核心交换机和普通交换机有什么区别？
By Mia
核心交换机不是交换机的一种，而是放置在核心层（网络骨干）的交换机。
一般大型企业网络、网吧都需要采购核心交换机来实现强大的网络扩展能力，以保护原有投资。当计算机数量达到50台时，这些地方可能会使用核心交换机。当计算机少于50台时，路由器就足够了。所谓核心交换机是针对网络架构而言的。如果是有几台计算机的小型局域网，8端口的小型交换机就可以称为核心交换机。
核心交换机与普通交换机的区别
- 端口之间的区别
标准交换机端口数量一般为24-48个，大多数网络端口为千兆以太网或快速以太网端口。主要功能是接入层访问用户数据或者聚合一些交换机数据。这种交换机可以配置Vlan简单路由协议和一些简单的SNMP功能，背板带宽相对较小。
- 连接或访问网络之间的区别
网络中直接处理用户网络连接或接入的部分通常称为接入层，接入层与核心层之间的部分称为分布层或汇聚层。接入层的目的是让最终用户连接到网络，因此接入层交换机具有成本低、端口密度高的特点。
汇聚层交换机是多个接入层交换机的汇聚点，它必须能够处理来自接入层设备的所有流量，并提供到核心层的上行链路。因此，汇聚层交换机具有更高的性能、更少的接口和更高的交换速率。
网络的主要部分称为核心层。核心层的主要目的是通过通信的高速转发，提供优化、可靠的骨干传输结构。因此，核心层交换应用具有更高的可靠性、性能和吞吐量。
核心交换机的优势
与普通交换机相比，数据中心交换机需要具备以下特点：大缓存、高容量、虚拟化、FCoE、二层TRILL技术、可扩展性、模块冗余等。
- 大缓存技术
数据中心交换机改变了传统交换机的出端口缓存方式。它采用分布式缓存架构，缓存比普通交换机大很多。缓存容量可以达到1G以上，而一般交换机只能达到2-4m。每个端口在10吉全线速情况下突发流量缓存容量可达200ms，这样在突发流量的情况下，大缓存仍能保证网络转发零丢包，正好适合数据中心服务器数量众多，流量突发。
- 大容量设备
数据中心的网络流量具有高密度应用调度和浪涌突发缓冲的特点。但普通交换机无法实现对业务的准确识别和控制，达到互联互通的目的。无法实现快速响应和零丢包，无法保证业务连续性。系统的可靠性主要取决于设备的可靠性。
因此，普通交换机无法满足数据中心的需求。数据中心交换机需要具备大容量转发特性，支持高密度10吉板卡，即48口10吉板卡。对于转发，数据中心交换机只能采用CLOS分布式交换架构。
另外，随着40G、100G的普及，支持8端口的40G单板和支持4端口的100G单板也逐渐商用。此外，用于数据中心交换机的40G和100G单板已经进入市场，满足了数据中心高密度应用的需求。
- 虚拟化技术
数据中心的网络设备需要具备高管理性和高安全可靠性的特点。因此，数据中心的交换机也需要支持虚拟化。虚拟化就是将物理资源转变为逻辑上可管理的资源，打破物理结构的障碍。
利用虚拟化技术，可以对多个网络设备进行统一管理。单台设备上的业务可以完全隔离，可以降低数据中心40%的管理成本，提高IT利用率约25%。
- TRILL技术
在数据中心构建二层网络方面，最初的标准是FTP协议。但它有以下缺陷：
–STP通过端口阻塞的方式工作，所有冗余链路不转发数据，造成宽带资源的浪费。
–网络只有一棵生成树，数据报文必须经过根桥，影响整个网络的转发效率。
因此，STP将不再适合超大型数据中心的扩容。TRILL的出现就是为了弥补STP的这些缺陷。TRILL协议有效地将第2层配置和灵活性与第3层融合和规模结合起来。无需第二层配置，整个网络即可无环路转发。TRILL技术是数据中心交换机的基本二层特性，这是普通交换机所不具备的。
- FCoE技术
传统的数据中心通常有数据网络和存储网络。FCOE技术的出现使得网络融合成为可能。FCoE是将存储网络的数据帧封装在以太网帧中进行转发的技术。这种融合技术的实现必须发生在数据中心的交换机上，而普通交换机一般不具备这些功能。
链路聚合、冗余、堆叠、热备份等功能也非常重要，它们决定了核心交换机在实际应用中的性能、效率和稳定性。
链路聚合
链路聚合是将两个或多个数据通道组合成单个通道，表现为更高带宽的逻辑链路。链路聚合通常用于连接一台或多台具有高带宽要求的设备，例如连接到骨干网络的服务器或服务器场。它可用于扩展链路带宽并提供更高的连接可靠性。
例如，企业有两层楼，分别经营不同的业务。两层楼的网络本来是分开的，但同一家企业难免会有交互。这时就可以打通两层楼之间的网络，使相互连接的部门能够高速通信。如下所示：
如上图所示，SwitchA和SwitchB分别通过以太网链路连接到VLAN10和VLAN20网络，SwitchA和SwitchB之间存在大量数据流量。
用户希望SwitchA和SwitchB之间能够提供更大的链路带宽，以实现相同VLAN之间的互通。同时，用户也希望提供一定程度的冗余，以保证数据传输和链路的可靠性。
创建Eth-Trunk接口并添加成员接口，增加链路带宽。两台交换机配置Eth-Trunk1，然后将需要通信的3条线路的端口都添加到Eth-Trunk1中，并设置端口trunk允许对应的VLAN通过。这样，两层楼的网络就可以正常通信了。
链路冗余
为了保持网络的稳定性，在由多台交换机组成的网络环境中，会采用一些备份连接来提高网络的效率和稳定性。这里的备份连接也称为备份链路或冗余链路。
交换机堆叠
通过专有的堆叠电缆连接，多个交换机可以堆叠成一个逻辑交换机。该逻辑交换机中的所有交换机共享相同的配置和路由信息。添加和删除单个交换机时，逻辑交换机的性能不会受到影响。
交换机光口的类型有SFP、10G SFP+、25G SFP28、40G QSFP+、100G QSFP28等，需要选择正确的光模块插入交换机中才能正常使用。例如，SFP端口可以插入SFP光模块，10G SFP+端口用于10G光模块。100G QSFP28端口需要插入100G QSFP28光模块。
如果要将电口交换机和光口交换机互连，可以使用铜口SFP。它用于将光口转换为电口，以便使用网线连接两台交换机。
堆叠交换机通过两个环路连接。交换机的硬件负责对双环路上的数据包进行负载均衡。该环路充当该大型逻辑交换机的背板。当两个环路都正常工作时，数据包在该逻辑交换机上的传输速率为32Gbps。
当需要传输数据帧时，交换机的软件会计算哪个环路更可用，然后将数据帧发送到该环路。如果堆叠线缆出现故障，故障线缆两端的交换机将检测到故障并断开受影响的环路，而逻辑交换机仍可以工作在单环路状态，数据包吞吐率为16Gbps。交换机以菊花链方式堆叠。连接方法请参考下图。
堆叠提高了交换机端口和带宽的稳定性。
热备份(HSRP)
核心交换机是整个网络的核心和心脏。如果核心交换机发生致命故障，将导致本地网络瘫痪，造成不可估量的损失。因此，在选择核心交换机时，经常会看到一些核心交换机配备了堆叠或者热备份等功能。
核心交换机采用热备份是提高网络可靠性的必然选择。当核心交换机完全无法工作时，其所有功能将由系统中的另一台备份路由器接管，直到该路由器恢复正常。这就是热备份路由器协议(HSRP)。
实现HSRP的条件是系统中存在多台核心交换机，它们组成一个“热备份组”，从而形成一个虚拟路由器。在任何时候，组中只有一台路由器处于活动状态，并转发数据包。如果活动路由器发生故障，则会选择一台备份路由器来替代活动路由器，但网络中的主机将认为该路由器没有发生变化。因此主机保持连接状态，不受故障影响，较好地解决了核心交换机切换问题。
为了减少网络数据流量，主用核心交换机和备用核心交换机设置后，定时发送HSRP报文。当主用核心交换机出现故障时，备用核心交换机接替主用核心交换机。如果备份核心交换机出现故障或成为主用核心交换机，则会选择另一台核心交换机作为备份核心交换机。
当接入层交换机到主核心交换机的线路出现故障时，切换到备用机。
当与核心交换机A相连的接入层交换机1的数据链路出现故障时，接入层交换机1的数据链路切换到核心交换机B，但在切换期间，接入层交换机1丢失了6个数据包，如上图所示。
当服务器与核心交换机A之间的主链路出现故障（如线路、网卡等），且服务器主网卡切换到备用网卡时，将会丢失6个数据包。但当主链路恢复后，服务器会自动从备用网卡切换到主网卡，且在此切换过程中数据包不会丢失。
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