最全攻略：网络小白也能看懂的交换机连接方法
号主：老杨丨11年资深网络工程师，更多网工提升干货，请关注公众号：网络工程师俱乐部
中午好，我的网工朋友。
在网络设备的世界里，交换机是不可或缺的存在。不同的连接方法，都会影响网络的性能和稳定性。
今天，我们就来聊聊交换机的几种常见连接方法以及一些基本概念。
这份详细的方法指南不仅对小白来说新手友好，对各位网工界的老司机来说也是可取可用的。
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01 讲交换机连接方法前先解决点小疑问
01 选交叉线还是直通线？
如果你问这个问题，说明你已经有一定的网络基础。
传统上，同类设备（如交换机与交换机）之间的连接是通过交叉线来实现的。交叉线的一端是568A线序，另一端是568B线序。
然而，现在的交换机端口几乎都支持MDI/MDIX自动翻转及双工速率自协商功能，这意味着无论你使用直通线还是交叉线，都可以成功连接交换机。
默认情况下，我们常用的网线都是两端为568B线序的直通线，所以你完全不需要再区分这两种线序了。
02 上下行专用端口是啥？在哪里？
交换机作为网络数据的中转设备，上行端口和下行端口的概念在早期网络中是比较严格的。
上行端口用于连接上一级设备（如路由器或核心交换机），下行端口则用于连接下一级设备（如计算机或其他交换机）。
如今，大多数交换机已经没有严格区分上行和下行端口，所有端口都可以灵活使用。
不过，高级交换机通常会提供几个上下行专用端口，这些端口的连接速度通常比普通端口更高。
例如，一台高级的26口交换机可能有24个100兆端口和2个1000兆端口，100兆端口用于连接终端设备，1000兆端口用于高速连接其他交换机。
接下来切入正题，给你聊聊交换机连接方式。
交换机连接方式多种多样，每种方法都有其独特的优势和适用场景。
今天就说五种常见的交换机连接方式，帮助你更好地选择和应用。
02 级联方式
01 什么是级联连接？
级联连接是将两台或多台交换机通过网线连接起来的一种方法。
这种连接方式在中小型网络中非常常见。
级联连接有两种主要实现方式：普通端口级联和Uplink端口级联。
02 普通端口级联
在普通端口级联中，你只需要使用一根网线，将一台交换机的任意一个普通端口连接到另一台交换机的任意一个普通端口即可。
这种方法简单直观，操作方便，是最常见的一种级联方式。
优点：
-
简单易行：只需一根普通的双绞线即可实现连接。
-
成本低：不需要额外购买特殊设备或线缆。
缺点：
-
带宽限制：由于只是普通端口连接，带宽较低，适用于对带宽要求不高的场景。
03 Uplink端口级联
Uplink端口级联是利用交换机上专门提供的Uplink端口进行连接。
在这种方式中，你将一台交换机的Uplink端口连接到另一台交换机的普通端口。
优点：
-
带宽提升：Uplink端口通常支持更高的带宽，可以提升网络性能。
-
更稳定：专用的Uplink端口设计用于级联连接，更稳定可靠。
缺点：
-
设备要求：需要交换机具备Uplink端口，不是所有交换机都支持这种连接。
04 使用场景
级联连接非常适合中小型网络，如家庭网络、小型办公室或局域网等。
在这些环境中，网络设备数量有限，网络结构相对简单，级联连接能够满足基本的网络需求。
05 进一步理解小tips
级联连接是一种简单、经济的网络扩展方式。
通过级联连接，你可以轻松地将两台或多台交换机连接起来，增加网络端口数量，满足更多设备的连接需求。
对于预算有限或网络需求不高的用户来说，级联连接是一种非常实用的选择。然而，由于级联连接的带宽有限，当网络规模扩大或对性能要求提高时，可能需要考虑其他连接方式，如堆叠或端口聚合。
06 级联与堆叠的区别
级联连接的交换机仍然是独立的设备，各自管理各自的端口，网络带宽和性能不会显著提升。
而堆叠连接则不同，堆叠后的交换机组合成一个整体进行统一管理，大幅提升网络带宽和性能。
03 堆叠方式
01 什么是堆叠连接？
堆叠连接是一种将多台交换机通过专用的堆叠端口连接在一起，形成一个逻辑上的单一交换机的方法。
这种连接方式常用于中大型网络中，可以显著提升网络的带宽和性能。堆叠后的交换机可以像一台交换机一样进行统一管理。
02 堆叠连接的优势
1. 高带宽
堆叠连接可以将多台交换机的带宽合并，从而提供比单一交换机更高的带宽。
这对于需要处理大量数据的网络环境非常有利，如企业数据中心或高性能计算环境。
2. 统一管理
堆叠后的交换机可以通过一个管理界面进行统一配置和管理，简化了网络管理的复杂度。这对于大型网络来说，能够大大减轻网络管理员的工作负担，提高管理效率。
3. 高可靠性
堆叠连接提供了一种冗余机制。
如果其中一台交换机出现故障，其他交换机仍然可以继续工作，保持网络的正常运行。这种冗余性能够显著提升网络的可靠性和可用性。
03 堆叠连接的局限性
1. 距离限制
堆叠连接通常只能在短距离内实现，适用于机房内设备的紧密部署。如果需要连接距离较远的交换机，堆叠连接可能不太适用。
2. 设备要求
并不是所有交换机都支持堆叠功能。要实现堆叠连接，需要选择支持堆叠的交换机，且这些交换机通常价格较高。因此，堆叠连接的成本相对较高。
04 使用场景
堆叠连接适用于中大型网络环境，如企业数据中心、校园网络或大型企业办公室。
在这些环境中，网络设备数量多，数据传输量大，需要高带宽和高可靠性的连接方式。
堆叠连接能够满足这些需求，同时简化网络管理。
05 进一步理解小tips
堆叠连接是一种高性能、高可靠性的交换机连接方式，适用于对网络性能要求较高的中大型网络环境。
通过堆叠连接，多个交换机可以形成一个整体，提高带宽，简化管理，提升网络的冗余性和可靠性。
然而，堆叠连接的成本较高，且仅适用于短距离连接，因此在选择时需要考虑实际的网络需求和预算。
04 集群方式
01 什么是集群连接？
集群连接是一种将多台交换机作为一个逻辑设备整体进行管理的方法。
在集群连接中，其中一台交换机被设定为主交换机（Master），负责管理整个集群中的其他交换机（成员交换机）。
这种方式通过软件和协议实现多台交换机的统一管理和配置。
02 集群连接的优势
1. 统一管理
集群连接的最大优势是能够将多台交换机作为一个整体进行管理。
网络管理员只需要通过主交换机就可以配置和管理整个集群，极大地简化了网络管理的复杂度。
2. 可扩展性
集群连接允许根据需要添加或移除交换机，从而轻松扩展网络规模。
这种灵活性使得集群连接非常适用于不断扩展的企业网络。
3. 高性能
集群连接可以优化网络资源的利用，提升整体网络性能。
通过集群中的多台交换机分担网络流量，避免单点故障，提升网络的吞吐量和稳定性。
03 集群连接的局限性
1. 专有协议
集群连接通常依赖于厂商的专有协议，不同厂商的设备可能无法互相兼容。
这意味着在选择交换机时，需要确保所有设备来自同一厂商或支持相同的集群协议。
2. 成本较高
集群连接的实现和维护相对复杂，设备成本较高，适用于预算充足的大型企业网络。
3. 管理复杂度
虽然集群连接简化了整体管理，但在集群配置和维护时，仍然需要较高的技术水平和经验，尤其是在处理大规模集群时。
04 使用场景
集群连接适用于需要高可用性、高性能和灵活扩展的大型企业网络、数据中心和校园网络。
在这些环境中，集群连接能够提供统一的管理平台，优化资源利用，提升网络性能和可靠性。
05 进一步理解小tips
集群连接是一种强大的交换机连接方式，适用于对网络性能和可管理性要求极高的环境。
通过集群连接，网络管理员可以实现对多台交换机的统一管理和配置，简化操作，提升效率。
然而，集群连接的实现需要依赖厂商的专有协议和技术支持，且成本较高，需要根据实际需求和预算进行选择。
05 端口聚合方式
01 什么是端口聚合？
端口聚合（Link Aggregation），又称链路聚合，是一种通过将多个物理端口捆绑在一起，形成一个逻辑端口的方法。
这种方法可以增加带宽和提供冗余，提高网络的性能和可靠性。
端口聚合通常使用Link Aggregation Control Protocol (LACP) 来自动协商和配置端口聚合组。
02 端口聚合的优势
1. 带宽增加
通过将多个物理端口捆绑在一起，端口聚合可以提供比单个端口更高的带宽。
这对于需要高速数据传输的场景，如服务器与交换机之间的连接，尤其有用。
2. 冗余性
如果聚合链路中的一个物理端口出现故障，其他端口仍然可以继续工作，确保网络连接的稳定性和可靠性。这样可以避免单点故障带来的网络中断。
3. 负载均衡
端口聚合还可以实现负载均衡，将数据流均匀分布在多个端口上，优化网络资源的利用，提升整体网络性能。
03 端口聚合的局限性
1. 设备支持
并不是所有交换机和网络设备都支持端口聚合功能。
在选择设备时，需要确保其支持LACP或其他端口聚合协议。
2. 配置复杂
虽然端口聚合能带来诸多优势，但其配置和管理相对复杂。需要具备一定的网络知识和技能，才能正确配置和维护聚合链路。
3. 带宽利用
端口聚合的实际带宽利用率可能受到多种因素影响，如网络流量模式、负载均衡算法等，可能无法完全达到理论上的带宽提升。
04 使用场景
端口聚合适用于需要高带宽和高可靠性的网络环境，如数据中心、企业核心网络和服务器集群。
特别是在需要连接高性能服务器和存储设备的场景中，端口聚合能够显著提升网络性能和可靠性。
05 进一步理解小tips
端口聚合是一种有效提升网络带宽和可靠性的方法。
通过将多个物理端口捆绑在一起，端口聚合不仅增加了可用带宽，还提供了冗余性，避免了单点故障对网络的影响。
虽然配置和管理相对复杂，但对于需要高性能和高可靠性的网络环境来说，端口聚合是一个非常实用的选择。
06 端口聚合与其他连接方式的区别？
与级联、堆叠和集群方式不同，端口聚合侧重于通过物理链路捆绑提升单一连接的带宽和可靠性，而不是通过增加交换机数量来扩展网络规模。
端口聚合适用于需要高性能和高可靠性的连接场景，如交换机与服务器之间的连接，而级联、堆叠和集群更多适用于扩展网络规模和简化管理。
06 分层方式
01 什么是分层方式？
分层方式是一种网络拓扑设计方法，将网络分为不同的层次，每一层都有特定的功能和角色。
这种方法帮助优化网络性能，简化管理，并提高网络的扩展性和可靠性。
通常，分层方式包括核心层、汇聚层和接入层。
02 分层方式的优势
1. 结构清晰
分层方式将网络结构分成不同的层次，每层有明确的职责，使得网络拓扑更加清晰，便于管理和维护。
2. 可扩展性
每一层都可以独立扩展。
例如，可以增加更多的接入层设备来连接更多的终端用户，或者增加汇聚层设备来处理更多的流量。
3. 性能优化
通过分层，网络流量可以更有效地管理和控制。
例如，核心层处理高速数据转发，汇聚层进行流量汇总和策略管理，接入层提供终端用户的接入服务。
4. 故障隔离
分层网络结构有助于隔离故障。当某一层发生故障时，其他层次的网络可以继续正常运行，减少对整个网络的影响。
03 分层方式的局限性
1. 复杂性
分层网络结构虽然优化了管理和性能，但设计和部署相对复杂。需要详细的规划和专业的网络知识。
2. 成本
构建分层网络需要更多的设备和资源，尤其是在大型企业环境中，可能导致较高的初始投资和维护成本。
04 各层次的具体功能
1. 核心层
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主要功能：高速数据转发，连接汇聚层和数据中心等核心设备。
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特点：高性能、高带宽、低延迟。
2. 汇聚层
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主要功能：汇总来自接入层的数据，并将其转发到核心层。执行策略管理和流量控制。
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特点：通常部署在大楼或园区网络的中间层，提供冗余和负载均衡。
3. 接入层
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主要功能：直接连接终端设备，如计算机、IP电话和无线接入点，提供访问服务。
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特点：覆盖范围广，端口数量多，支持用户接入。
05 使用场景
分层方式适用于各种规模的企业网络，特别是大型企业、校园网络和数据中心。
通过分层设计，可以确保网络结构合理，管理方便，性能优化，并且易于扩展。
06 一些理解
分层方式是一种行之有效的网络设计方法，特别适用于大规模和复杂网络环境。
通过将网络分为核心层、汇聚层和接入层，可以优化网络性能，简化管理，并提高扩展性和可靠性。
虽然这种方法需要较高的初始投资和专业知识，但其带来的长期收益使其成为大多数企业网络的首选方案。
07 分层方式与其他连接方式的区别
分层方式关注的是网络整体的结构和拓扑，通过不同层次的功能分离来优化网络性能。
而其他连接方式，如级联、堆叠、集群和端口聚合，主要关注的是交换机之间的具体连接和管理方法。
分层方式适用于设计和构建大型网络，而其他连接方式则更适用于具体设备的连接和优化。
07 总结
在网络设备的世界里，选择合适的交换机连接方式至关重要，不同的连接方法各有其优势和适用场景。
以下是对五种常见交换机连接方式的总结：
01 级联方式
级联连接是将两台或多台交换机通过网线连接起来的方法。常见的实现方式有普通端口级联和Uplink端口级联。它操作简单，成本低，适用于中小型网络。然而，带宽有限，无法显著提升网络性能。
适用场景：家庭网络、小型办公室或局域网。
02 堆叠方式
堆叠连接通过专用的堆叠端口将多台交换机连接成一个整体，进行统一管理。
它可以显著提升带宽和性能，并提供高可靠性，但只能在短距离内实现，且成本较高。
适用场景：企业数据中心、校园网络或大型企业办公室。
03 集群方式
集群连接将多台交换机作为一个逻辑设备整体进行管理，通过主交换机管理其他交换机。
它提供了统一管理和灵活扩展的能力，但依赖于厂商的专有协议，成本较高，且管理复杂。
适用场景：需要高可用性、高性能和灵活扩展的大型企业网络、数据中心和校园网络。
04 端口聚合方式
端口聚合通过将多个物理端口捆绑在一起，形成一个逻辑端口，增加带宽和提供冗余。它能够实现负载均衡和高可靠性，但配置复杂，需设备支持。
适用场景：数据中心、企业核心网络和服务器集群。
05 分层方式
分层方式将网络分为核心层、汇聚层和接入层，每层有特定的功能和角色。
它结构清晰，易于管理和扩展，性能优化且具有故障隔离能力，但设计和部署复杂，成本较高。
适用场景：大规模和复杂网络环境，如大型企业、校园网络和数据中心。
一些建议：
选择合适的交换机连接方式取决于具体的网络需求、规模和预算。
对于中小型网络，级联方式经济实用；对于对性能和可靠性要求较高的环境，堆叠和端口聚合是不错的选择；而在大型企业和数据中心环境中，集群和分层方式则更为适用。
希望通过这篇文章，你能更好地理解和应用不同的交换机连接方法，构建高效、稳定、可扩展的网络环境。
原创：老杨丨11年资深网络工程师，更多网工提升干货，请关注公众号：网络工程师俱乐部
