提起核心交換機(jī)與普通交換機(jī)有什么區(qū)別？相信很多朋友都有點迷惑，今天我們一起來了解下。

    核心交換機(jī)并不是交換機(jī)的一種類型，而是放在核心層（網(wǎng)絡(luò)主干部分）的交換機(jī)叫核心交換機(jī)。

    一般大型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)吧需要購買核心交換機(jī)來實現(xiàn)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力，以保護(hù)原有的投資，電腦達(dá)到一定數(shù)量才會要用上核心交換機(jī)，而基本在50臺以下無需用核心交換機(jī)，有個路由器即可，所謂的核心交換機(jī)是針對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)而言，如果是個幾臺電腦的小局域網(wǎng)，一個8口的小交換機(jī)就可以稱之為核心交換機(jī)。

核心交換機(jī)與普通交換機(jī)區(qū)別

1、端口的區(qū)別

    普通交換機(jī)端口數(shù)量一般為24-48個，網(wǎng)口大部分為千兆以太網(wǎng)或者百兆以太網(wǎng)口，主要功能用于接入用戶數(shù)據(jù)或者匯聚一些接入層的交換機(jī)數(shù)據(jù)，這種交換機(jī)最多可以配置Vlan簡單路由協(xié)議和一些簡單的SNMP等功能，背板帶寬相對較小。

2、連接或訪問網(wǎng)絡(luò)區(qū)別

    通常將網(wǎng)絡(luò)中直接面向用戶連接或訪問網(wǎng)絡(luò)的部分稱為接入層，將位于接入層和核心層之間的部分稱為分布層或匯聚層，接入層目的是允許終端用戶連接到網(wǎng)絡(luò)，因此接入層交換機(jī)具有低成本和高端口密度特性。

    匯聚層交換機(jī)是多臺接入層交換機(jī)的匯聚點，它必須能夠處理來自接入層設(shè)備的所有通信量，并提供到核心層的上行鏈路，因此匯聚層交換機(jī)具備更高的性能，更少的接口和更高的交換速率。

    而網(wǎng)絡(luò)主干部分則稱為核心層，核心層的主要目的在于通過高速轉(zhuǎn)發(fā)通信，提供優(yōu)化、可靠的骨干傳輸結(jié)構(gòu)，因此核心層交換機(jī)應(yīng)用有更高的可靠性、性能和吞吐量。

核心交換機(jī)的優(yōu)勢

    相比較普通交換機(jī)而言，數(shù)據(jù)中心交換機(jī)需要具備以下特質(zhì)：大緩存、高容量、虛擬化、FCOE、二層TRILL技術(shù)、可擴(kuò)展性和模塊冗余等方面的特征。

1、大緩存技術(shù)

    數(shù)據(jù)中心交換機(jī)改變了傳統(tǒng)交換機(jī)的出端口緩存方式，采用分布式緩存構(gòu)架，緩存比普通交換機(jī)也大許多，緩存能力可達(dá)1G以上，而一般的交換機(jī)只能達(dá)到2-4m。對于每端口在萬兆全線速條件下達(dá)到200ms的突發(fā)流量緩存能力，從而在突發(fā)流量的情況下，大緩存仍能保證網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)零丟包，正好適應(yīng)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器量大，突發(fā)流量大的特點。

2、高容量設(shè)備

    數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)流量具有高密度應(yīng)用調(diào)度、浪涌式突發(fā)緩存的特點，而普通交換機(jī)以滿足互聯(lián)互通為目的，無法實現(xiàn)對業(yè)務(wù)精準(zhǔn)識別與控制，在大業(yè)務(wù)情況下無法做到快速響應(yīng)和零丟包，無法保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性，系統(tǒng)的可靠性主要依賴設(shè)備的可靠性。

    所以普通交換機(jī)無法滿足數(shù)據(jù)中心的需要，數(shù)據(jù)中心交換機(jī)需要具備高容量轉(zhuǎn)發(fā)特點，數(shù)據(jù)中心交換機(jī)必須支持高密萬兆板卡，也就是48口萬兆板卡，為使48口萬兆板卡具備權(quán)限轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)中心交換機(jī)只能采用CLOS分布式交換架構(gòu)。

    除此之外，隨著40G和100G的普及，支持8端口40G板卡和4端口的100G板卡也逐漸商用，數(shù)據(jù)中心交換機(jī)40G、100G的板卡早已出現(xiàn)進(jìn)入市場，從而滿足數(shù)據(jù)中心高密度應(yīng)用的需求。

3、虛擬化技術(shù)

    數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要具有高管理性和高安全可靠性的特點，因此數(shù)據(jù)中心的交換機(jī)也需要支持虛擬化，虛擬化就是把物力資源轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬌峡梢怨芾淼馁Y源，以打破物理結(jié)構(gòu)之間的壁壘，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的虛擬化包括多虛一，一虛多等技術(shù)。

    通過虛擬化技術(shù)，可以對多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備統(tǒng)一管理，也可以對一臺設(shè)備上的業(yè)務(wù)進(jìn)行完全隔離，從而可以將數(shù)據(jù)中心管理成本減少40%，將IT利用率提高大約25%。

4、TRILL技術(shù)

    數(shù)據(jù)中心在構(gòu)建二層網(wǎng)絡(luò)方面，原先的標(biāo)準(zhǔn)是FTP協(xié)議，但其固有的缺陷如：STP是通過端口阻止來工作的，所有冗余鏈路不進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，造成寬帶資源的浪費，STP整網(wǎng)只有一顆生成樹，數(shù)據(jù)報文都要經(jīng)過根橋中轉(zhuǎn)收才能到達(dá)，影響了整網(wǎng)的轉(zhuǎn)發(fā)效率。

    所以STP將不再適合超大型數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)展，TRILL正是因為應(yīng)了STP 的這些缺陷而產(chǎn)生，視為數(shù)據(jù)中心應(yīng)用而生的技術(shù)，TRILL協(xié)議把二層配置和靈活性與三層融合和規(guī)模有效結(jié)合在一起 ，大二層不需要配置的情況下，就可以實現(xiàn)整網(wǎng)無環(huán)路轉(zhuǎn)發(fā)。TRILL技術(shù)是數(shù)據(jù)中心交換機(jī)二層基本特性，這是普通交換機(jī)不具備的。

5、FCOE技術(shù)

    傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心往往存在一張數(shù)據(jù)網(wǎng)和一張存儲網(wǎng)絡(luò)，而新一代的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)融合趣事越來越明顯，F(xiàn)COE技術(shù)的出現(xiàn)使網(wǎng)絡(luò)融合成為可能，F(xiàn)COE就是把存儲網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀封裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)。實現(xiàn)這一融合技術(shù)必然是在數(shù)據(jù)中心的交換機(jī)上，普通交換機(jī)一般不具備這些功能。

    鏈路聚合、冗余、堆疊、熱備份等這些功能也非常重要，決定了核心交換機(jī)在實際應(yīng)用中的性能、效率、穩(wěn)定性等。

一、鏈路聚合

    是將兩個或更多數(shù)據(jù)信道結(jié)合成一個單個的信道，該信道以一個單個的更高帶寬的邏輯鏈路出現(xiàn)。鏈路聚合一般用來連接一個或多個帶寬需求大的設(shè)備，例如連接骨干網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器或服務(wù)器群。它可以用于擴(kuò)展鏈路帶寬，提供更高的連接可靠性。

    舉例：公司有2層樓，分別運行著不同的業(yè)務(wù)，本來兩個樓層的網(wǎng)絡(luò)是分開的，但都是一家公司難免會有業(yè)務(wù)往來，這時我們就可以打通兩樓之前的網(wǎng)絡(luò)，使具有相互聯(lián)系的部門之間高速通信。如下圖：

如上圖所示，SwitchA和SwitchB通過以太鏈路分別都連接VLAN10和VLAN20的網(wǎng)絡(luò)，且SwitchA和SwitchB之間有較大的數(shù)據(jù)流量。

用戶希望SwitchA和SwitchB之間能夠提供較大的鏈路帶寬來使相同VLAN間互相通信。同時用戶也希望能夠提供一定的冗余度，保證數(shù)據(jù)傳輸和鏈路的可靠性。

    創(chuàng)建Eth-Trunk接口并加入成員接口，實現(xiàn)增加鏈路帶寬，2臺交換機(jī)分別配置Eth-Trunk1 分別將需要通信的3條線路的端口加入Eth-Trunk1，設(shè)置端口trunk， 允許相應(yīng)的vlan通過；這樣兩樓的網(wǎng)絡(luò)就可以正常通信了。

二、鏈路冗余

    為了保持網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，在多臺交換機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，通常都使用一些備份連接，以提高網(wǎng)絡(luò)的效率、穩(wěn)定性，這里的備份連接也稱為備份鏈路或者冗余鏈路。

三、交換機(jī)的堆疊

    通過專有的堆疊電纜連接起來，可將多臺交換機(jī)堆疊成一臺邏輯交換機(jī)。該邏輯交換機(jī)中的所有交換機(jī)共享相同的配置信息和路由信息。當(dāng)向邏輯交換機(jī)增加和減少單體交換機(jī)時不會影響其性能。

    疊加的交換機(jī)之間通過兩條環(huán)路連接起來。交換機(jī)的硬件負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包在雙環(huán)路上做負(fù)載均衡。環(huán)路在這里充當(dāng)了這個大的邏輯交換機(jī)的背板的角色，在雙環(huán)路都正常工作時，數(shù)據(jù)包在這臺邏輯交換機(jī)上的傳輸率為32Gbps。

    當(dāng)一個數(shù)據(jù)幀需要傳輸時，交換機(jī)的軟件會進(jìn)行計算看哪條環(huán)路更可用，然后數(shù)據(jù)幀會被送到該環(huán)路上。如果一條堆疊電纜出故障，故障兩端的交換機(jī)都會偵測到該故 障，并將受影響的環(huán)路斷開，而邏輯交換機(jī)仍然可以以單環(huán)的狀態(tài)工作，此時的數(shù)據(jù)包通過率為16Gbps。交換機(jī)的堆疊采用菊花鏈方式，連接的方式參考下圖。

堆疊增加交換機(jī)端口與帶寬的穩(wěn)定性。

四、熱備份（HSRP)

    核心交換機(jī)是整個網(wǎng)絡(luò)的核心和心臟，如果核心交換機(jī)發(fā)生致命性的故障，將導(dǎo)致本地網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，所造成的損失也是難以估計的。所以我們在選擇核心交換機(jī)時，經(jīng)常會看到有的核心交換機(jī)具有堆疊或熱備份等功能。

    對核心交換機(jī)采用熱備份是提高網(wǎng)絡(luò)可靠性的必然選擇。在一個核心交換機(jī)完全不能工作的情況下，它的全部功能便被系統(tǒng)中的另一個備份路由器完全接管，直至出現(xiàn)問題的路由器恢復(fù)正常，這就是熱備份路由協(xié)議。

    實現(xiàn)HSRP的條件是系統(tǒng)中有多臺核心交換機(jī)，它們組成一個“熱備份組”，這個組形成一個虛擬路由器。在任意時刻，一個組內(nèi)只有一個路由器是活動的，并由它來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，如果活動路由器發(fā)生了故障，將選擇一個備份路由器來替代活動路由器，但是在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)看來，虛擬路由器沒有改變。所以主機(jī)仍然保持連接，沒有受到故障的影響，這樣就較好地解決了核心交換機(jī)切換的問題。

    為了減少網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量，在設(shè)置完活動核心交換機(jī)和備份核心交換機(jī)之后，只有活動核心交換機(jī)和備份核心交換機(jī)定時發(fā)送HSRP報文。如果活動核心交換機(jī)失效，備份核心交換機(jī)將接管成為活動核心交換機(jī)。如果備份核心交換機(jī)失效或者變成了活躍核心交換機(jī)，將由另外的核心交換機(jī)被選為備份核心交換機(jī)。

當(dāng)某臺接入層交換機(jī)到主核心交換機(jī)的線路出現(xiàn)故障，切換至備機(jī)，數(shù)據(jù)流走向。

    當(dāng)接入層交換機(jī)1上聯(lián)至核心交換機(jī)A的數(shù)據(jù)鏈路出現(xiàn)故障，導(dǎo)致接入層交換機(jī)1的數(shù)據(jù)鏈路切換至核心交換機(jī)B，但在切換期間接入層交換機(jī)1分丟6個數(shù)據(jù)包，如上圖所示。

    當(dāng)服務(wù)器與核心交換機(jī)A之間主鏈路出現(xiàn)故障（如線路、網(wǎng)卡等），服務(wù)器主網(wǎng)卡切換至備用網(wǎng)卡上時，會丟6個數(shù)據(jù)包，但當(dāng)主鏈路恢復(fù)以后，服務(wù)器會自動從備用網(wǎng)卡切換至主網(wǎng)卡，而這次切換時數(shù)據(jù)包不會丟失。