甚麼是網絡交換機
網絡交換機 是一台由端口和轉發引擎組成的設備:幀從一個端口進入,從目的地所在的端口離開。這句話背後有好幾層決定光模組能否工作:驅動端口的晶片、容納模組的籠子、讀取模組記憶體並決定是否信任它的軟件、交換機在網絡中扮演的角色,以及報告發生了甚麼的管理平面。本章節從光模組的視角逐一講解這些內容;本頁是它們的地圖。
交換機做甚麼
| 功能 | 層級 | 含義 | 詳見 |
|---|---|---|---|
| 按 MAC 地址轉發 | 2 | 學習每個 MAC 在哪個端口後面,泛洪未知目的地址,隔離 VLAN | 轉發基礎知識 |
| 路由 | 3 | 大多數企業級交換機和所有數據中心交換機也在子網之間路由(ECMP、BGP/OSPF) | 轉發基礎知識 |
| 鏈路聚合、冗餘 | 2/3 | LAG/LACP、MLAG、生成樹、堆疊 | 堆疊與 MLAG |
| 物理終結 | 1 | 籠子、SerDes、PHY——接觸模組的部分 | 交換機內部、端口類型與籠子 |
| 管理 | — | CLI/API、SNMP、遙測、syslog;讀取光模組 EEPROM 和 DDM | 管理與監測 |
一張表看懂構造
| 部件 | 作用 | 對光模組為何重要 |
|---|---|---|
| 轉發 ASIC | 以線速交換/路由 | 其 SerDes 決定端口可以運行的通道速率 |
| 前面板籠子(RJ45、SFP、QSFP……) | 容納模組和線纜 | 家族和代際決定甚麼能插進去、能跑多快 |
| PHY、retimer、齒輪盒 | 把 ASIC 通道適配到端口 | 會帶來額外的速率/FEC 限制;LPO 需要直連 ASIC |
| 控制平面 CPU + NOS | 配置一切,通過 I²C 讀取模組 | 執行廠商的模組策略 |
| 電源和風扇 | 為 ASIC 及高達 1 kW 的光模組供電;推動氣流 | 籠子功率預算、風流方向、模組溫度 |
| 管理端口(console、帶外以太網、USB) | 網絡中斷時的接入方式 | 可以看到 show interfaces transceiver 的地方 |
詳情見:交換機內部;這些部件被封裝成的設備類型: 交換機類型與外形。
交換機所處的位置
| 位置 | 典型端口 | 光模組 |
|---|---|---|
| 接入 / leaf | 24–48 個銅口或 SFP28 下行鏈路,2–8 個上行鏈路 | 機櫃內用 DAC,上行用 SR/LR |
| 匯聚 / distribution / spine | 全光纖 25G–400G | SR4/DR4/FR4/LR4 |
| 核心 / super-spine / 邊界 | 100G–800G,長距 | LR4、ER4、ZR/ZR+、CWDM/DWDM |
| 管理(帶外) | 1G 銅口/SFP | LX 連到帶外核心 |
角色、拓撲以及如何根據設計統計光模組數量:交換機角色與拓撲。
交換機與光模組
- 籠子 決定機械上能插入甚麼、可能支援哪些通道速率(端口類型與籠子)。
- 插入時 NOS 通過兩線總線 讀取模組的 EEPROM:身份資訊、合規代碼、功率等級(主機的處理流程)。
- 它依據自己的策略 校驗 模組——從「能解析就行」到嚴格的 OEM 白名單(各作業系統如何校驗模組)。
- 它根據模組聲明的能力和操作員的命令 配置 端口——速率、FEC、自動協商、拆分(端口配置速查)。
- 它 輪詢 DDM 並觸發警報;管理平面把這些數據匯出(管理與監測)。
CodingBox 讀取並編碼第 2 步中交換機檢查的那塊記憶體,使模組在第 3 步中呈現出交換機期望的身份資訊(廠商鎖定與編碼)。
另一端:網卡
伺服器一側玩的是同一套遊戲,只是用驅動代替了 NOS,用 PCIe 代替了交換網 ASIC—— 帶光口的網卡。雙方 MAC、PHY 和籠子之間的電氣介面(SGMII、SFI、CAUI-4、400GAUI-8)見媒體獨立介面。
延伸閱讀
- 交換機類型與外形——固定式、模組化/機箱式、可堆疊、工業級、白牌;冗餘、風流方向及其對光模組的意義。
- 交換機內部——ASIC 與 SerDes 代際、端口組與速率限制、PHY 與 retimer、控制平面與兩線總線、電源與散熱。
- 端口與上行鏈路——端口角色、access 與 trunk 與 uplink 的區別、超訂、上行模組、上行鏈路上的 LAG、上行光模組的選型。
- 端口類型與籠子——從 SFP 到 OSFP-XD 的兼容矩陣、combo 端口、QSA 轉接器、拆分與速率組規則。
- 端口命名與指示燈——各 NOS 的介面名稱、拆分子端口表示法、slot/port 含義、指示燈的含義。
- 堆疊、虛擬機箱與 MLAG——StackWise、VSF/VSX、Virtual Chassis、IRF、iStack、VLT、vPC/MLAG 及其光模組要求。
- 轉發基礎知識——VLAN、trunk、生成樹、LAG、路由與 ECMP,以及物理層故障如何在這些層面顯現。
- 交換機角色與拓撲——園區分層和 leaf-spine 與光模組、距離、數量的對應關係。
- 管理與監測——console、帶外管理、CLI/API、光模組數據的 SNMP MIB 和遙測路徑、syslog、升級。
- 選型與開局——以光模組為重點的選型標準,以及從開箱到 DDM 基線的開局檢查清單。
在 CodingBox 中
交換機接觸模組的每一步——身份讀取、校驗、速率和功率協商、DDM——都是對位元組的讀寫,而這些位元組正是 CodingBox 在工作台上展示的內容,因此在模組上架之前就能預判交換機側的結果(檢測光模組)。