1.6 网络链路升级方案示例

万兆位以太网络通常采用三层（即核心层、汇聚层和接入层）树形拓扑结构，所有接入交换机全部借助汇聚交换机实现与网络骨干的连接。其中，核心交换机与汇聚交换机之间采用万兆位连接，提供无阻塞网络传输。汇聚交换机与接入交换机之间采用端口汇聚连接，成倍地提高彼此之间的连接带宽。

1.6.1 经济型万兆位以太网

经济型网络的拓扑结构通常选择简单的树型，采用二层（核心层与接入层）与三层（核心层、汇聚层和核心层）相结合的方式构建局域网络。对于用户数量较少的楼宇，只采用接入交换机或交换机级联的方式直接连接至核心交换机。对于用户相对密集的楼宇（如办公楼、研发中心、营业大厅等），由于接入交换机的数量较多，则建议增加一台汇聚交换机实现接入交换机的汇接，并实现与核心交换机的级联（如图1-36所示）。

该网络拓扑结构具有以下特点：

• 实现汇聚交换机与核心交换机之间的万兆位连接，汇聚交换机与接入交换机之间的千兆位连接。建筑群布线所需的光纤纤芯、万兆位以太网模块和线卡、千兆位以太网模块和线卡的数量较少，能够大幅降低设备的投资。
• 核心交换机与汇聚交换机、汇聚交换机与接入交换机之间没有冗余连接，当任何一端的模块损坏或接口Down掉、交换机发生故障，或者光纤链路出现问题时，都将导致网络连接的中断。特别是当核心交换机发生故障时，整个网络都将陷于瘫痪。
• 在计算机数量相对集中的楼宇中，接入交换机与汇聚交换机之间采用2～3条千兆位以太网链路连接，借助链路汇聚技术将其捆绑在一起，从而成倍地提高接入交换机与汇聚交换机的连接带宽，并提高网络链路的稳定性，避免上行链路成为网络传输的瓶颈。

1.6.2 冗余型万兆位以太网

前述经济型网络拓扑和设备选择方案，只能实现一些最基本的网络功能。无论是网络传输性能，还是稳定性和安全性都没有更多的保障。因此，当拥有更多的资金时，并且网络应用提出更高的要求时，应当及时对网络进行可用性升级。所谓可用性，就是网络的稳定性和可靠性。可用性取决于两个方面，即网络链路的可用性和网络设备的可用性。因此，若欲提高整个网络的可用性，就必须在链路和设备两个方面进行升级。

1.6.3 网络设备可用性

毋庸置疑，Catalyst 4506-E交换机的可用性是比较差的。插槽、模块或端口的损坏会导致某条链路的失效，线卡的损坏会导致某些链路的失效，而引擎的故障则将导致整个网络的瘫痪。若欲提高网络设备的可用性，就必须采用可用性更高的设备，即Catalyst 4507R+E或Catalyst 4510R+E（如图1-12所示）。

Catalyst 4507R+E或Catalyst 4510R+E提供的集成式冗余可靠性包括：

• 交换管理引擎上行链路冗余性由主交换管理引擎维护，如果交换管理引擎发生故障，相连的上行链路仍能保持正常运作。
• 负载共享电源（1+1）能够在电源发生故障时不间断用户服务。
• N+1风扇能够在风扇架上的某个风扇发生故障时不间断用户服务。
• 因没有有源组件，所有机箱中的无源背板都能防止网络中断。
• 线卡都能够热插拔，而且不会影响机箱中的其他线卡。
• 可拆除紧凑闪存高达128 MB，可以帮助网络管理员为交换管理引擎存储多个镜像，或者在不下载TFTP的情况下重新加载其他交换管理引擎。
• 硬件Netflow可用于主动发现网络流量异常，并采取相应措施。

当然，由于Catalyst 4507R+E或Catalyst 4510R+E的关键在于管理引擎的冗余，而管理引擎的价格相对昂贵，因此，要认真权衡投资额度与可用性提升的关系。

1.6.4 网络链路可用性

相对于核心交换机管理引擎故障而言，网络链路发生故障的可能性更高。80%网络故障是网络链路故障，因此，提高网络链路冗余能够在很大程度上提高网络运行的稳定性。原因很简单，网络链路不仅涉及物理链路，而且涉及逻辑链路。就物理链路而言，接插件的存在（光纤终端盒、光纤信息插座和光纤跳线等）将大大降低光纤链路的可靠性。就逻辑链路而言，交换机、线卡业务板、GBIC/SFP插槽和GBIC/SFP模块中任何一个组件的损坏，都将导致整个逻辑链路中断。由此可见，链路可用性在很大程度上决定着网络的可用性。

提高网络链路可用性的唯一途径就是增加冗余链路。将核心交换机与汇聚交换机之间，以及汇聚交换机与接入交换机之间的链路，由一条增加为2～4条。如图1-37所示为核心交换机与汇聚交换机之间拥有两条链路，当任何一条链路不断，另一条链路将被迅速启用，从而避免了由于链路中断而导致的通信失败。

对于支持Fast EtherChannel、Gigabit EtherChannel和10Gigabit EtherChannel的端口之间，可以借助2～4条链路创建EtherChannel链路，既可以实现设备间的冗余连接，同时，还可以成倍提高设备间的连接带宽。即使EtherChannel中的一条链路失败，也不会影响其他链路的连接，从而大幅提高网络链路的可用性和传输性能。

当然，EtherChannel将需要更多的链路，更多的线卡、级联端口、GBIC/SFP插槽和模块，也意味着更多的布线和设备投资。

需要注意的是，当设备采用多链路冗余连接时，应当尽量将链路分布至不同的线卡，以避免因线卡损坏导致所有网络连接同时中断。

1.6.5 双核心高可用型万兆位以太网

在所有网络拓扑结构中，网状结构可以提供最高的网络可用性。由于网络内拥有两个核心交换机，同时，每台汇聚交换机都拥有两条骨干链路（如图1-38所示），因此，任何一台核心设备、任何一条骨干链路的失效，都不会影响网络的正常通信。由于采用了双核心的网络架构，因此，当所有网络链路和网络设备都正常工作时，两台核心交换机可以分担网络流量和处理任务，从而提供了更高的网络传输效率。当某台核心交换机或某条链路发生故障时，相应的网络处理任务将自动转移到另外一台正常连接和工作的核心交换机，网络传输不会因此而中断，从而可以为用户提供稳定可靠的网络通信。

当然，网状结构要比树形结构需要多一倍的网络链路、网络接口和核心设备，投资额也将因此而增加1/3～1/2。因此，只有对网络稳定性要求非常高、核心业务完全依赖网络的大中型网络，才有必要采用这种高可用性网络架构。

1.6.6 超大规模万兆位以太网

超大规模网络核心采用环形拓扑设计（如图1-39所示），核心设备采用高性能路由交换机，并借助链路汇聚将2条10Gb/s链路绑定在一起，从而实现核心设备之间的无阻塞连接，并实现链路的冗余备份和负载均衡。核心交换机与汇聚层交换机、堆叠交换机之间采用2条10Gb/s链路，实现骨干链路的冗余备份。汇聚层交换机与接入层交换机之间采用1000Mb/s冗余连接或端口汇聚，保证所有接入计算机获得高速上行链路。局域网借助2条链路分别接入两个Internet提供商（网通和电信），并将其置于网络防火墙的保护之下。