端口与上联
交换机的面板是一组角色的集合,而不仅仅是一排孔位:面向终端设备的下行链路、面向网络其余部分的上行链路、面向兄弟交换机的堆叠端口、面向操作员的管理端口。每种角色都有典型的速率、介质、模块和故障模式。本页按角色对端口分类,解释"access"、"trunk"和"uplink"这几个容易混淆的概念,量化超订比,并介绍上行模块、上行链路上的链路聚合,以及如何选择上行光模块。
端口角色
| 角色 | 面向 | 典型介质 | 速率 | 48 口接入交换机上的数量 |
|---|---|---|---|---|
| 下行链路 / 接入 | 终端设备、服务器 | RJ45(PoE)、SFP/SFP+/SFP28 | 1G–25G(铜口多千兆 2.5/5/10G) | 24–48 |
| 上行链路 | 汇聚/spine | SFP+/SFP28/QSFP+/QSFP28/QSFP-DD | 10G–400G | 2–8 |
| 堆叠 | 堆叠中的兄弟交换机 | 专用线缆或带堆叠固件的 QSFP+/QSFP28 | 每环 40–480 Gb/s | 2 |
| 管理(带外) | 管理网络 | RJ45(有时是 SFP) | 100M/1G | 1 |
| Console | 操作员 | RJ45(RS-232)和/或 USB-C/mini-USB | — | 1–2 |
| USB | 文件存储、ZTP 镜像 | USB-A | — | 1 |
| Combo 端口 | RJ45 或 SFP 二选一生效 | — | 1G | 小型交换机上 2–4 |
在数据中心 leaf/spine 交换机上,每个前面板端口都是一样的(32 × QSFP-DD);"上行链路"是一种配置角色,而不是硬件类别(交换机角色与拓扑)。
Access、trunk、uplink:三套不同的词汇
| 术语 | 层级 | 含义 | 容易混淆之处 |
|---|---|---|---|
| Access 端口(二层) | 2 | 承载一个未打标签的 VLAN | 与"access 交换机"(层级结构中的一种角色)混淆 |
| Trunk 端口(二层) | 2 | 通过 802.1Q 标签承载多个 VLAN | 在部分 Juniper/HP 的 CLI 中,"trunk"指的是 LAG |
| Uplink(上行链路) | 物理/角色 | 通向核心的链路;通常是二层 trunk 或三层路由端口 | 上行链路既可能是 access 端口(单 VLAN),也可能是路由接口 |
| Downlink(下行链路) | 物理/角色 | 通向终端设备或下一层级 | — |
| 路由端口 | 3 | 拥有 IP 地址,不打 VLAN 标签 | leaf-spine 的上行链路都是路由端口 |
转发层的详细说明见:转发基础知识。
超订
| 设计 | 下行容量 | 上行容量 | 比例 | 典型场景 |
|---|---|---|---|---|
| 48 × 1G + 4 × 10G | 48 Gb/s | 40 Gb/s | 1.2 : 1 | 园区接入 |
| 48 × 1G + 2 × 10G | 48 | 20 | 2.4 : 1 | 园区接入,预算有限 |
| 48 × 10G + 6 × 40G | 480 | 240 | 2 : 1 | 较旧的数据中心 leaf |
| 48 × 25G + 8 × 100G | 1 200 | 800 | 1.5 : 1 | 数据中心 leaf,通用计算 |
| 48 × 25G + 6 × 100G | 1 200 | 600 | 2 : 1 | 数据中心 leaf,预算有限 |
| 32 × 100G 拆分 16/16 | 1 600 | 1 600 | 1 : 1 | 存储、AI |
| 64 × 400G 拆分 32/32 | 12 800 | 12 800 | 1 : 1 | AI 后端网络 |
比例 = 下行速率总和 ÷ 上行速率总和。办公类流量可以接受 3 : 1,而任意到任意流量需要跑满线速的场景要求 1 : 1(GPU 组网)。上行链路通常是聚合的(LAG 或 ECMP),因此它们的光模块是作为一组独立链路而不是一条大管道发生故障的。
上行模块与槽位
园区交换机通常配有可拆卸上行模块:4 × SFP+、2 × SFP28 + 2 × QSFP28、4 × 25G、 2 × 40G/100G。需要检查的要点:
- 该模块有自己独立的光模块支持列表,有时还有独立的功率预算;
- 模块上的端口可能不支持拆分或 1G;
- 部分模块支持热插拔,另一些需要重启才能生效;
- 堆叠可能占用上行端口,或占用一个专用槽位(堆叠与 MLAG)。
聚合上行链路
| 方式 | 提供的能力 | 对光模块的影响 |
|---|---|---|
| LAG / port-channel(LACP) | 到同一邻居的 N 条链路表现为一条 | 所有成员速率相同,理想情况下模块型号也相同;某个成员出现 CRC 错误会影响哈希到它的流量 |
| MLAG / vPC / VLT | 跨两个邻居的 LAG | 成员分布在两台交换机上——两台都要统计光模块 |
| 三层 ECMP | N 条等价路由上行链路 | leaf-spine 的默认方式;每条上行链路相互独立,由 BFD 检测故障 |
| 堆叠环 | 交换机间的背板互连 | 使用专用线缆/光模块,不计入上行链路 |
单条 100G 上行链路与 4 × 25G LAG 相比:账面容量相同,但在 LAG 中单条流量被限制在一个成员的速率以内,而 100G 链路可以整条承载它(拆分与 MPO 布线)。
拆分作为上行链路策略
一个 100G QSFP28 上行链路拆分为 4 × 25G,可以让一个 spine 端口连到四个 leaf;一个 400G 端口拆分为 4 × 100G 能把端口密度扩大四倍。哪些端口允许拆分、子端口如何命名,以及模块必须声明什么: 端口类型与笼子、 端口命名与指示灯。
选择上行光模块
| 问题 | 决定的内容 |
|---|---|
| 距离和光纤类型 | MMF 上的 SR/SR4 ≤ 100–400 m;SMF 上的 DR/FR/LR 适用 500 m–10 km;更远距离用 ER/ZR/CWDM/DWDM(传输距离表) |
| 可用光纤芯数 | 并行(MPO)SR4/DR4 需要 8 芯;双工 LC 的 FR4/LR4/CWDM4 需要 2 芯 |
| 两端的笼子 | 100G QSFP28 对 25G SFP28 → 需要拆分;QSFP-DD 对 QSFP28 → 在 DD 笼子中插入 QSFP28 模块 |
| 两端 NOS 的 FEC 和速率策略 | 必须一致(端口配置速查) |
| 两端厂商的模块策略 | OEM、已编码或第三方(各操作系统如何校验模块) |
| 上行笼子的功率预算 | 40 km 的 ER4 / ZR 模块可能超出预算(功耗) |
| 冗余 | 两条上行链路使用不同的模块/路径;现场备件 |
下行链路细节
- 铜缆接入端口上的 PoE:每端口 15.4 / 30 / 60 / 90 W(802.3af/at/bt);PoE 预算与光模块共用同一路电源——满载 PoE 的交换机可能需要降额。
- 多千兆 RJ45(2.5/5/10GBASE-T)使用 USXGMII PHY(SGMII 与串行千兆)。
- 25G/100G 的服务器下行链路:≤ 3 m 用 DAC,更远用 AOC,很少使用光模块(DAC 与 AOC)。
- SFP 下行链路中的铜缆 SFP:连接 10/100 客户端需要 SGMII 模式。
按角色划分的典型端口故障
| 角色 | 常见问题 | 排查方向 |
|---|---|---|
| 上行链路 | 两端厂商 FEC/速率不匹配;MPO 光纤极性接反 | 速率问题、无链路 |
| 下行链路(服务器) | DAC 未开自动协商、25G 端口组速率冲突 | 端口类型与笼子 |
| 下行链路(铜缆 SFP) | 10/100 客户端无法起链路 | SGMII 与串行千兆 |
| 堆叠 | 堆叠端口中插入了非堆叠线缆/模块 | 堆叠与 MLAG |
| Combo 端口 | 插了 SFP 但 RJ45 一侧生效 | media-type 设置 |
| 管理 | 带内和带外混淆,VRF 错误 | 管理与监测 |
在 CodingBox 中
无论端口扮演什么角色,每个光纤端口首先读取的都是模块的内存。在安装之前先在工作台上确认模块的速率码、功率等级和身份信息——尤其是跨厂商的上行链路——能避免端口悄无声息地保持不通(检测光模块)。
为端口背后的光纤选择合适的模块——按光纤类型和距离匹配的对照表、从模块角度看的链路预算、连接器和研磨规则、常见的不匹配情况:链路中的光模块。