Шесть ключевых моментов при выборе переключателей

Как сетевой инженер, проектирование сети будет включать в себя выбор коммутатора. На что следует обратить внимание при выборе выключателей?

Ключевые моменты для выбора переключателя: 

(1) Стандарт (коммутатор с фиксированной конфигурацией/модульный коммутатор)

(2) Функция (переключатель уровня 2/переключатель уровня 3)

(3) Количество портов

(4) Пропускная способность порта

(5) Обменная емкость

(6) Скорость пересылки пакетов

Стандарт переключателя:

Коммутаторы в основном подразделяются на коммутаторы с фиксированной конфигурацией и модульные коммутаторы.

Пример схемы коммутатора с фиксированной конфигурацией

Примерная схема модульного выключателя

• Коммутатор с фиксированной конфигурацией

(1) Коммутатор с фиксированной конфигурацией можно рассматривать как железный ящик. Как правило, коммутатор с фиксированной конфигурацией имеет фиксированное количество портов, фиксированные модули питания, вентиляторы и т. д.; Таким образом, коммутатор с фиксированной конфигурацией обычно не расширяется.

(2) Коммутатор с фиксированной конфигурацией поддерживает технологию стекирования для улучшения масштабируемости, поэтому мы можем объединить несколько коммутаторов с фиксированной конфигурацией в один коммутатор.

Цепное соединение и кольцевое соединение

3) В обычных условиях коммутатор с фиксированной конфигурацией используется на уровне доступа к сети или уровне агрегации.

• Модульный переключатель

Модульный коммутатор основан на шасси, а интерфейсные платы, платы коммутаторов и силовые модули могут быть сконфигурированы независимо в соответствии с требованиями. Масштабируемость коммутатора кадров обычно зависит от количества слотов. Модульные коммутаторы обычно используются в основной части сети.

Схема сети

Как показано на схеме сети выше: В сети центра обработки данных CE5800, CE6800 и CE8800 представляют собой устройства коробочного типа, которые обычно используются в качестве уровня доступа; CE128 представляет собой устройство каркасного типа и обычно используется в качестве основного уровня.

Таким образом, при выборе устройства вы можете определить, следует ли выбрать коммутатор с фиксированной конфигурацией или модульный коммутатор, исходя из фактического уровня использования коммутатора.

Функция

Коммутаторы классифицируются по уровню рабочего протокола: их можно разделить на коммутаторы уровня 2 и коммутаторы уровня 3.

Различия между коммутаторами уровня 2 и коммутаторами уровня 3:

Коммутатор уровня 2:

Основные функции коммутаторов, работающих на втором уровне канального уровня эталонной модели OSI, включают физическую адресацию, проверку ошибок, последовательность кадров и управление потоком. (Как показано на рисунке ниже, коммутатор уровня 2 работает на канальном уровне и может обрабатывать кадры данных)

Переключатель уровня 2

Коммутатор уровня 3:

Устройство с функцией трехуровневой коммутации представляет собой коммутатор второго уровня с функцией маршрутизации третьего уровня, который представляет собой органическую комбинацию этих двух, а не просто наложение аппаратного и программного обеспечения устройства-маршрутизатора на коммутатор локальной сети. (Как показано на рисунке ниже, трехуровневый коммутатор работает на сетевом уровне и может обрабатывать пакеты данных)

Переключатель уровня 3

Количество портов

Коммутатор с фиксированной конфигурацией

Количество портов, которые может предоставить коммутатор, в основном фиксировано для каждого типа коммутатора с фиксированной конфигурацией, обычно это 24 или 48 портов доступа и 2-4 порта восходящей связи. Возьмем в качестве примера Huawei CE5850-48T4S2Q-EI (как показано ниже). Имеется 48 портов доступа 1000M, 4 восходящих порта 10G и 2 восходящих порта 40G;

Пример схемы коммутатора с фиксированной конфигурацией

Модульный переключатель

Количество портов модульных коммутаторов связано с количеством настроенных плат, которое обычно представляет собой максимальное количество портов, которое может поддерживать каждое шасси, когда настроена интерфейсная плата с максимальной плотностью. Возьмите в качестве примера Huawei CE12804, который поддерживает 4 LPU сервисной платы, а порты связаны с конкретной моделью платы. Для платы 36G с 100 портами всего имеется 144 порта 100G, когда плата полностью вставлена.

Примерная схема модульного выключателя

Как выбрать коммутатор по количеству портов:

При выборе коммутатора необходимо исходить из текущей ситуации в бизнесе и будущей масштабируемости. Количество портов коммутатора представляет собой количество терминалов, к которым вам необходимо получить доступ.

Для коммутатора с 48 портами доступа, если один терминал занимает один порт, то один коммутатор может подключаться к 48 терминалам. В компании с 200 сотрудниками необходимо пять таких коммутаторов.

Скорость порта

Скорости портов, поддерживаемые коммутатором:

Скорости портов, обеспечиваемые текущим коммутатором, включают 100 Мбит/с/1000 Мбит/с/10 Гбит/с/25 Гбит/с и так далее.

 Единица скорости порта коммутатора:

Единицей скорости порта коммутатора является бит/с (бит в секунду)..

Порт коммутатора

Обмен Емкость

Коммутационная способность переключатель

Коммутационная способность коммутатора также называется пропускной способностью объединительной платы или пропускной способностью коммутации.

Коммутационная способность — это максимальный объем данных, который может быть обработан между интерфейсным процессором коммутатора (или интерфейсной платой) и шиной данных.

Пропускная способность объединительной платы обозначает общую пропускную способность коммутатора для обмена данными и измеряется в Гбит/с. Чем выше коммутационная способность коммутатора, тем выше его способность обрабатывать данные, но в то же время выше стоимость конструкции. Удвоенная пропускная способность всех портов, умноженная на количество портов, должна быть меньше пропускной способности коммутации, чтобы реализовать полнодуплексную неблокирующую коммутацию.

 Коммутационная способность связана со стандартом переключатель.

Для шинных коммутаторов коммутационная способность относится к пропускной способности шины объединительной платы.

Шинный коммутатор

Для коммутатора с матрицей коммутации пропускная способность относится к общей пропускной способности интерфейса матрицы коммутатора.

Переключатель с переключающей матрицей

Эта коммутационная способность является теоретическим расчетным значением, но представляет собой максимально возможную коммутационную способность коммутатора. Текущая конструкция коммутатора гарантирует, что этот параметр не станет узким местом всего коммутатора.

Скорость пересылки пакетов

Скорость пересылки пакетов коммутатора:

Скорость пересылки пакетов, также известная как пропускная способность интерфейса, относится к возможности пересылки пакетов данных на интерфейсе устройства связи и обычно измеряется в pps (пакетах в секунду). Скорость пересылки пакетов коммутатора обычно является результатом фактических измерений, которые отражают фактическую производительность коммутатора при пересылке.

 Метод расчета скорости пересылки пакетов:

Стандарт измерения скорости пересылки пакетов основан на количестве 64-байтовых пакетов данных (минимум пакетов), отправляемых в единицу времени.

При расчете скорости пересылки пакетов необходимо учитывать фиксированные служебные данные преамбулы и промежутка кадра.

По умолчанию межкадровый интервал составляет максимум 12 байт, и пользователям рекомендуется использовать конфигурацию по умолчанию. Если пользователь изменяет интервал кадра интерфейса на меньшее значение, у принимающей стороны может не хватить времени для приема следующего кадра после приема кадра данных, что приводит к невозможности своевременной обработки переадресованных пакетов и потере пакетов.

Межкадровый зазор по умолчанию

Мы знаем, что длина кадра Ethernet является переменной, но вычислительная мощность, используемая коммутатором для обработки каждого кадра Ethernet, не имеет ничего общего с длиной кадра Ethernet. Следовательно, когда пропускная способность интерфейса коммутатора постоянна, чем короче длина кадра Ethernet, тем больше кадров необходимо обработать коммутатору и тем больше вычислительной мощности он должен потреблять.

Дополнительные точки

Когда использовать несколько протоколов маршрутизации?

Несколько протоколов маршрутизации используются, когда два разных протокола маршрутизации должны обмениваться маршрутной информацией. Конечно, перераспределение маршрутов также может обмениваться маршрутной информацией. В следующих ситуациях нет необходимости использовать протоколы множественной маршрутизации:

1. Обновите старую версию протокола внутреннего шлюза (IGP) до новой версии IGP.
2. Вы хотите использовать другой протокол маршрутизации, но должны оставить исходный.
3. Вы хотите прервать внутренние маршруты, чтобы они не мешали другим маршрутизаторам, которые не имеют строгой политики фильтрации.
4. Вы находитесь в среде, состоящей из маршрутизаторов разных производителей.

Что такое протокол дистанционно-векторной маршрутизации?

Протоколы дистанционно-векторной маршрутизации предназначены для небольших сетевых сред. В крупномасштабной сетевой среде такие протоколы будут генерировать большой трафик и занимать слишком много полосы пропускания при изучении и обслуживании маршрутов.

Если он не получает обновления таблицы маршрутизации от соседнего сайта в течение 90 секунд, он считает соседний сайт недостижимым. Протокол дистанционно-векторной маршрутизации будет отправлять всю таблицу маршрутизации на соседний сайт каждые 30 секунд, чтобы можно было обновить таблицу маршрутизации соседнего сайта.

Таким образом, он может собирать список сетей с других сайтов (подключенных напрямую или иным образом) для целей маршрутизации. Протоколы дистанционно-векторной маршрутизации используют количество переходов в качестве метрики для расчета количества маршрутизаторов, необходимых для достижения пункта назначения.

Например, RIP использует алгоритм Беллмана-Форда для определения кратчайшего пути, т. е. маршрута, который требует наименьшего количества переходов для достижения пункта назначения. Максимально допустимое количество переходов обычно устанавливается равным 15. Терминалы, которые должны проходить через более чем 15 маршрутизаторов, считаются недоступными.

Существует несколько протоколов дистанционно-векторной маршрутизации: IP RIP, IPX RIP, Apple Talk RTMP и IGRP.

Что такое протокол маршрутизации состояния канала?

Протоколы маршрутизации на основе состояния каналов больше подходят для больших сетей, но из-за их сложности маршрутизаторам требуется больше ресурсов ЦП. Он может обнаруживать неработающие ссылки или вновь подключенные маршрутизаторы за более короткое время, что делает время конвергенции протокола короче, чем у протоколов дистанционно-векторной маршрутизации.

Обычно, если он не получает сообщение HELLO от соседней станции в течение 10 секунд, он считает, что станция недоступна. Маршрутизатор состояния канала отправляет своим соседям сообщения об обновлении, уведомляя их обо всех известных ему каналах.

Он определяет, что значение метрики оптимального пути представляет собой числовую стоимость, значение которой обычно определяется пропускной способностью канала. Связь с наименьшей стоимостью считается оптимальной. В алгоритме поиска кратчайшего пути значение максимально возможной стоимости может быть почти бесконечным.

Если изменений в сети нет, маршрутизатору необходимо лишь периодически обновлять не обновляемую таблицу маршрутизации (длительность периода может составлять от 30 минут до 2 часов).

Существует несколько протоколов маршрутизации состояния канала: IP OSPF, IPX NLSP и IS-IS.

Может ли маршрутизатор использовать как протокол маршрутизации на основе вектора расстояния, так и протокол маршрутизации на основе состояния канала?

Да. Каждый интерфейс можно настроить для использования другого протокола маршрутизации; Но они должны иметь возможность обмениваться маршрутной информацией путем перераспределения маршрутов.

Что такое таблица доступа?

Таблица доступа представляет собой набор правил, добавленных администратором для управления вводом и выводом пакетов данных в маршрутизаторе. Он не генерируется самим маршрутизатором. Таблицы доступа могут разрешать или запрещать пакеты входить или выходить к месту назначения.

Записи таблицы доступа выполняются последовательно, то есть при поступлении пакета данных записи сначала проверяют, связан ли он с первой записью, если нет, то последовательно выполняют его; Если пакет соответствует первой записи, независимо от того, разрешен он или запрещен, нет необходимости выполнять проверку следующих записей.

Для каждого протокола каждого интерфейса может быть только один список доступа.

Какие типы таблиц доступа поддерживаются?

Список доступа можно идентифицировать по его номеру. Конкретные протоколы и соответствующие им номера таблиц доступа следующие:

• Номер стандартного списка доступа IP: 1～99
• Номер расширенного списка доступа IP: 100～199
• Номер стандартного списка доступа IP X: 800～899
• Номер расширенного списка доступа IP X: 1000～1099
• Номер списка доступа AppleTalk: 600～699

Как создать таблицу стандартного доступа IP?

Стандартный список доступа IP можно создать с помощью следующей команды: Access-list номер списка доступа {permit | отказать} источник [маска-источника]

В этой команде:

• номер списка доступа: определите, к какому списку доступа принадлежит эта запись. Числа варьируются от 1 до 99.
• разрешение | deny: указывает, разрешает ли эта запись трафик с определенного адреса или блокирует его.
• источник: определите исходный IP-адрес.
• источник – маска: определяет, какие биты в адресе используются для сопоставления. Если бит равен «1», это означает, что бит в адресе можно игнорировать, а если «0», это означает, что бит в адресе будет использоваться для сопоставления. Можно использовать подстановочные знаки.

Ниже приведен пример таблицы доступа в файле конфигурации маршрутизатора:

Router# показать списки доступа

Стандартный список IP-доступа 1

запретить 204.59.144.0, подстановочные биты 0.0.0.255

допустить любой

Когда использовать перераспределение маршрутов?

Перераспределение маршрутов обычно настраивается на маршрутизаторах, отвечающих за изучение маршрутов из одной автономной системы и их трансляцию в другую автономную систему. Если вы используете IGRP или EIGRP, перераспределение маршрутов обычно выполняется автоматически.

Что такое административное расстояние?

Административное расстояние относится к надежности маршрутизации протокола маршрутизации. Каждому протоколу маршрутизации назначается уровень доверия в порядке убывания надежности, и этот уровень доверия называется административным расстоянием. Для маршрутизации информации от двух разных протоколов маршрутизации к месту назначения маршрутизатор сначала решает, какому протоколу доверять, исходя из административного расстояния.

Как настроить перераспределение?

Прежде чем маршрутизацию можно будет перераспределить, вы должны сначала:

1) Решите, где добавить новые протоколы.

2) Определите пограничный маршрутизатор автономной системы (ASBR).

3) Решите, какой протокол является основным, а какой — пограничным.

4) Определиться с направлением перераспределения маршрутизации.

Обновления маршрутизации можно распространять с помощью следующей команды (этот пример относится к OSPF):

router(config-router) #redistribute protocol [идентификатор процесса] [показатель метрики — значение] [тип типа метрики — значение] [подсети]

В этой команде:

• протокол: указывает исходный протокол маршрутизации для маршрутизатора для перераспределения маршрутов.

Основные значения: bgp, eqp, igrp, isis, ospf, static [ip],connected и rip.

• идентификатор процесса: указывает идентификатор процесса OSPF.
• metric: необязательный параметр, используемый для указания значения метрики перераспределяемого маршрута. Значение метрики по умолчанию равно 0.

Почему важно идентифицировать соседние маршрутизаторы?

В небольшой сети определить соседние маршрутизаторы несложно, потому что при отказе одного маршрутизатора другие маршрутизаторы могут сойтись за приемлемое время.

Но в большой сети задержка обнаружения неисправного маршрутизатора может быть значительной. Знание соседних маршрутизаторов может ускорить конвергенцию, поскольку маршрутизаторы могут узнать о неисправных маршрутизаторах раньше, а интервал между приветственными сообщениями короче, чем интервал между маршрутизаторами, обменивающимися информацией.

Маршрутизатор, использующий протокол дистанционно-векторной маршрутизации, может обнаружить, что соседний маршрутизатор недоступен только тогда, когда соседний маршрутизатор не отправляет информацию об обновлении маршрута, и это время обычно составляет от 10 до 90 секунд, в то время как маршрутизатор, использующий протокол маршрутизации на основе состояния канала, может обнаружить, что соседний маршрутизатор недоступен без получения приветственного сообщения, и интервал обычно составляет 10 секунд.

Как протоколы дистанционно-векторной маршрутизации и протоколы маршрутизации на основе состояния канала обнаруживают соседние маршрутизаторы?

Маршрутизатор, использующий протокол дистанционно-векторной маршрутизации, создаст таблицу маршрутизации (включая сети, непосредственно подключенные к нему) и отправит эту таблицу маршрутизации маршрутизаторам, непосредственно подключенным к нему.

Соседний маршрутизатор объединяет полученную таблицу маршрутизации со своей собственной таблицей маршрутизации, а также отправляет свою собственную таблицу маршрутизации соседнему маршрутизатору. Маршрутизаторы, использующие протоколы маршрутизации на основе состояния канала, должны создать таблицу состояния канала, которая включает список пунктов назначения по всей сети.

В сообщении обновления каждый маршрутизатор отправляет весь свой список. Когда соседний маршрутизатор получает сообщение об обновлении, он копирует содержимое и отправляет информацию своим соседям. Нет необходимости пересчитывать при пересылке содержимого таблицы маршрутизации.

Обратите внимание, что маршрутизаторы, использующие IGRP и EIGRP, широковещательно передают приветственные сообщения для обнаружения соседей и обмена обновлениями маршрутизации, такими как OSPF.

EIGRP поддерживает таблицу соседей для каждого протокола сетевого уровня, которая включает адрес соседа, количество сообщений, ожидающих отправки в очереди, среднее время, необходимое для получения сообщения от соседа или его отправки, и время, в течение которого сообщение получено от соседа до того, как канал будет определен как неработающий.

Что такое автономная система?

Автономная система — это группа маршрутизаторов и сетей, находящихся под контролем административного органа. Это может быть маршрутизатор, напрямую подключенный к локальной сети, а также подключенный к Интернету; Это может быть несколько локальных сетей, соединенных магистралью предприятия.

Все маршрутизаторы в автономной системе должны быть взаимосвязаны, использовать один и тот же протокол маршрутизации и иметь одинаковый номер автономной системы. Связи между автономными системами используют внешние протоколы маршрутизации, такие как BGP.

Что такое BGP?

BGP (протокол пограничного шлюза) — это протокол маршрутизации, который динамически обменивается маршрутной информацией между автономными системами. Классическое определение автономной системы — это группа маршрутизаторов под управлением административной организации, которая пересылает сообщения в другие автономные системы с использованием IGP и общих метрик.

Использование термина «автономная система» в BGP должно подчеркнуть тот факт, что управление автономной системой заключается в предоставлении единого плана внутренней маршрутизации для других автономных систем, который обеспечивает согласованный план маршрутизации для сетей, доступных через нее.

Какие типы сеансов поддерживает BGP?

Сеансы между соседними маршрутизаторами BGP основаны на протоколе TCP. Протокол TCP обеспечивает надежный транспортный механизм, поддерживающий два типа сеансов:

• Внешний BGP (EBGP): сеанс между маршрутизаторами, принадлежащими двум разным автономным системам. Эти маршрутизаторы являются смежными и используют одну и ту же среду и подсеть.
• Внутренний BGP (IBGP): сеанс между маршрутизаторами в автономной системе. Он используется для координации и синхронизации процесса поиска маршрутов внутри автономной системы. Маршрутизаторы BGP могут быть расположены в любом месте автономной системы, даже с несколькими маршрутизаторами посередине.

Обратите внимание, что содержимое исходного потока данных — это вся таблица маршрутизации BGP. Но когда позже таблица маршрутизации меняется, маршрутизатор передает только измененную часть. BGP не нужно периодически обновлять всю таблицу маршрутизации. Поэтому отправитель BGP должен поддерживать всю таблицу маршрутизации BGP, совместно используемую всеми текущими одноранговыми маршрутизаторами, в течение всего времени установления соединения.

Маршрутизаторы BGP периодически отправляют сообщения Keep Alive, чтобы подтвердить, что соединение активно. При возникновении ошибки или особой ситуации маршрутизатор отправляет уведомление. При сбое соединения генерируется сообщение уведомления, и соединение разрывается. – Из RFC11654, операция BGP.

Разрешает ли BGP перераспределение маршрутов?

Позволять. Поскольку BGP в основном используется для маршрутизации между автономными системами, он должен поддерживать интеграцию таблиц маршрутизации RIP, OSPF и IGRP для переноса их таблиц маршрутизации в автономную систему.

BGP — это внешний протокол маршрутизации, поэтому он работает иначе, чем внутренний протокол маршрутизации. В BGP, только когда маршрут уже существует в таблице IP-маршрутизации, можно использовать команду NETWORK для создания маршрута в таблице маршрутизации BGP.

Как отобразить все маршруты BGP в базе данных?

Для отображения всех BGP-маршрутов в базе данных достаточно ввести в командной строке EXEC:

как пути ip bgp

Вывод этой команды может быть:

адрес хэш Refcount MetricPath

0x297A9C020i

Что такое расщепленный горизонт?

Split Horizon — это технология, позволяющая избежать петель маршрутизации и ускорить схождение маршрутов. Поскольку маршрутизатор может получать информацию о маршрутизации, отправленную им самим, что бесполезно, технология разделения горизонтов не реверсирует любую информацию об обновлении маршрута, полученную от терминала, а только те, которые не будут очищены из-за подсчета до бесконечности маршрутизации.

Как создаются петли маршрутизации?

Из-за наличия времени агрегации сетевых маршрутов новый или измененный маршрут в таблице маршрутизации не может быть быстро стабилизирован во всей сети, что приводит к существованию несогласованных маршрутов, что приводит к возникновению петель маршрутизации.

Что такое значение метрики?

Значение метрики представляет расстояния. Используется при поиске маршрутов для определения оптимального маршрута. Когда каждый алгоритм маршрутизации генерирует таблицу маршрутизации, он генерирует числовое значение (значение метрики) для каждого пути, проходящего через сеть, и наименьшее значение указывает оптимальный путь.

Расчет значения метрики может учитывать только одну характеристику пути, но более сложные значения метрики генерируются путем объединения нескольких характеристик пути. Некоторые часто используемые показатели:

• Количество переходов: количество выходных портов маршрутизатора, через которые будет проходить сообщение.
• Тики: задержка канала передачи данных (около 1/18 секунды).
• Стоимость: это может быть произвольное значение, полученное в соответствии с пропускной способностью, стоимостью или другими методами расчета, определенными сетевым администратором.
• Полоса пропускания: пропускная способность канала передачи данных.
• Задержка: время, необходимое сообщению для перемещения от источника к месту назначения.
• Нагрузка: размер используемой части сетевого ресурса или ссылки.
• Надежность: частота ошибочных битов в сетевом канале.
• Максимальная единица передачи (MTU): максимальная длина сообщения (в байтах), приемлемая для всех ссылок на пути.

Какой тип метрики маршрутизации использует IGRP? Из чего состоит значение этого показателя?

IGRP использует несколько показателей маршрутизации. Он включает в себя следующие части:

• Полоса пропускания: минимальное значение пропускной способности между источником и получателем.
• Задержка: задержка интерфейса, накопленная на пути.
• Надежность: наихудшая возможная надежность между источником и получателем на основе состояния, поддерживаемого каналом.
• Нагрузка: наихудшая нагрузка канала между источником и получателем, выраженная в битах в секунду.
• MTU: минимальное значение MTU на пути.

Пять элементов информации, которые нужны маршрутизатору при поиске маршрута?

Всем маршрутизаторам необходима следующая информация, чтобы найти маршрут для сообщения:

• Адрес назначения: узел назначения сообщения.
• Определение соседства: указывает, что напрямую подключено к интерфейсу маршрутизатора.
• Обнаружение маршрута: узнайте, какие сети известны соседям.
• Маршрутизация: укажите оптимальный (в зависимости от показателей) путь к месту назначения, используя информацию, полученную от соседей.
• Хранить информацию о маршрутизации. Маршрутизатор ведет таблицу маршрутизации, в которой хранится вся известная ему информация о маршрутизации.