¿Cuáles son las diferencias entre el conmutador central y el conmutador normal?

Un conmutador central no es un tipo de conmutador, sino un conmutador colocado en la capa central (la columna vertebral de la red).

Por lo general, las redes empresariales a gran escala y los cibercafés necesitan comprar conmutadores centrales para lograr capacidades sólidas de expansión de red para proteger la inversión original. Cuando la cantidad de computadoras llega a 50, estos lugares pueden usar conmutadores centrales. Un enrutador es suficiente cuando las computadoras son menos de 50. El llamado conmutador central es para la arquitectura de red. Si se trata de una red de área local pequeña con varias computadoras, un conmutador pequeño con 8 puertos puede denominarse conmutador central.

Diferenciass entre el interruptor central y el interruptor ordinario

• La diferencia entre puertos

La cantidad de puertos de switch estándar es generalmente de 24 a 48, y la mayoría de los puertos de red son puertos Gigabit Ethernet o Fast Ethernet. La función principal es acceder a los datos del usuario o agregar algunos datos del conmutador en la capa de acceso. Este tipo de conmutador puede configurar el protocolo de enrutamiento simple Vlan y algunas funciones SNMP simples, con un ancho de banda de backplane relativamente pequeño.

• El sistema un cambios entre conectarse o acceder a la red

La parte de la red que trata directamente con la conexión o el acceso a la red de los usuarios generalmente se denomina capa de acceso, y la parte entre la capa de acceso y la capa central se denomina capa de distribución o capa de agregación. El propósito de la capa de acceso es permitir que los usuarios finales se conecten a la red, por lo que el conmutador de la capa de acceso tiene las características de bajo costo y alta densidad de puertos.

El conmutador de la capa de agregación es el punto de agregación de varios conmutadores de la capa de acceso y debe poder manejar todo el tráfico de los dispositivos de la capa de acceso y proporcionar enlaces ascendentes a la capa central. Por lo tanto, los conmutadores de la capa de agregación tienen un mayor rendimiento, menos interfaces y tasas de conmutación más altas.

La parte principal de la red se denomina capa central. El objetivo principal de la capa central es proporcionar una estructura de transmisión troncal optimizada y confiable a través del reenvío de comunicaciones de alta velocidad. Por lo tanto, la aplicación de conmutador de capa central tiene mayor confiabilidad, rendimiento y rendimiento.

Diferentes capas de la red.

Ventajas de los interruptores de núcleo

En comparación con los conmutadores ordinarios, los conmutadores del centro de datos deben tener las siguientes características: gran caché, alta capacidad, virtualización, FCoE, tecnología TRILL de capa 2, escalabilidad y redundancia de módulos.

• Tecnología de caché grande

El conmutador del centro de datos ha cambiado el método de almacenamiento en caché del puerto saliente del conmutador tradicional. Adopta una arquitectura de caché distribuida, y el caché es mucho más grande que el del conmutador ordinario. La capacidad de caché puede alcanzar más de 1G, mientras que el conmutador general solo puede alcanzar 2-4 m. Para cada puerto, la capacidad de caché de tráfico de ráfagas puede alcanzar los 200 ms bajo la condición de velocidad de línea completa de 10 Gigabit, de modo que en el caso de tráfico de ráfagas, la caché grande aún puede garantizar cero pérdida de paquetes en el reenvío de red, lo cual es adecuado para un gran cantidad de servidores en el centro de datos y el tráfico de ráfagas.

• Equipos de alta capacidad

El tráfico de red en el centro de datos tiene las características de programación de aplicaciones de alta densidad y almacenamiento en búfer de sobretensión. Sin embargo, los conmutadores ordinarios no pueden lograr una identificación y un control precisos de los servicios con fines de interconexión. Tampoco pueden lograr una respuesta rápida y pérdida de paquetes cero, por lo que no se puede garantizar la continuidad del negocio. La fiabilidad del sistema depende principalmente de la fiabilidad del equipo.

Por lo tanto, los conmutadores ordinarios no pueden satisfacer las necesidades de los centros de datos. Conmutadores de centro de datos debe tener características de reenvío de alta capacidad y admitir placas de 10 Gigabit de alta densidad, es decir, placas de 48 Gigabit de 10 puertos. Para el reenvío, los conmutadores del centro de datos solo pueden usar la arquitectura de conmutación distribuida CLOS.

Además, con la popularidad de 40G y 100G, las placas de 40G que admiten 8 puertos y las placas de 100G que admiten 4 puertos están gradualmente disponibles comercialmente. Además, las placas de 40G y 100G para conmutadores de centros de datos ya ingresaron al mercado, satisfaciendo así la demanda de aplicaciones de alta densidad en los centros de datos.

• Tecnología de virtualización

El equipo de red en el centro de datos debe tener las características de alta administración y alta seguridad y confiabilidad. Por lo tanto, los conmutadores del centro de datos también deben ser compatibles con la virtualización. La virtualización es transformar los recursos físicos en recursos lógicamente manejables para romper las barreras de la estructura física.

Con la tecnología de virtualización, se pueden administrar múltiples dispositivos de red de manera unificada. Los servicios en un solo dispositivo se pueden aislar por completo, lo que puede reducir los costos de administración del centro de datos en un 40 % y aumentar la utilización de TI en aproximadamente un 25 %.

tecnología de virtualización

• Tecnología TRILL

En términos de construir una red de Capa dos en el centro de datos, el estándar original es el protocolo FTP. Pero tiene los siguientes defectos:

– STP funciona mediante el bloqueo de puertos y todos los enlaces redundantes no reenvían datos, lo que genera un desperdicio de recursos de banda ancha.

– La red tiene solo un árbol de expansión y los paquetes de datos deben pasar a través del puente raíz, lo que afecta la eficiencia de reenvío de toda la red.

Por lo tanto, STP ya no será adecuado para la expansión de centros de datos supergrandes. TRILL surge para compensar estos defectos de STP. El protocolo TRILL combina de forma eficaz la configuración y la flexibilidad de la capa 2 con la convergencia y la escala de la capa 3. Toda la red se puede reenviar sin bucles sin necesidad de configuración en la segunda capa. La tecnología TRILL es una función básica de Capa 2 de los conmutadores de centros de datos, que no está disponible en los conmutadores ordinarios.

• Tecnología FCoE

Los centros de datos tradicionales suelen tener una red de datos y una red de almacenamiento. La aparición de la tecnología FCOE hace posible la convergencia de redes. FCoE es una tecnología que encapsula tramas de datos de una red de almacenamiento en tramas Ethernet para reenvío. La realización de esta tecnología de fusión debe tener lugar en los conmutadores del centro de datos, y los conmutadores ordinarios generalmente no tienen estas funciones.

Las funciones como la agregación de enlaces, la redundancia, el apilamiento y la copia de seguridad en caliente también son muy importantes, ya que determinan el rendimiento, la eficiencia y la estabilidad de los conmutadores centrales en aplicaciones prácticas.

Agregar un link

La agregación de enlaces es la combinación de dos o más canales de datos en un solo canal que aparece como un enlace lógico de mayor ancho de banda. La agregación de enlaces generalmente se usa para conectar uno o más dispositivos con requisitos de ancho de banda elevados, como servidores o granjas de servidores conectados a una red troncal. Se puede utilizar para ampliar el ancho de banda del enlace y proporcionar una mayor fiabilidad de conexión.

Por ejemplo, la empresa tiene dos pisos, que manejan diferentes negocios. Las redes en los dos pisos estaban separadas originalmente, pero es inevitable que la misma empresa tuviera interacción. En este momento, podemos abrir la red entre los dos pisos, para que los departamentos con una conexión mutua puedan comunicarse entre sí a alta velocidad. Como se muestra abajo:

Una interfaz Eth-Trunk para conectar el interruptor A y el interruptor B

Como se muestra en la figura anterior, SwitchA y SwitchB están conectados a redes VLAN10 y VLAN20 respectivamente a través de enlaces Ethernet, y existe una gran cantidad de tráfico de datos entre SwitchA y SwitchB.

El usuario espera que se pueda proporcionar un mayor ancho de banda de enlace entre SwitchA y SwitchB para que las mismas VLAN puedan comunicarse entre sí. Mientras tanto, los usuarios también esperan proporcionar un cierto grado de redundancia para garantizar la confiabilidad de la transmisión de datos y los enlaces.

Cree una interfaz Eth-Trunk y agregue interfaces de miembros para aumentar el ancho de banda del enlace. Se configuran dos conmutadores con Eth-Trunk1, y luego los puertos de las tres líneas que necesitan comunicarse se agregan a Eth-Trunk1, y el enlace troncal del puerto se configura para permitir el paso de la VLAN correspondiente. De esta forma, la red de las dos plantas puede comunicarse con normalidad.

Redundancia de enlace

Para mantener la estabilidad de la red, en un entorno de red compuesto por varios conmutadores, se utilizan algunas conexiones de respaldo para mejorar la eficiencia y la estabilidad de la red. Las conexiones de respaldo aquí también se denominan enlaces de respaldo o enlaces redundantes.

Apilamiento de interruptores

Conectados a través de cables de apilamiento patentados, se pueden apilar varios conmutadores en un único conmutador lógico. Todos los conmutadores de este conmutador lógico comparten la misma información de configuración y enrutamiento. El rendimiento de un conmutador lógico no se verá afectado cuando se agregue y elimine un conmutador individual.

Los tipos de puertos ópticos de switch incluyen SFP, 10G SFP+, 25G SFP28, 40G QSFP+, 100G QSFP28, etc. Necesitamos seleccionar el módulo óptico adecuado para insertarlo en el conmutador para un uso normal. Por ejemplo, los puertos SFP se pueden insertar en módulos ópticos SFP y los puertos 10G SFP+ son para módulos ópticos 10G. 100G QSFP28 El puerto debe insertarse en los módulos ópticos 100G QSFP28.

Si queremos interconectar un switch con puerto eléctrico y un switch con puerto óptico, podemos usar Cobre SFP. Sirve para convertir el puerto óptico en un puerto eléctrico de forma que podamos usar un cable de red para conectar los dos switches.

Los interruptores apilados están conectados por dos bucles. El hardware del conmutador es responsable de equilibrar la carga de los paquetes de datos en los bucles dobles. El bucle actúa como backplane de este gran conmutador lógico. Cuando ambos bucles funcionan con normalidad, la velocidad de transmisión de los paquetes de datos en este conmutador lógico es de 32 Gbps.

Cuando se necesita transmitir un marco de datos, el software del conmutador calculará qué bucle está más disponible y luego el marco de datos se enviará a ese bucle. Si falla un cable de apilamiento, los conmutadores en ambos extremos del cable defectuoso detectarán la falla y desconectarán el bucle afectado, mientras que el conmutador lógico aún puede funcionar en un estado de bucle único con una tasa de procesamiento de paquetes de 16 Gbps. Los conmutadores se apilan en forma de cadena tipo margarita. Consulte la siguiente figura para conocer el método de conexión.

 Los interruptores se apilan en forma de cadena tipo margarita

El apilamiento aumenta la estabilidad de los puertos del conmutador y el ancho de banda.

Copia de seguridad activa (HSRP)

El conmutador central es el núcleo y el corazón de toda la red. Si ocurre una falla fatal del conmutador central, la red local se paralizará, lo que causa una pérdida incalculable. Por lo tanto, cuando elegimos conmutadores centrales, a menudo vemos que algunos conmutadores centrales están equipados con funciones como el apilamiento o la copia de seguridad en caliente.

El uso de copias de seguridad activas para los conmutadores centrales es una opción inevitable para mejorar la confiabilidad de la red. Cuando un conmutador central no puede funcionar en absoluto, otro enrutador de respaldo en el sistema asume todas sus funciones hasta que el enrutador en cuestión vuelve a la normalidad. Este es el Protocolo de enrutador de reserva activa (HSRP).

La condición para realizar HSRP es que haya varios conmutadores centrales en el sistema y formen un "grupo de respaldo en caliente", que forma un enrutador virtual. En cualquier momento, solo un enrutador en un grupo está activo y reenvía paquetes de datos. Si el enrutador activo falla, se seleccionará un enrutador de respaldo para reemplazar al activo, pero el host en la red trata al enrutador como si no hubiera cambiado. Por lo tanto, el host permanece conectado y no se ve afectado por la falla, lo que resuelve mejor el problema de la conmutación del conmutador central.

Para reducir el tráfico de datos de la red, después de configurar el conmutador central activo y el conmutador central de respaldo, envían paquetes HSRP con regularidad. Si el conmutador central activo falla, el conmutador central de respaldo se convierte en el conmutador central activo. Si el conmutador central de respaldo falla o se convierte en el conmutador central activo, se seleccionará otro conmutador central como conmutador central de respaldo.

Cuando la línea de un conmutador de capa de acceso al conmutador de núcleo principal falla, cambia a la máquina de reserva.

 

 Escenario uno de falla del enlace de datos

Cuando falla el enlace de datos del conmutador 1 de la capa de acceso conectado al conmutador central A, el enlace de datos del conmutador 1 de la capa de acceso se conmuta al conmutador central B, pero durante el período de conmutación, el conmutador 1 de la capa de acceso pierde seis paquetes de datos , como se muestra en lo anterior.

 

Escenario dos de falla del enlace de datos

Cuando falla el enlace principal entre el servidor y el conmutador central A (como línea, tarjeta de red, etc.), y cuando la tarjeta de red principal del servidor se cambia a la tarjeta de red de reserva, se perderán seis paquetes de datos. Pero cuando se restaura el enlace principal, el servidor cambiará automáticamente de la tarjeta de red en espera a la tarjeta de red principal y los paquetes de datos no se perderán durante este cambio.