандартом является протокол FTP. Но у него есть следующие недостатки:

– STP работает через блокировку портов, и все избыточные каналы не пересылают данные, что приводит к пустой трате широкополосных ресурсов.

– В сети есть только одно связующее дерево, и пакеты данных должны проходить через корневой мост, что влияет на эффективность пересылки всей сети.

Поэтому STP больше не подойдет для расширения сверхкрупных центров обработки данных. TRILL появляется, чтобы компенсировать эти недостатки STP. Протокол TRILL эффективно сочетает конфигурацию и гибкость уровня 2 с конвергенцией и масштабируемостью уровня 3. Вся сеть может быть перенаправлена ​​без петель без необходимости настройки на втором уровне. Технология TRILL — это базовая функция уровня 2 коммутаторов центров обработки данных, которая недоступна в обычных коммутаторах.

• технология FCoE

Традиционные центры обработки данных часто имеют сеть передачи данных и сеть хранения данных. Появление технологии FCOE делает возможной сетевую конвергенцию. FCoE — это технология, которая инкапсулирует кадры данных сети хранения в кадры Ethernet для пересылки. Реализация этой технологии слияния должна происходить на коммутаторах центра обработки данных, а обычные коммутаторы, как правило, не имеют этих функций.

Такие функции, как агрегация каналов, резервирование, стекирование и горячее резервирование, также очень важны и определяют производительность, эффективность и стабильность основных коммутаторов в практических приложениях.

Агрегация ссылок

Агрегация каналов — это объединение двух или более каналов данных в один канал, который выглядит как логический канал с более высокой пропускной способностью. Агрегация каналов обычно используется для подключения одного или нескольких устройств с высокими требованиями к пропускной способности, таких как серверы или фермы серверов, подключенные к магистральной сети. Его можно использовать для увеличения пропускной способности канала и повышения надежности соединения.

Например, в компании есть два этажа, на которых работают разные предприятия. Сети на двух этажах изначально были отдельными, но взаимодействие одной и той же компании неизбежно. В это время мы можем открыть сеть между двумя этажами, чтобы отделы, имеющие взаимную связь, могли общаться друг с другом на высокой скорости. Как показано ниже:

Интерфейс Eth-Trunk для подключения коммутатора A и коммутатора B.

Как показано на рисунке выше, SwitchA и SwitchB подключены к сетям VLAN10 и VLAN20 соответственно через каналы Ethernet, и между SwitchA и SwitchB проходит большой объем трафика данных.

Пользователь ожидает, что между SwitchA и SwitchB может быть обеспечена большая пропускная способность канала, чтобы одни и те же VLAN могли взаимодействовать друг с другом. Между тем, пользователи также надеются обеспечить определенную степень избыточности для обеспечения надежности передачи данных и каналов связи.

Создайте интерфейс Eth-Trunk и добавьте интерфейсы-участники, чтобы увеличить пропускную способность канала. Два коммутатора настраиваются с помощью Eth-Trunk1, а затем порты трех линий, которые должны обмениваться данными, добавляются к Eth-Trunk1, а магистраль портов настраивается для пропуска соответствующей VLAN. Таким образом, сеть на двух этажах может нормально общаться.

Резервирование ссылок

Чтобы поддерживать стабильность сети, в сетевой среде, состоящей из нескольких коммутаторов, используются некоторые резервные соединения для повышения эффективности и стабильности сети. Резервные соединения здесь также называются резервными или резервными.

Стекирование коммутаторов

Несколько коммутаторов, подключенных с помощью специальных кабелей для стекирования, могут быть объединены в один логический коммутатор. Все коммутаторы в этом логическом коммутаторе используют одну и ту же информацию о конфигурации и маршрутизации. При добавлении и удалении отдельного коммутатора производительность логического коммутатора не пострадает.

Типы оптических портов коммутатора включают SFP, 10G SFP+, 25G SFP28, 40G QSFP+, 100G QSFP28 и т. д. Нам нужно выбрать правильный оптический модуль для вставки в коммутатор для нормального использования. Например, порты SFP можно вставлять в оптические модули SFP, а порты 10G SFP+ — для оптических модулей 10G. 100G QSFP28 порт должен быть вставлен в оптические модули 100G QSFP28.

Если мы хотим соединить коммутатор с электрическим портом и коммутатор с оптическим портом, мы можем использовать Медь SFP. Он используется для преобразования оптического порта в электрический, чтобы мы могли использовать сетевой кабель для соединения двух коммутаторов.

Стекированные коммутаторы соединены двумя петлями. Аппаратное обеспечение коммутатора отвечает за балансировку нагрузки пакетов данных на двойных шлейфах. Шлейф действует как объединительная плата этого большого логического коммутатора. Когда обе петли работают нормально, скорость передачи пакетов данных на этом логическом коммутаторе составляет 32 Гбит/с.

Когда необходимо передать фрейм данных, программное обеспечение коммутатора вычислит, какая петля более доступна, и затем фрейм данных будет отправлен в эту петлю. Если стекирующий кабель выйдет из строя, коммутаторы на обоих концах неисправного кабеля обнаружат неисправность и отключат затронутую петлю, в то время как логический коммутатор может по-прежнему работать в состоянии одиночной петли со скоростью передачи пакетов 16 Гбит/с. Коммутаторы объединены в гирляндную цепь. На следующем рисунке показан способ подключения.

 Коммутаторы объединены в гирляндную цепь

Стекирование повышает стабильность портов коммутатора и пропускную способность.

Горячее резервное копирование (HSRP)

Базовый коммутатор является ядром и сердцем всей сети. В случае фатального отказа основного коммутатора локальная сеть будет парализована, что приведет к неоценимым потерям. Поэтому, когда мы выбираем базовые коммутаторы, мы часто видим, что некоторые базовые коммутаторы оснащены такими функциями, как стекирование или горячее резервирование.

Использование горячего резервирования для основных коммутаторов — неизбежный выбор для повышения надежности сети. Когда основной коммутатор вообще не может работать, все его функции берет на себя другой резервный маршрутизатор в системе до тех пор, пока этот маршрутизатор не вернется в нормальное состояние. Это протокол маршрутизатора горячего резерва (HSRP).

Условием реализации HSRP является наличие в системе нескольких основных коммутаторов, и они образуют «горячую резервную группу», которая образует виртуальный маршрутизатор. В любой момент активен только один маршрутизатор в группе, и он пересылает пакеты данных. Если активный маршрутизатор выйдет из строя, будет выбран резервный маршрутизатор для замены активного, но хост в сети рассматривает маршрутизатор как неизмененный. Таким образом, хост остается подключенным и не подвержен сбою, что лучше решает проблему переключения основного коммутатора.

Чтобы уменьшить сетевой трафик данных, после установки активного основного коммутатора и резервного основного коммутатора они регулярно отправляют пакеты HSRP. Если активный коммутатор ядра выходит из строя, резервный коммутатор ядра становится активным коммутатором ядра. Если резервный основной коммутатор выйдет из строя или станет активным основным коммутатором, в качестве резервного основного коммутатора будет выбран другой основной коммутатор.

Когда линия от коммутатора уровня доступа к основному коммутатору ядра выходит из строя, он переключается на резервный компьютер.

 

 Сценарий один из отказа канала передачи данных

Когда канал передачи данных коммутатора уровня доступа 1, подключенного к базовому коммутатору A, выходит из строя, канал данных коммутатора уровня доступа 1 переключается на базовый коммутатор B, но в течение периода переключения коммутатор 1 уровня доступа теряет шесть пакетов данных. , как показано выше.

 

Второй сценарий отказа канала передачи данных

При отказе основного канала связи между сервером и основным коммутатором A (например, линии, сетевой карты и т. д.) и при переключении основной сетевой карты сервера на резервную сетевую карту шесть пакетов данных будут потеряны. Но при восстановлении основного канала сервер автоматически переключится с резервной сетевой карты на основную сетевую карту, и пакеты данных при этом переключении не потеряются.