3.1 交换机的分类与适用

根据不同的标准，可以对交换机作不同的分类。不同类型的交换机，各有其功能、特点和应用范围，因此，对于网络管理者而言，应当根据具体的使用环境和实际需求选择最恰当的交换机产品。

3.1.1 智能交换机与傻瓜交换机

以交换机是否可管理为标准，可将其划分为智能交换机与傻瓜交换机。

1. 智能交换机

拥有独立的网络操作系统，可以进行配置和管理的交换机，称为智能交换机（也称可网管交换机）。

随着网络规模的扩大，接入计算机数量的增多，汇聚层交换机和核心层交换机必须选用可网管交换机，从而划分VLAN、隔离广播域，提高数据传输效率，保障对敏感部门（总裁、财务、人力资源等）的访问安全。对一些有较高性能和安全性需求，或者有较复杂网络应用的部门或工作组而言，也应当采用可网管交换机。

可网管交换机都有一个明显的特点，即都拥有一个“CONSOLE”端口，或者位于机箱的背板，或者位于机箱的前面板（如图3-1所示）。可网管交换机除了可以直接连接到交换机的Console口配置和管理外，还可以借助网络或Modem实现远程管理和维护。

2. 傻瓜交换机

不能进行配置和管理的交换机，称为傻瓜交换机（也称不可网管交换机）。如果局域网络对性能和安全性要求不是很高，那么工作组交换机可以选用不可网管交换机。由于傻瓜交换机价格非常便宜，因此被广泛应用于低端网络（如学生机房、网吧等）的接入层，用于提供大量廉价的网络接口。傻瓜交换机没有“CONSOLE”端口。图3-2所示为D-Link DES-1024D傻瓜交换机。

3.1.2 固定端口交换机与模块化交换机

以交换机的结构为标准，可将其划分为固定端口交换机和模块化交换机。

1. 固定端口交换机

固定端口交换机虽然相对来说价格便宜一些，但是只能提供有限数量的固定端口（如100Base-TX、1000Base-T、1000Base-SX等）和固定类型的接口（如StackWise和FlexStack堆叠接口）或插槽（如GBIC、SFP、X2插槽）。因此，无论从可连接的用户数量上，还是从可使用的传输介质上，都具有一定的局限性，通常作为接入层交换机，为普通用户提供网络接入；或者作为汇聚层交换机，实现接入层交换机之间的连接。图3-3所示为Cisco Catalyst 3560系列固定端口交换机，被用于为中高端用户提供网络接入。

2. 模块化交换机

模块化交换机（也称机箱交换机）虽然在价格上要昂贵得多，但拥有更大的灵活性和可扩充性，用户可任意选择不同数量、不同速率和不同接口类型的模块，以适应千变万化的网络需求。而且，模块化交换机都拥有很高的处理性能（背板带宽、转发速率和传输速率等）、很强的容错能力，支持交换模块的冗余备份，并且往往拥有可热插拔的双电源，以保证交换机的电力供应。因此，模块化交换机通常被应用于核心层交换机或汇聚层交换机，以适应大量的数据转发处理，以及复杂的网络环境和网络需求。图3-4所示为Cisco Catalyst 4503模块化交换机。

图3-5所示为应用于模块化交换机的RJ-45接口线卡（Line Card）。

图3-6所示为应用于模块化交换机的SFP插槽线卡。

3.1.3 接入层交换机、汇聚层交换机与核心层交换机

以交换机的应用规模或所处网络位置为标准，可以将网络交换机划分为接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机，如图3-7所示。通常情况下，支持500个信息点以上大型网络应用的交换机为核心层交换机，支持300个信息点以下中型网络的交换机为汇聚层交换机，而支持100个信息点以内的交换机为接入层交换机。

1. 接入层交换机

接入层交换机（也称工作组交换机）通常为固定配置端口交换机，拥有16～48个100Base-TX以太网口，用于实现普通计算机的网络接入。同时，往往拥有2～4个1000Mbps端口或插槽，用于实现与汇聚层交换机的千兆位连接。图3-8所示为Cisco Catalyst 2960S系列接入层交换机。小型网络中的接入层交换机往往是不可管理的傻瓜交换机。

2. 汇聚层交换机

汇聚层交换机（也称部门交换机或骨干交换机）是面向楼宇或部门接入的交换机，用于将接入层交换机连接在一起，并实现与核心层交换机的连接。汇聚层可以是固定配置，也可以是模块配置，一般有光纤接口。与接入层交换机相比，汇聚层交换机通常全部采用1000Mbps端口或插槽，拥有网络管理的功能，可以通过计算机的串口直接连接，或者通过网络远程连接，实现对交换机的配置、监控和测试。支持基于端口的VLAN，可实现端口管理，对流量进行控制。图3-9所示为最多可拥有10个10Gbps端口的Cisco Catalyst 4900M系列汇聚层交换机。

3. 核心层交换机

核心层交换机（也称企业交换机或中心交换机）属于高端交换机，全部采用模块化结构，可作为网络核心构建高速局域网。核心层交换机可以提供用户订制、优先级队列服务和网络安全控制，并能很快适应数据增长和改变的需要，从而满足用户的需求。对于有更多性能和安全需求的网络，核心层交换机不仅能传输海量数据和控制信息，更具有硬件冗余和软件可伸缩性特点，保证网络的可靠运行。图3-10所示为Cisco Catalyst 6500E系列核心层交换机。

3.1.4 各层交换机

根据工作的协议层，交换机可分第二层交换机、第三层交换机和第四层交换机。

1. 第二层交换机

第二层交换机依赖于数据链路层中的信息（如MAC地址）完成不同端口数据间的线速交换，所有交换机都能够工作在第二层。接入层交换机通常全部采用第二层交换机。

2. 第三层交换机

第三层交换机具有路由功能，将IP地址信息用于网络路径选择，并实现不同网段间数据的线速交换。当网络规模足够大，以至于不得不划分VLAN以减小广播所造成的影响时，只有借助第三层交换机才能实现VLAN间的线速路由。因此，在大中型网络中，核心层交换机通常都由第三层交换机充当，某些网络应用较为复杂的汇聚层交换机也可以选用第三层交换机。部分固定端口的汇聚层交换机，也往往拥有了三层交换机的功能，如Cisco Catalyst 3550系列、Cisco Catalyst 3560系列（如图3-11所示）、Cisco Catalyst 3750系列等。

3. 第四层交换机

第四层交换机则使用传输层包含在每一个IP包包头的服务进程/协议（例如HTTP是用于传输Web，FTP是用于文件传输、Telnet用于终端通信、SSL用于安全通信等）进行交换和传输处理，实现带宽分配、故障诊断和对TCP/IP应用程序数据流进行访问控制等。由此可见，第四层交换机应当是核心层交换机的当然之选。Cisco Catalyst 4500系列（如图3-12所示）、Cisco Catalyst 4900系列和Cisco Catalyst 6500系列交换机都支持第四层交换技术。