2.3 交换机的分类

根据不同的标准，可以对交换机进行不同的分类。不同种类交换机的功能特点和应用范围也有所不同，应当根据具体的网络环境和实际需求进行选择。

>>>2.3.1 智能交换机与傻瓜交换机

以交换机是否可管理为标准，可以将交换机划分为智能交换机与傻瓜交换机两种类型。

1.智能交换机

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

随着网络规模的扩大以及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作为接入层交换机。

可网管交换机都有一个明显的特点，即都拥有一个“CONSOLE”端口，其位置位于机箱的前面板或背板，如图2-24所示。

2.傻瓜交换机

不能进行配置和管理的交换机称为不可网管交换机（也称傻瓜交换机）。如果局域网络对安全性要求不是很高，工作组交换机可以选用不可网管交换机，即傻瓜交换机。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，用于提供大量的网络接口。

>>>2.3.2 固定端口交换机与模板化交换机

以交换机的结构为标准，可以将交换机划分为固定端口交换机和模块化交换机两种类型。

1.固定端口交换机

固定端口交换机的价格相对要低一些，但其只能提供有限数量的端口和固定类型的接口（如100Base-TX、1000Base-T、1000Base-SX或GBIC、SFP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局限性。因此，固定端口交换机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，实现与接入层交换机之间的连接。图2-25所示为Cisco Catalyst 3560系列固定端口交换机。

2.模块化交换机

模块化交换机（也称机箱交换机）的价格相对较高，其具有较强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。模块化交换机大都具有很高的性能（如背板带宽、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交换机或骨干交换机，以适应复杂的网络环境和网络需求。图2-26所示Cisco Catalyst 4503模块化交换机。

图2-27所示为应用于模块化交换机的双绞线业务板。

图2-28所示为应用于模块化交换机的SFP业务板。

>>>2.3.3 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2-29所示）。通常情况下，支持500个信息点以上大型企业应用的交换机为核心层交换机，支持300个信息点以下中型企业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，拥有24～80口的100Base-TX以太网口，用于实现普通计算机的网络接入。同时，接入层交换机往往拥有1～2个1000Mbps端口或插槽，用于实现与汇聚层交换机的连接，但其一般不具有网络管理的功能。图2-30所示为Cisco Catalyst 2960系列接入层交换机。

2.汇聚层交换机

汇聚层交换机（也称骨干交换机或部门交换机）是面向楼宇或部门接入的交换机，其用于将接入层交换机连接在一起，并且实现与核心层交换机的连接。汇聚层交换机可以是固定配置，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2-31所示为Cisco Catalyst 4900系列汇聚层交换机。

3.核心层交换机

核心层交换机（也称中心交换机）属于高端交换机，其全部采用模块化的结构，可作为网络骨干构建高速局域网。核心层交换机可以提供用户化定制、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。对于有更多需求的网络，核心层交换机不仅能传送海量数据和控制信息，而且具有硬件冗余和软件可伸缩性特点，从而保证网络的可靠运行。图2-32所示为Cisco Catalyst 6500系列核心层交换机。

>>>2.3.4 以太网交换机与ATM交换机

以所采用的网络技术为标准，可以将交换机划分为ATM交换机和以太网交换机两种类型。

随着以太网技术的不断发展，100Mbps以太网技术、1Gbps以太网技术和10Gbps以太网技术相继诞生并被广泛应用于局域网。尽管以太网技术还有许多技术上的缺陷，但是，成倍递增且价格低廉的网络带宽，无疑吸引着绝大多数的网络管理员。因此，新组建的局域网几乎全部采用了以太网交换机。

虽然ATM交换机拥有诸多优点，但是，由于价格昂贵，且与传统的以太网络互不兼容，因此，目前很少被应用于局域网络，而更多地被电信部门应用于广域网。图2-33所示为Cisco Catalyst 8540 ATM交换机。

>>>2.3.5 二层交换机与三层交换机

根据工作的协议层不同，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，可将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功能，如Cisco Catalyst 3550系列、Cisco Catalyst 3560系列、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用于传输Web，FTP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功能。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、Cisco Catalyst 4900和Cisco Catalyst 6500系列交换机都支持四层技术。图2-34所示Cisco Catalyst 4506交换机，即第四层交换机。

>>>2.3.6 快速以太网交换机、千兆以太网交换机与万兆以太网交换机

依据所提供的传输速率为标准，可以将交换机划分为快速以太网交换机、千兆以太网交换机与万兆以太网交换机。

1.快速以太网交换机

快速以太网交换机是指交换机所提供的端口或插槽全部为100Mbps，几乎全部为固定配置交换机，通常用于接入层。为了保证与其他交换机实现高速链接，避免可能产生的网络瓶颈，快速以太网交换机往往配置有少量（1～4个）的1000Mbps端口。快速以太网交换机的接口类型包括：

➢ 100Base-TX双绞线端口。

➢ 100Base-FX光纤端口。

图2-35所示为Cisco Catalyst 2950系列快速以太网交换机。

2.千兆以太网交换机

千兆以太网交换机是指交换机提供的端口或插槽全部为1000Mbps，既有固定配置交换机，也有模块化交换机，其通常用于汇聚层或核心层。千兆以太网交换机的接口类型包括：

➢ 1000Base-T双绞线端口。

➢ 1000Base-SX光纤端口。

➢ 1000Base-LX光纤端口。

➢ 1000Mbps GBIC插槽。

➢ 1000Mbps SFP插槽。

图2-36所示为Cisco Catalyst 3750系列千兆以太网交换机。

3.万兆以太网交换机

万兆以太网交换机是指交换机拥有10Gbps以太网端口或插槽，既有固定配置交换机，也有模块化交换机，其通常用于汇聚层或核心层，并保证与核心层与汇聚层交换机间的高速链接，同时搭建无阻塞的网络骨干。万兆以太网接口主要以10Gbps插槽方式提供。

图2-37所示为适用于Cisco Catalyst 6500系列交换机的10Gbps模块。

>>>2.3.7 对称交换机与非对称交换机

依据交换机端口速率的一致性为标准，可以将交换机分为对称交换机与不对称交换机。该划分方式主要针对固定端口交换机。

1.不对称交换机

所谓不对称交换机，是指拥有不同速率端口的固定端口交换机。其通常拥有2～4个高速率端口（1Gbps或10Gbps）以及12～48个低速率端口（100Mbps或1Gbps）。高速率端口用于实现与骨干交换机、核心交换机以及服务器或者其他工作组交换机的连接，搭建高速骨干网络；低速率端口则用于直接连接客户端或其他低速率设备。图2-38所示为Cisco Catalyst 2950G-48-EMI不对称交换机，其拥有两个1000Mbps端口和48个100Mbps端口。

2.对称交换机

所谓对称交换机，是指交换机所有端口的传输速率相同，全部为100Mbps（快速以太网交换机）或者全部为1Gbps（千兆以太网交换机）。其中，100Mbps对称交换机用于小型网络或充当接入层交换机，1Gbps对称交换机则主要充当大中型网络中的汇聚层交换机。

图2-39所示为Cisco Catalyst 2950-24T-SMI对称交换机，其拥有24个100Mbps端口。