Cisco 交换机的参数与选择讲解学习

1、1,交换机的主要参数,交换机的选择策略,本,课,内,容,2,重点,二层和三层交换机的主要参数,核心层、汇聚层、接入层和网管交换,机的选择策略,难点,二层和三层交换机的主要参数,核心层、汇聚层、接入层和网管交换,机的选择策略,3,第,3,章,交换机的参数与选择,就像梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥、立,交桥等既功能相似，又各有其不同的特点和,用途一样，交换机的种类非常之多，不仅彼,此之间的性能差异较大，而且各自拥有不同,的特点，分别适用于不同的场合。因此，必,须根据实际环境和应用需要进行合理的选择,4,3.1,交换机的主要参数,3.1.1,三层交换机的主要参数,1,转发速率,2,背板带宽,3,可扩展性

2、,4,系统冗余,5,1,转发速率,对于千兆交换机而言，若欲实现网络的无阻,塞传输，要求,吞吐量,Mpps,万兆端口数量,14.88Mpps,千,兆端口数量,1.488Mpps,百兆端口数量,0.1488Mpps,如果交换机标称的吞吐量大于或等于计算值,那么，在三层交换时应当可以达到线速。其中,1,个千兆端口在包长为,64,字节时的理论吞吐量为,1.488 Mpps,1,个百兆端口在包长为,64,字节时的,理论吞吐量为,0.1488 Mpps,6,1,转发速率,事实上，包转发线速的衡量标准是以单位,时间内发送,64byte,的数据包（最小包）的个数,作为计算基准的。以千兆以太网端口为例，其,计算

3、方法如下,1 000 000 000 bps/ 8bit,64,8,12,byte = 1 488 095pps,当以太网帧为,64byte,时，需考虑,8byte,的帧头和,12byte,的帧间隙的固定开销。由此可见，线速,的千兆以太网端口的包转发率为,1.488Mpps,而,快速以太网的线速端口包转发率，则为千兆以,太网的十分之一，即,0.1488Mpps,7,例如，对于一台拥有,24,个千兆端口的交换,机而言，其满配置吞吐量应达到,24,1.488Mpps = 35.71Mpps,才能够确保在,所有端口均线速工作时，实现无阻塞的包交,换。同样，如果一台交换机最多能够提供,176,个千兆端

4、口，那么，其吞吐量至少应当为,261.8Mpps,176 x 1.488Mpps = 261.8,才是真正的无阻塞结构设计,8,下图为充当中小型网络核心层的,Cisco Catalyst,4500,系列交换机，依据所采用超级引擎的不同，其转发,速率分别为,48Mpps,75Mpps,和,102Mpps,对于,Cisco,Catalyst 4510R,而言，尽管最多可以支持,384,个,1000Mbps,端口和,2,个,10Gbps,端口，但是，若欲实现线速转发，其端,口组合应当为,2,个,10Gbps,端口,48,个,1000Mbps,端口；或者,68,个,1000Mbps,端口,9,下图为用

5、于充当大中型网络核心层的,Cisco 6500,系列交换机,依据所采用的超级引擎不同，其最大转发速率分别为,15 Mpps,210 Mpps,和,400 Mpps,以,Cisco 6509,为例，尽管最多可以支持,32,个,10Gbps,端口或,386,个,1000Mbps,端口，但是，即使采用性能最好,的超级引擎,Supervisor Engine 720,400Mbps,的转发速率也只能,支持,26,个,10Gbps,端口，或者,268,个,1000Mbps,端口的线速转发,10,2,背板带宽,带宽是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐,的最大数据量，就像是立交桥所拥有的车道的总和

6、。由于所有端,口间的通讯都需要通过背板完成，所以，背板所能提供的带宽,就成为端口间并发通讯时的瓶颈。带宽越大，提供给各端口的可,用带宽越大，数据交换速度越快。即背板带宽决定着交换机的数,据处理能力，背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强。因此,背板带宽越大越好，特别是对那些汇聚层交换机和中心交换机而,言。若欲实现网络的双全工无阻塞传输，必须满足最小背板带宽,的要求,11,2,背板带宽,背板带宽计算公式如下,背板带宽,端口数量,端口速率,2,Cisco Catalyst 6500,系列交换机依据插槽数量,的不同，其背板带宽分别为,32Gbps,256Gbps,和,720Gbps,根据上述公式计算

7、,256Gbps,的背板只能,满足,128,个,1000Mbps,端口的无阻塞并发传输。同理,由于,Cisco Catalyst 4506,系列交换机的背板带宽仅,为,64Gbps,因此，也就只能满足,32,个,1000Mbps,端口,的无阻塞并发传输,12,3,可扩展性,由于三层交换机往往充当核心层或汇聚层交换机,需要适应各种复杂的网络环境，因此，其可扩展性就,显得尤其重要。可扩展性应当包括两个方面,插槽数量：插槽用于安装各种功能模块和接口模块,由于每个接口模块所提供的端口数量是一定的，因此,插槽数量也就从根本上决定着交换机所能容纳的端口,数量。另外，所有功能模块（如超级引擎模块,IP,语,

8、音模块、扩展服务模块、网络监控模块、安全服务模,块等）都需要占用一个插槽，因此，插槽数量也就从,根本上决定着交换机的可扩展性,13,3,可扩展性,模块类型：毫无疑问，支持的模块类型（如,LAN,接口模块,WAN,接口模块,ATM,接口模块、扩展,功能模块等）越多，交换机的可扩展性越强。仅,以局域网接口模块为例，就应当包括,RJ-45,模块,GBIC,Giga Bitrate Interface Converter,模,块,SFP,Small Form Pluggable,模块,10Gbps,模块等等，以适应大中型网络中复杂环境和网络,应用的需求,14,如图所示,Cisco Catalyst 6

9、513,交换机拥有,13,个插槽，并且支持的,模块类型有几十款，具有非常大的,可扩展性，可适用于各种复杂的网,络环境，并可满足各种网络应用需,求，因此，非常适宜充当大中型网,络中的核心交换机,15,4,系统冗余,第三层交换机作为网络核心或骨干，其工作状态的稳定性,直接决定着网络的稳定性，而部件的物理损坏又是无法绝对避,免的，因此，交换机系统的部件冗余就显得尤其重要。通常情,况下，电源模块、超级引擎等重要部件都必须提供冗余支持,从而保证所提供应用和服务的连续性，减少关键业务数据和服,务的中断,Cisco Catalyst 6507R,交换机就提供了电源模块和,超级引擎的冗余,16,Cisco C

10、atalyst 4507R,交换机,17,5,管理功能,交换机的管理功能,Management,是指交换,机如何控制用户访问交换机，以及用户对交换,机的可视程度如何。三层交换机必须支持,SNMP,协议，并且提供友好的设备管理界面。除了可,以由厂商提供的网管软件管理外，还必须能够,被第三方管理软件进行远程管理，实现与其他,网络设备的统一管理，降低管理成本、减化管,理操作。如图,Catalyst 4506,交换机远程管理页,面,18,Catalyst,4506,交换机,远程管理页,面,19,3.1.2,二层交换机的主要参数,1,端口类型,2,端口速率,3,延时,4. MAC,地址数,5. VLAN

11、,表项,6,延扩方式,7,链路汇聚,8,管理功能,20,1,端口类型,交换机常见的端口有,4,种类型，即光纤端,口、双绞线端口,GBIC,插槽或,SFP,插槽,2,端口速率,从端口速率看，主要有,100Mbps,和,1000Mbps,两种。常见的搭配形式有,n*10/100Mbps,n*1000Mbps+m*100Mbps,和,n*1000Mbps,三种,21,n*100Mbps,交换机,N*1000Mbps+m*100M,bps,交换机,N*1000Mbps,交换机,22,交换机延时,Latency,也称延迟时间,是指从交换机接收到数据包到开始向目的端,口复制数据包之间的时间间隔，所采用的转

12、,发技术等因素均会影响延时。延时越小，数,据的传输速率越快，网络的效率也就越高,特别是对于多媒体网络而言，较大的数据延,迟，往往导致多媒体的短暂中断，所以，交,换机的延迟时间越小越好,3,延时,23,4. MAC,地址数,不同交换机每个端口所能够支持的,MAC,数量不同。在交换机的每个端口，都有足够,内存,Buffer,记忆多个,MAC,地址，从而,记住”该端口所连接站点的情况,24,5. VLAN,表项,VLAN,的主要作用有两点，一是将大的,网络划分为若干小的子网络，从而减少广,播提高网络传输效率；二是提高网络安全,性，控制用户对某个子网络的访问，有效,地保护敏感数据,25,6,延扩方式,

13、交换机扩展端口听方式有两种，一,是级联，二是堆叠,Cisco Catalyst 2950/2960,系列,Catalyst 3550/3560,系列和,Catalyst,3750,系列交换机，都是既支持级联又支持,堆叠,26,Cisco Catalyst 3560,系列交换机,27,链路汇聚技术是将多,台设备之间的多条物理链,路捆绑为一个逻辑链路,使得该逻辑链路的容量为,所有物理链路的容量之和,同时，当其中一条物理链,路中断时，整个逻辑链路,不会中断，大大地提高了,网络连接的可靠性,7,链路汇聚,28,8,管理功能,应用于大中型网络中的交换机应当都拥,有管理功能，并且能够被第三方管理软件所,管

14、理。可网管交换机借助如,VLAN,扩展树,QoS,端口聚合等，用于实现广播域的划分,冗余链路的智能选择、服务质量控制，以及,将若干端口绑定在一起从而成倍地增加网络,带宽，从而适应大中型网络对网络安全、网,络应用、网络控制和网络管理的需要,29,8,管理功能,应用于大中型网络中的交换机应当,都拥有管理功能，并且能够被第三方管,理软件所管理。可网管交换机借助如,VLAN,扩展树,QoS,端口聚合等，用于,实现广播域的划分、冗余链路的智能选,择、服务质量控制，以及将若干端口绑,定在一起从而成倍地增加网络带宽，从,而适应大中型网络对网络安全、网络应,用、网络控制和网络管理的需要,30,3.2,交换机的

15、选择策略,3.2.1,核心交换机的选择,1,扩展能力,2,性能参数,3. VLAN,支持,4,三层交换,5,四层交换,6,模块冗余,7,链路冗余,选择核心层交换机时，应当注重考察,以下几个参数,7,链路冗余,8,路由冗余,9,路由表项,10,路由协议,11. QoS,12,安全性能,13,技术潜力,31,冗余模块,模块冗余,32,虚拟路由冗余协议,热备份路由协议,路由冗余,33,Cisco Catalyst,交换机认证方式设置页面,安全性能,34,3.2.2,汇聚层交换机的选择,选择汇聚层交换机时，应当注,重考察以下几个参数,1,背板带宽,2,三层交换,4,端口类型,3,链路汇聚,35,1,背

16、板带宽,背板带宽作为交换机的重要参数之一，决,定着是否能否实现二层交换的线速转发。对,于一些规模较小的网络而言，汇聚层往往采,用二层交换机，其主要作用就是将接入层交,换机的数据转发至核心交换机，因此，判断,交换机能否胜任其工作，主要考察的性能参,数就是其背板带宽,36,1,背板带宽,例如,Cisco Catalyst 3560G,系列有,4,款产,品，分别,Catalyst 3560G-48TS,Catalyst,3560G-48PS,Catalyst 3560G-24TS,和,Catalyst,3560G-24PS,分别拥有,48,或,24,个,10/100/1000Mbps,端口和,4,个

17、基于,SFP,的千兆以太,网端口，合计有,42,或,28,个,1000Mbps,端口，而其,背板带宽为,32Gbps,因此，对于,Catalyst,3560G-24TS,和,Catalyst 3560G-24PS,而言，基本,上可以满足线速交换的需要。但是，对于,Catalyst 3560G-48TS,Catalyst 3560G-48PS,而言，则背板带宽显然有些捉襟见肘,37,Cisco Catalyst 3560G,交换机,38,2,三层交换,汇聚采用三层交换机,39,3.2.3,接入层交换机的选择,选择接入层交换机时，应当注,重考察以下几个参数,1,端口类型,2,延扩方式,3,网络管理,40,3.2.4,可网管交换机的选择,1,可网管交换机的特点,1,提高网络稳定性,2,提高网络安全性,3,提高网络传输效率,4,支持复杂网络应用,5,支持远程监