在现代企业网络建设中，VLAN交换机是一种常用的网络设备。它并不是一种特定的设备类型，现代商用交换机通常都支持VLAN功能，并提供各种配置选项和管理接口来管理VLAN设置。VLAN交换机可以实现虚拟局域网（VLAN）的划分和管理，将网络分段隔离，提高网络的安全性和可靠性。同时，VLAN交换机还可以通过流量控制和质量服务（QoS）等功能，实现对网络流量的优化和管理，提升网络的性能和效率。

VLAN交换机的定义和功能

VLAN交换机是一种专门用于VLAN划分和管理的交换机设备。它可以将网络分段隔离，实现不同VLAN之间的通信和管理。与普通交换机不同，VLAN交换机具有更高的灵活性和可配置性，可以满足不同的网络需求和应用场景。

VLAN交换机的主要功能包括：

1. VLAN划分和管理：VLAN交换机可以将网络分段隔离，实现不同VLAN之间的通信和管理。它可以通过端口划分、MAC地址和IP地址等方式，将不同的终端设备划分到不同的VLAN中，实现对VLAN的管理和控制。
2. 数据转发和优化：VLAN交换机可以根据不同的网络需求和应用场景，可以优化网络流量和性能。提高网络的性能和可用性。它可以支持VLAN间的路由、流量控制和质量服务（QoS）等功能，以保证网络的质量和稳定性。
3. 安全管理：VLAN交换机可以通过访问控制和安全策略，保障网络的安全性和稳定性。它可以通过设置访问控制列表（ACL）、端口安全和802.1X认证等方式，实现对VLAN的访问控制和身份认证。

VLAN交换机的特点和优势

1. 灵活性和可配置性：VLAN交换机具有更高的灵活性和可配置性，可以根据不同的网络需求和应用场景，实现不同的VLAN划分和管理。
2. 安全性和隔离性：VLAN交换机可以将网络分段隔离，实现不同VLAN之间的通信和管理，提高网络的安全性和隔离性，减少广播和冲突域。它可以通过访问控制和安全策略，保障网络的稳定性和安全性。
3. 数据流量优化：VLAN交换机可以通过流量控制和质量服务（QoS）等功能，实现对网络流量的优化和管理，提升网络的性能和效率。例如，可以将服务器和相关客户端放置在同一个VLAN中，从而实现更高的带宽和更低的延迟。
4. 简单易用（可扩展性）：VLAN交换机通常具有简单易用的特点，不需要过多的配置和管理即可实现VLAN的划分和管理，可以根据需要增加或修改VLAN配置，而不必重新布线物理网络。

VLAN交换机的应用场景

VLAN交换机广泛应用于各种企业网络中，如办公室、数据中心、校园网等。它可以通过VLAN的划分和管理，实现网络隔离和性能优化，提升网络的安全性、可靠性和效率。

• 在办公室中，VLAN交换机通常用于连接不同的终端设备，如电脑、电话和打印机等。通过VLAN的划分和管理，可以将这些设备划分到不同的VLAN中，实现不同部门之间的隔离和管理。此外，VLAN交换机还可以通过流量控制和质量服务（QoS）等功能，优化网络流量，提升网络的性能和效率。
• 在数据中心中，VLAN交换机可以用于连接各种服务器、存储设备和网络设备，实现对这些设备的接入和管理。通过VLAN的划分和管理，可以将不同的服务划分到不同的VLAN中，实现服务之间的隔离和管理。此外，VLAN交换机还可以通过流量控制和质量服务（QoS）等功能，优化网络流量，提升网络的性能和效率。
• 在校园网中，VLAN交换机可以用于连接不同的教学楼、宿舍和行政办公楼等建筑物，实现对校园网的划分和管理。通过VLAN的划分和管理，可以将不同的教学楼、宿舍和行政办公楼等划分到不同的VLAN中，实现不同建筑物之间的隔离和管理。此外，VLAN交换机还可以通过流量控制和质量服务（QoS）等功能，优化网络流量，提升网络的性能和效率。

总结

VLAN交换机作为企业网络建设中的重要设备，具有灵活性、安全性和性能优化等优势，在不同的应用场景中得到了广泛的应用。通过VLAN的划分和管理，VLAN交换机可以实现网络隔离和性能优化，提高网络的安全性、可靠性和效率。在企业网络建设中，选择合适的VLAN交换机设备，对于提高网络的效率和可靠性具有重要的意义。

100G交换机是一种高速网络设备，支持100Gbps的数据传输速率，可以满足大规模数据中心网络中高性能、高可靠性的数据传输和流量控制需求。本文将介绍100G交换机的基本原理、特点和应用场景，以帮助读者更好地了解100G交换机。

100G交换机的基本原理

100G交换机采用高速传输技术，支持高达100Gbps的数据传输速率。它通常具有多个高速接口，可以连接多个服务器和其他网络设备，以实现数据的传输和流量控制。

100G交换机通常采用分布式的交换架构，可以实现快速的数据传输和流量控制，具有低延迟的特点。它们通常具有高带宽、高可用性和可扩展性等特点，可以满足大规模数据中心网络中高性能、高可靠性的数据传输和流量控制需求。

100G交换机还具有多种管理和控制功能，如VLAN、QoS、STP等，以满足不同网络场景的需求。

100G交换机的特点

100G交换机具有以下特点：

1. 高速传输：支持高达100Gbps的数据传输速率，可以满足大规模数据中心网络中高性能、高可靠性的数据传输和流量控制需求。
2. 低延迟：采用分布式的交换架构，可以实现快速的数据传输和流量控制，具有低延迟的特点。
3. 高可用性：通常具有双电源、双风扇等冗余设计，以提高设备的可用性。
4. 可扩展性：具有高度的可扩展性，可以根据需要扩展网络规模和带宽。
5. 灵活的管理和控制功能：具有多种管理和控制功能，如VLAN、QoS、STP等，以满足不同网络场景的需求。

100G交换机的应用场景

100G交换机广泛应用于大规模数据中心网络中，以提供高性能、高可靠性的数据传输和流量控制。它们可以满足大规模数据中心网络中不同应用场景的需求，如大规模数据传输、高性能计算、虚拟化环境等。

100G交换机还可以用于构建分布式网络，以实现多个地点之间的数据传输和流量控制。例如，分布式企业网络需要实现多地点数据传输和流量控制的场景。

如何选择100G交换机

选择适合自己的100G交换机需要考虑网络规模、带宽需求、性能需求和管理需求等因素。在选择100G交换机时，建议考虑以下因素：

1. 网络规模和带宽需求：选择适合自己网络规模和带宽需求的100G交换机。
2. 性能需求：选择具有足够性能的100G交换机，以满足网络传输和流量控制的需求。
3. 可用性需求：选择具有高可用性的100G交换机，以确保网络的稳定性和可靠性。
4. 管理需求：选择具有灵活管理和控制功能的100G交换机，以满足不同网络场景的需求。

总结

100G交换机是一种高速网络设备，支持100Gbps的数据传输速率，可以满足大规模数据中心网络中高性能、高可靠性的数据传输和流量控制需求。100G交换机具有高速传输、低延迟、高可用性、可扩展性和灵活的管理和控制功能等特点。在选择100G交换机时，需要考虑网络规模、带宽需求、性能需求和管理需求等因素。

园区交换机是一种专用于园区网络的高性能交换机设备，能够支持多种网络协议和拓扑结构，以及提供多种网络服务和优化，是园区网络中不可或缺的一部分。

Leaf交换机是构建数据中心网络中Spine-Leaf架构中的末端交换设备，也是连接服务器和网络之间的重要设备。Leaf交换机负责连接服务器和其他网络设备，以实现数据的传输和流量控制。

Leaf交换机的基本概念

Leaf交换机是构建数据中心网络中Spine-Leaf架构的重要设备之一。我们部署Leaf交换机理想目的是提供快速的无阻塞交换，确保交换机上的每个端口都能同时以最大速度运行，而不会出现任何性能下降。在Spine-Leaf架构中，Leaf交换机是连接到Spine交换机的下一级交换机，作为连接服务器和其他网络设备的入口点，直接连接到服务器和其他网络设备，负责数据的传输和流量控制。他们通常具有较多的网络接口，用以连接更多的主机。Leaf 上行端口的数量，决定了可以连接到多少个 Spine 交换机。实际的spine-leaf组网中，我们需要根据需求合理选择交换机的数量和端口规格，统筹考虑，从而满足数据中心网络中不同应用场景的需求，如大规模数据传输、高性能计算、虚拟化环境等。或者，构建分布式网络，以实现多个地点之间的数据传输和流量控制，例如一些大规模的多分支企业网络。

Leaf交换机的特点

1. 带宽：现在的Leaf交换机所支持的带宽很大程度服务于主机/服务器网络接入需求，一般的数据中心是在10G-100G不等，而在AIGC网络中，高性能的GPU服务器带宽早已达到了200G，400G，800G，对应的，我们也会将具有更高速率的交换机作为leaf交换机部署在网络中。
2. 可用性：Leaf交换机通常具有双电源、双风扇等冗余设计，以提高设备的可用性。
3. 扩展性：Leaf交换机具有高度的可扩展性，可以根据需要扩展网络规模和带宽。
4. 管理和控制功能：Leaf交换机通常具有多种管理和控制功能，如VLAN、QoS、STP等，以满足不同网络场景的需求。

如何选择Leaf交换机

综合考虑带宽速率，可用性，网络扩展性和管理控制功能，使用搭载SONiC软件的的开放网络白盒交换机作为leaf 交换机已成为全球数据中心场景中越来越主流的选择。

除了Spine-leaf架构本身具备的优秀的横向扩展性，开放网络技术所带来的的灵活性不光解除了厂商锁定，增加了数据中心运营方的自主性，也加速了各类新兴网络技术在生产环境中的快速落地，满足不断变化的云业务需求，帮助优化运营成本。

在数据中心场景，星融元提供的开放网络解决方案，采用了10G-400G的系列化的高性能的低时延白盒硬件构建spine-leaf网络架构，以及在此之上运行的基于SONiC内核、企业级发行版操作系统AsterNOS，为leaf交换机提供了丰富的L2，L3网络功能和管理控制面特性，可以满足从一般云业务承载，到高性能计算（HPC）和AI计算集群网络的组网需求，以将近50%的成本提供与IB网络媲美的低时延（port to port转发时延低至400ns）。

Spine-leaf架构是一种用于构建高性能、高可靠性数据中心网络的拓扑结构。与传统的CLOS架构不同，Spine-leaf架构采用了更简单、更易于管理的设计，同时还具有高度的可扩展性和灵活性。本文将简要介绍Spine-leaf架构的基本概念、特点和应用场景，以帮助读者更好地了解Spine-leaf架构。

什么是Spine-leaf架构

Spine-leaf架构是一种Clos架构，该架构命名来自于它的发明者Charles Clos。上世纪50年代，为了解决电话网络爆炸的问题，这一名网络工程师提出了该网络架构模型。经过半个多世纪的发展，基于Clos的网络架构在世界各地的大型云数据中心得到了广泛部署，满足了当代云业务灵活多变的网络需求。

Spine-leaf架构又名Fabric，是一种用于构建高性能、高可靠性数据中心网络的拓扑结构。Spine-leaf只有两层交换架构，看起来不同于经典Clos模型的三层结构，但当我们将Clos模型从中间层对折，你会发现它也变成了两层的交换结构。

该架构的Spine层和Leaf层之间通过高速链路相互连接，以实现数据的传输和流量控制。每个Leaf交换机都直接连接着Spine交换机，没有中间层级。Leaf交换机直接连接着物理服务器，leaf交换机之下是独立的二层广播域，当跨leaf交换机的服务器之间需要通信时，将经过上层的Spine交换机构建的路由实现转发。

Spine-leaf架构的特点

Spine-leaf架构可以减少网络的复杂性，提高网络的可靠性和性能。分布式的交换架构，可以实现快速的数据传输和流量控制，并且具有高可靠性和可扩展性。

• 扁平化：在Spine-leaf架构中，任意跨leaf的服务器流量都只会经过两跳，三个设备，保证了延迟是可预测的
• 高可用性：Spine-leaf架构中每个leaf交换机都和每个spine交换机相连，实现全互联。哪怕一个Spine交换机失效，整体网络并不会全面瘫痪，而只是损失了一些带宽。
• 简单易于管理：Spine-leaf架构内部使用的是统一的三层网络和等价多路径路由，可以充分使用所有链路带宽并实现负载均衡。这种设计非常适合与云控制器和其他管理工具相结合，进行统一的配置下发和其他自动化的网络运维管理，减少网络的复杂性和管理难度
• 高可扩展性：Spine-leaf架构具有高度的可扩展性，只要添加一个spine交换机，就可以扩展所有leaf交换机的上行带宽。当网络接入规模变大，你也可以很容易地增加一个leaf 交换机，将它连接到所有Spine并做好配置即可。相比传统的接入-汇聚-核心架构优势十分明显。

Spine-leaf架构广泛应用于数据中心网络中，以提供高性能、高可靠性的数据传输和流量控制。随着物联网的发展，除了大型数据中心，spine-leaf架构也会在边缘云发挥自身优势，例如处理大规模接入时让leaf交换机在接入层进行处理转发，降低将所有流量回传云平台所产生的延迟和产生的集中计算压力。总之，在选择Spine-leaf架构时，需要考虑网络规模、带宽需求、性能需求和管理需求等因素。

Spine-leaf架构的应用案例

星融元私有云网络方案：该方案采用CX-N系列全盒式设备构建CLOS架构网络，单Pod采用CX308P-48Y-N与CX532P-N或CX564P-N型号组合可以支持768台或1536台主机双上行接入，支持虚机条目最大10W+；同时还可以利用CX-N系列交换机构建二级正交CLOS网络进行多Pod扩展，以实现更大规模的网络接入能力；结合BGP等价路由负载、MC-LAG、Monitor-Link联动等技术实现接入层和汇聚层的高可靠保护机制。

星融元公有云网络方案：依托于星融元多年在公有云市场上的耕耘以及多家国内外大型的公有云厂商业务需求的加持，方案具备强大的业务场景适配性、丰富的可视化网络运维能力，实现了对数据中心网络的全面改进和优化。

星融元AI智算中心网络方案：以32768个GPU，128端口交换机组网为例，消除了跨GPU服务器不同GPU卡号之间的连接，只保留了与GPU相连的Leaf层交换机，将原本用于上连Spine的端口全部用于下连GPU，进一步提高Leaf交换机连接效率，网络成本最大可降低75%。

CLOS架构是一种用于构建高性能、高可靠性数据中心网络的拓扑结构。本文将介绍CLOS架构的基本概念、特点和应用场景，以帮助读者更好地了解CLOS架构。

什么是CLOS架构

CLOS架构是一种用于构建高性能、高可靠性数据中心网络的多级交换网络拓扑结构。通常情况下，CLOS架构由三个层级组成：输入层，中间层和输出层。CLOS交换架构可以做到严格的无阻塞（Non-blocking）、可重构（Re-arrangeable）、可扩展（Scalable）。

对比于传统垂直的三层的数据中心网络架构，Clos架构更加扁平，非常适合水平扩展，迎合了当下数据中心场景的业务需求。

目前比较流行的Clos架构是Spine-Leaf架构，虽然它看起来是两层，但考虑到实际上链路跑的都是双向流量，你可以把它看做一个“对折后”的三层Clos架构。两层交换机之间是全互联（Full-mesh）。

CLOS架构的优势特点

Clos网络架构解决了三大问题：第一是通过扁平高度可扩展的架构解决以往核心交换机的性能瓶颈；第二是实现了无阻塞；第三是可以全部通过中高端的盒式交换机，替代机框式交换机，形成大型高性能数据中心组网络解决方案，减少网络的总拥有成本，同时降低了架构复杂度，简化运维。

CLOS架构的应用场景

当前，Clos架构结合开放的白盒交换机，成为了全球顶级云数据中心的主流网络解决方案。

例如Meta(Facebook) 曾在公开文档中介绍了他们的数据中心架构：一个五级的Clos，根据前文所述，将五级“折叠”一下，实际上可以算成三层网络架构，分别是架顶（TOR）-Leaf-Spine层。每个TOR交换机和其所连接的服务器组成为了一个Pod，当需要扩容时，只需增加Pod即可。高度模块化的设计大大简化了运维难度，提高了数据中心整体的可靠性。因为采用白盒交换机设备组网，硬件架构简单，稳定，整体成本可控。

“Clos网络架构+白盒交换机”的组网模式已有了数十年的头部云服务商数据中心的经验积累和大规模部署案例，技术发展已经相对成熟，技术红利正在向更广大场景的覆盖。

星融元作为开放网络的先行者和推动者，致力于提供软硬件一体的一站式开放网络解决方案，借助于自研的企业级SONiC发行版（AsterNOS）和1G-800G 的系列化的交换机产品，可覆盖从公有云，私有云，运营商云承载网，AI智算中心集群网络，到企业/校园园区接入，智能网关等各个场景。

私有云网络方案

该方案采用CX-N系列全盒式设备构建CLOS架构网络，单Pod采用CX308P-48Y-N与CX532P-N或CX564P-N型号组合可以支持768台或1536台主机双上行接入，支持虚机条目最大10W+；同时还可以利用CX-N系列交换机构建二级正交CLOS网络进行多Pod扩展，以实现更大规模的网络接入能力；结合BGP等价路由负载、MC-LAG、Monitor-Link联动等技术实现接入层和汇聚层的高可靠保护机制。

AI智算中心网络方案，网络成本最大可降低75%

以32768个GPU，128端口交换机组网为例，消除了跨GPU服务器不同GPU卡号之间的连接，只保留了与GPU相连的Leaf层交换机，将原本用于上连Spine的端口全部用于下连GPU，进一步提高Leaf交换机连接效率，网络成本最大可降低75%。

云化园区全三层扩展组网，降低建设运营成本40%以上

在云计算和大数据旺盛的带宽需求驱动下，云数据中心网络早已转型为无阻塞的多级Clos结构（Leaf-Spine），随着园区规模的从小到大，这个多级的Clos网络能够从一级横向扩展至多级，使得网络能够接入的终端数量从几十个扩展到几十万个不等，扩展的过程中原有的网络架构完全保持不变。

网络交换机是一种用于数据传输和流量控制的网络设备，它在现代网络中扮演着至关重要的角色。本文将介绍网络交换机的基本概念、特点和应用场景，以帮助读者更好地了解网络交换机。

什么是网络交换机

网络交换机是一种用于数据传输和流量控制的网络设备。它可以将来自不同设备的数据包转发到目标设备，并在网络中实现流量控制和负载均衡。

网络交换机通常具有多个端口，每个端口可以连接一个设备。当一个数据包到达一个端口时，交换机会将其MAC地址学习到交换机的MAC地址表中，并将数据包转发到目标设备所在的端口。

网络交换机的特点

网络交换机具有以下特点：

1. 高效的数据传输：网络交换机可以快速地转发数据包，并实现设备之间的快速和可靠的数据传输。
2. 灵活的端口连接：网络交换机通常具有多个端口，可以连接多个设备，以满足不同网络场景的需求。
3. 多种管理和控制功能：网络交换机通常具有多种管理和控制功能，如VLAN、QoS、STP等，以满足不同网络场景的需求。
4. 高可靠性：网络交换机通常具有冗余设计和高可靠性，以确保设备的稳定性和可靠性。

网络交换机的应用场景

网络交换机广泛应用于各种网络场景，如数据中心、企业网络、云计算、虚拟化环境等。它可以提供高效的数据传输和流量控制，以满足不同网络场景的需求。

网络交换机还可以用于构建分布式网络，以实现多个地点之间的数据传输和流量控制。例如，分布式企业网络需要实现多地点数据传输和流量控制的场景。

如何选择网络交换机

选择适合自己的网络交换机需要考虑网络规模、带宽需求、性能需求和管理需求等因素。在选择网络交换机时，建议考虑以下因素：

1. 网络规模和带宽需求：选择适合自己网络规模和带宽需求的网络交换机。
2. 性能需求：选择具有足够性能的网络交换机，以满足网络传输和流量控制的需求。
3. 管理需求：选择具有灵活管理和控制功能的网络交换机，以满足不同网络场景的需求。

总结

网络交换机是一种用于数据传输和流量控制的网络设备。它可以将来自不同设备的数据包转发到目标设备，并在网络中实现流量控制和负载均衡。网络交换机具有高效的数据传输、灵活的端口连接、多种管理和控制功能、高可靠性等特点，广泛应用于各种网络场景。在选择网络交换机时，需要考虑网络规模、带宽需求、性能需求和管理需求等因素。

什么是三层交换机 (Layer 3 Switch)

随着网络规模和复杂度的不断增加，传统的二层交换机已经无法满足大规模网络的需求。为了满足更高级别的网络需求，三层交换机应运而生。本文将介绍三层交换机的基本概念、特点和应用场景。

什么是三层交换机

三层交换机是一种可以实现网络层（第三层）路由功能的网络设备。它可以通过IP地址学习和转发数据包，实现不同子网之间的通信。三层交换机通常具有多个端口，每个端口可以连接一个子网。当一个数据包到达一个端口时，交换机会将其IP地址学习到交换机的路由表中，并将数据包转发到目标子网中。

三层交换机的应用场景

三层交换机广泛应用于需要实现不同子网之间的通信的网络场景，简化了局域网下跨IP子网的数据传输配置，也能提高VLAN间路由的性能。

在传统VLAN中，交换机对VLAN流量进行标记，只有同一VLAN中的设备才能相互通信。如果不同 VLAN 上的设备需要通信，它们将需要连接到路由器的trunk口，经由路由器上实现VLAN 间路由，此时这个trunk端口就可能会产生性能瓶颈。但使用三层交换机时，交换机背板的带宽远大于单个或多个以太网口的带宽，从而消除瓶颈。

三层交换机和专用路由器有什么区别？

三层交换机的工作方式和路由器非常相似，都是通过查找IP路由表完成转发。但一般来说，三层交换机和高性能的路由器都是使用硬件（交换芯片）转发路由数据包，通用的路由器使用软件模拟执行路由功能。三层交换机比专用路由器拥有更多的以太网端口，但是没有WAN口，而且当数据包不需要跨子网，三层交换机也可以充当二层交换机使用，现在也有将三层交换机叫做多层交换机（multilayer switch）的说法。三层交换机非常适合需要子网之间高速互连的网络。

路由器通常用于家庭和企业中，用于将局域网 (LAN) 相互连接或连接到广域网 (WAN)。此外路由器承担着非常重要的NAT（网络地址转换）功能，它允许 LAN 上具有私有 IP 地址的设备通过将其私有 IP 转换为单个公共 IP 来与公共互联网上的设备进行通信。另外是各种安全功能，例如防火墙规则、访问控制列表 (ACL) 和虚拟专用网络 (VPN) 连接。一般来说路由器更适合需要高级流量管理功能，例如QoS或虚拟专用网络 (VPN)）的更复杂的网络。

但现在随着交换机技术的发展，高性能的三层交换机和路由器的区别已经不大了——在开放网络技术或者网络可编程的趋势下，基于容器化软件架构（例如SONiC）和通用白盒硬件的交换机已经具备了丰富的L2，L3网络功能和QoS以及各类安全特性，甚至一些流量处理和网络安全监控等功能也可十分便捷地集成进交换机内部。新一代的开放架构盒式三层交换机相比于专用的路由器，尤其是机框式的高性能路由设备，在价格和组网灵活性和扩展性上优势明显。

什么是二层交换机

二层交换机是一种可以实现局域网内不同设备之间通信的网络设备。它可以通过MAC地址学习和转发数据包，以实现局域网内不同设备之间的快速和可靠的数据传输。

二层交换机通常具有多个端口，每个端口可以连接一个局域网中的设备。当一个数据包到达一个端口时，交换机会将其MAC地址学习到交换机的MAC地址表中，并将数据包转发到目标设备所在的端口。

二层交换机与三层交换机的区别

根据它们在 OSI 模型中的运行位置，我们区分出了二层交换机和三层交换机。 二层交换机也被称为多端口桥接交换机（Multiport bridge switches,），而第 3 层交换机有时也被称为多层交换机（Multi-layer switches）。

二层交换机可以智能地将数据帧从一个端口移动到同一 VLAN 上的另一个端口，但如果跨VLAN 传输数据（也称作 VLAN 间路由）则需要一个可以路由 IP 数据包的设备。在仅有二层交换机的局域网，这一步骤通常由使用额外单臂旁挂的路由器完成。

对于拥有多个 VLAN 并在它们之间进行大量路由选择的大型网络来说，将二层交换机和路由器的功能整合到单个软硬件设备中通常会更简单、更高效。这正是三层交换机的功能。三层交换机无需依赖外部设备来路由 VLAN 之间的流量，而是可以配置为使用自身交换硬件进行路由。因此，对于需要路由的局域网，采用三层交换机可减少网络设备占用空间并提高性能。

参考：https://www.techtarget.com/searchnetworking/answer/What-are-the-different-types-of-network-switches

如果园区网没有二层交换机？

当我们需要建设一张园区网络，或许你已经形成这样的思维惯性：园区网络架构分为三层，接入，汇聚，核心。其中，接入层采用二层交换机，汇聚层采用三层交换机。如果网络规模更大，或许还需要添置高性能的核心机框路由，作为核心层，如下图所示。

传统的架构当然能用，但，这会一直好用吗？不尽然，复杂的安全策略增删，广播风暴定位，WIFI频繁掉线，网络扩容困难等等自然不必多说。随着各行各业数字化转型加速，这样的惯性思维之下建设起来的复杂臃肿网络架构，也是时候改变了。

在中国云网络峰会上，星融元分享了云化园区网络建设新思路 （点击查看）云网络的技术完全可以有机“移植”到园区网络场景中，去提升园区内的网络质量和运维效率，助力云化园区网络建设。具有丰富的二三层网络功能SONiC 白盒交换机产品，结合彻底的云化网络架构和开放网络技术，可为企业办公和各行业的园区接入场景提供全新网络互联体验，在一个典型的中大型园区环境下仅需两款硬件便足以搭建起从接入层到核心层的完整网络架构。

多级Spine-Leaf架构，破除网络性能瓶颈，网络更易扩展
全三层路由组网，压缩二层域，根除广播风暴
去堆叠/STP，充分利用带宽，不增加运维难度
轻量级的路由隔离方案，更贴合业务，轻松实现一网多用
软硬解耦的开放式网络，网络可随业务的发展灵活调整

随着网络设备的不断发展，更多的设备需要通过网络连接进行供电。为了满足这些需求，PoE( Power over Ethernet)交换机应运而生。本文将介绍PoE交换机的基本概念、特点和应用场景。

什么是PoE交换机

PoE交换机是一种可以为网络设备提供电力供应的交换机。它可以通过网络线缆提供电力，无需使用额外的电源线路。PoE交换机通常用于需要通过网络连接进行供电的设备，如IP电话、无线接入点、监控摄像头等。PoE 技术可确保现有结构化布线的安全性同时保证网络的正常运行，大大降低了成本。

PoE交换机的供电原理和协议介绍

PoE交换机通过其内部的PSE实现供电，PSE本质上是一个电源管理芯片。交换机的交流电源将220V交流电转换为低压直流输出，供交换机内部器件使用，PSE芯片是其工作负载之一； PSE芯片向PD输出低压直流电，PD是其唯一的工作负载。PoE总供电量、单端口供电量、供电端口数等参数由PSE芯片决定。

IEEE标准委员会为了解决不同制造商的电源和受电设备之间的适应性问题，先后发布了三个PoE标准：IEEE 802.3af标准、IEEE 802.3at标准、IEEE 802.3bt标准。那么这三个标准有什么区别呢？

2003年6月，IEEE 802.3工作组制定了IEEE 802.3af标准，作为以太网标准的延伸，对网络电源的供电、传输和接收进行了仔细的规定。例如，IEEE 802.3af 标准规定 PSE 设备需要在每个端口上提供高达 15.4W 的直流电源。

由于电缆中存在一定的功耗，受电设备只能获得 12.95 W 的功率。 2009年10月，IEEE 802.3at标准诞生，以对应大功率终端的需求。 IEEE 802.3at标准与802.3af标准兼容，并提供高达25.5W的功率以满足新的要求。

2018年9月，为了进一步提升PoE供电能力并优化标准，IEEE标准委员会发布了IEEE 802.3bt标准。 IEEE 802.3bt 标准进一步增强了供电能力，Type 3 提供高达 51 W 的供电，Type 4 提供高达 71.3 W 的供电。还包括对 2.5GBASE-T、5GBASE-T 和 10GBASE-T 的支持，扩展了高性能无线接入点和监控摄像头等应用的使用范围。

IEEE 802.3af标准对应的供电技术一般称为PoE供电，IEEE 802.3at标准对应的供电技术称为PoE+供电，IEEE 802.3bt标准对应的供电技术标准称为PoE++供电，也称为4PPoE。三种供电技术对应的参数如下表所示。

PoE交换机的应用场景

随着物联网和智慧城市的兴起，无线AP、摄像头、IP电话等移动终端越来越多。该类终端部署位置非常灵活，有线供电方式难度较大，导致布线成本较高。另外，在许多大型局域网应用中，管理员需要同时管理多个终端设备。这些设备需要统一供电和管理。由于供电地点的限制，给供电管理带来很大不便。基于此，通过以太网本身提供电力支持的需求变得越来越迫切。供电正好解决了上述需求。

星融元面向园区场景设计的接入交换机都提供了PoE款型，其中的智能供电单元支持设置PoE供电时间段，空闲时自动给PD设备断电，非空闲时自动给PD设备上电，提供更灵活的PoE供电方案；支持智能电源管理。当所有PD设备的供电需求超过PSE芯片组所能提供的供电需求时，系统将根据接口供电的优先级优先处理关键业务的供电需求。设备支持过载检测，实时监控PD设备工作负载，并在发生短路、电流电压超过阈值等异常情况时终止对PD设备供电。

数据中心交换机 (Data Center Switch)

当今互联网时代，数据中心交换机是数据中心网络架构不可或缺的一部分。集成多种功能的数据中心交换机，是支持数据中心各种应用和服务的核心设备。本文将介绍数据中心交换机的基本概念，特点和应用场景。

什么是数据中心交换机

数据中心交换机是连接数据中心各种设备的核心网络设备，包括服务器、存储设备、网络设备等。数据中心交换机具有高性能、高可靠性、高扩展性、高安全性等特点，可以实现快速、可靠和安全的数据交换和传输。

数据中心交换机的功能包括数据转发、路由、安全、负载均衡、QoS等，可以满足不同数据中心网络的需求。数据中心交换机的性能通常使用端口速率、转发性能、交换能力等指标来衡量。

在这其中，带宽和吞吐量是与交换机性能相关的两个术语。然而带宽和吞吐量这两个概念相似但不相同。网络带宽定义了在一段时间内网络中可能传输的数据量。网络吞吐量指的是数据在一段时间内的实际传输量。吞吐量和带宽有时也会跟时延同时提起，但时延是指数据通过网络到达目的地的速度。

带宽的测量单位包括比特、千比特、兆位（Mb）和千兆位（Gb）。例如，一个网络的带宽为每秒 1 Gb（Gbps）。吞吐量指的是在整个网络中传输和处理的实际数据量，如果说带宽描述的是理论数据量，那么吞吐量描述的就是实际数据量。吞吐量的测量单位与带宽的比特率单位相同。一个网络的带宽可能是 1 Gbps，这意味着它能够处理 1 Gbps 的数据。但根据具体情况，其吞吐量可能只有 500 Mbps，网络处理能力只有其一半。

数据中心交换机的特点

数据中心交换机具有以下特点：

1. 高可靠性：数据中心交换机通常采用冗余设计，包括冗余电源、风扇、端口等，以确保设备的高可靠性和稳定性。
2. 高性能：数据中心交换机通常采用高速芯片和高速端口，以提供高效的数据转发和处理能力。
3. 高扩展性：数据中心交换机通常支持堆叠、聚合、虚拟化等技术，以实现在不断增长的数据中心网络中的性能和容量扩展。
4. 高安全性：数据中心交换机通常支持访问控制、安全认证、数据加密等技术，以保护数据中心网络的安全性和隐私性。

数据中心交换机的应用场景

数据中心交换机广泛应用于各种大规模数据中心、云计算、虚拟化等场景。在这些场景下，数据中心交换机可以提供高性能、高可靠性、高安全性的网络连接和数据传输，以满足业务和应用的需求。数据中心交换机还可以支持多种网络协议和技术，包括VLAN、VXLAN等，以满足不同业务和应用的需求。同时，数据中心交换机的管理和监控也非常重要，可以通过集中管理工具、可视化监控等方式实现。

一个典型的数据中心overlay架构图如下所示，该方案采用高性能的单芯片盒式数据中心交换机进行Spine-leaf组网。这种基于SONiC（什么是SONiC？）+ 白盒交换机的开放网络解决方案，已成为了世界范围内最为流行的数据中心网络部署方案之一，适用于一般云业务，高性能计算（HPC）以及超大规模AI计算集群。

星融元作为国内开放网络的先行者和推动者，提供25G/100G/200G/400G/800G的数据中心交换机，帮助构建中立、透明，易于运维、高性价比的网络基础设施。