在實際工作中，作為網絡工程師經常會聽到交換機的幾個關鍵技術：如鍊路聚合、備援、堆疊和熱備份、虛拟化，今天這篇文章将更詳細地為大家介紹每個技術的工作原理和優勢。
鍊路聚合
鍊路聚合是将兩個或更多資料信道結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鍊路出現。
鍊路聚合一般用來連接配接一個或多個帶寬需求大的裝置，例如連接配接骨幹網絡的伺服器或伺服器群。它可以用于擴充鍊路帶寬，提供更高的連接配接可靠性。
鍊路聚合的優點包括：
在核心交換機上實作鍊路聚合時，通常使用的協定是以太網聚合協定（Ethernet Aggregation Protocol，簡稱“EtherChannel”）。通過EtherChannel，多個實體鍊路可以被綁定成一個邏輯鍊路，提供更高的帶寬和備援。
在核心交換機中，鍊路聚合通過組合多個實體鍊路來增加帶寬和提高可靠性。通過使用以太網聚合協定（EtherChannel），多個實體鍊路可以被綁定成一個邏輯鍊路，實作帶寬的增加和故障轉移。
備援
為了保持網絡的穩定性，在多台交換機組成的網絡環境中，通常都使用一些備份連接配接，以提高網絡的效率、穩定性，這裡的備份連接配接也稱為備份鍊路或者備援鍊路。備援技術用于提供故障轉移和容錯能力，確定即使在某個元件或鍊路故障時，網絡仍然可用。
在骨幹網裝置連接配接中，單一鍊路的連接配接很容易實作，但一個簡單的故障就會造成網絡的中斷。是以在實際網絡組建的過程中，為了保證網絡穩定性，在多台交換機組成的網絡環境中，通常都使用一些備份連結，以提高網絡的健壯性/穩定性。這裡的備份連結也稱為備份連結或者備援鍊路。備份鍊路之間的交換機經常互相連結，形成一個環路，通過環路可以在一定程度上實作備援。
備援技術常見的三個方面：
通過使用備援技術，核心交換機可以實作高可靠性和可用性，進而減少網絡中斷的風險。備援技術用于提供故障轉移和容錯能力，確定網絡的可用性。核心交換機常見的備援技術包括備援電源、備援風扇和備援子產品。這些技術確定在某個元件或鍊路故障時，交換機能夠繼續正常運作，減少網絡中斷的風險。
堆疊
堆疊是一種将多個交換機實體連接配接成一個邏輯單元的技術。在堆疊模式下，多個交換機被視為一個整體，作為一個邏輯交換機進行管理和配置。
堆疊示意圖
一般來說是跟級聯作為比較來說的，二者的主要作用都是用來擴充可用的端口。堆疊可以将多台同型交換機串成一台, 在邏輯上視作一台交換機而實體上則大大擴充了可以使用端口數量。相對的, 級聯則是一種通用的連接配接方式, 就是将一台交換機通過線路連接配接在另外一台交換機的一個端口上。
堆疊的好處是被堆疊的裝置都是同級的, 甚至于可以共享背闆.但是對裝置本身就有技術要求, 基本都是各個廠商的私有技術方案。級聯對裝置沒要求, 但是性能就弱不少, 多層級聯會影響性能。
堆疊的作用：
1、擴充端口數量
如圖所示，當接入的使用者數增加到原交換機端口密度不能滿足接入需求時，可以通過增加新的交換機并組成堆疊而得到滿足。
堆疊擴充端口數量示意圖
2、擴充帶寬
如圖所示，當交換機上行帶寬增加時，可以增加新交換機與原交換機組成堆疊系統，将成員交換機的多條實體鍊路配置成一個聚合組，提高交換機的上行帶寬。
堆疊擴充帶寬示意圖
3、提高可靠性
如圖所示，堆疊與Eth-Trunk一同使用，當堆疊系統中一台裝置的上行鍊路故障，通過該裝置的流量可經過堆疊鍊路進行轉發。
堆疊上行鍊路故障
堆疊技術的優點包括：
堆疊技術将多個交換機連接配接成一個邏輯單元，簡化了管理和配置的複雜性。通過堆疊，管理者可以一次性對整個堆疊進行配置，并提供備援和擴充性，以提高網絡的可靠性和容量。
熱備份（HSRP)
核心交換機是整個網絡的心髒，如果核心交換機發生緻命性的故障，将導緻本地網絡的癱瘓，所造成的損失也是難以估計的。是以我們在選擇核心交換機時，經常會看到有的核心交換機具有堆疊或熱備份等功能。
核心交換機的熱備份是一種保證交換機高可用性的重要技術。通過熱備份，可以在主交換機故障時無縫切換到備份交換機，以確定網絡的連通性和穩定性。
對核心交換機采用熱備份是提高網絡可靠性的必然選擇。在一個核心交換機完全不能工作的情況下，它的全部功能便被系統中的另一個備份路由器完全接管，直至出現問題的路由器恢複正常，這就是熱備份路由協定。
熱備份通常通過協定和機制來實作，例如虛拟路由備援協定（Virtual Router Redundancy Protocol，簡稱"VRRP"）或熱備份路由協定（Hot Standby Router Protocol，簡稱"HSRP"）。這些協定允許多個交換機在一個邏輯組中工作，當主交換機故障時，備份交換機可以接管路由和轉發功能。
實作HSRP的條件是系統中有多台核心交換機，它們組成一個“熱備份組”，這個組形成一個虛拟路由器。
在任意時刻，一個組内隻有一個路由器是活動的，并由它來轉發資料包，如果活動路由器發生了故障，将選擇一個備份路由器來替代活動路由器，但是在本網絡内的主機看來，虛拟路由器沒有改變。
是以主機仍然保持連接配接，沒有受到故障的影響，這樣就較好地解決了核心交換機切換的問題。
為了減少網絡的資料流量，在設定完活動核心交換機和備份核心交換機之後，隻有活動核心交換機和備份核心交換機定時發送HSRP封包。
如果活動核心交換機失效，備份核心交換機将接管成為活動核心交換機。如果備份核心交換機失效或者變成了活躍核心交換機，将由另外的核心交換機被選為備份核心交換機。
熱備份技術的特點包括：
熱備份技術是保證核心交換機高可用性的重要手段。通過快速故障檢測和無縫切換，備份交換機可以在主交換機故障時接管其功能，確定網絡的連通性和穩定性。資料同步機制確定備份交換機上的配置和狀态與主交換機保持一緻，實作平滑的切換過程。
交換機虛拟化
通過交換機虛拟化技術，既可以在邏輯上內建多台實體連接配接的交換機，實作拓寬虛拟交換機帶寬、提升轉發效率的目的，也可以在邏輯上将一台實體交換機虛拟為多台虛拟交換機，實作業務隔離、提升可靠性的目的。
将一台交換機的某個(些)端口人為設定為邏輯上獨立的一台交換機，常用于雲資源環境下，而這樣的交換機通常會是性能較高的高端交換機，這樣才能虛拟出多台交換機。
總結
核心交換機的鍊路聚合、備援、堆疊和熱備份、虛拟化技術是確定網絡高性能、高可靠性和高可用性的重要組成部分。這些技術的應用可以有效提升核心交換機的功能和性能，以滿足不斷增長的網絡需求。
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