4.2 交换机端口类型

交换机的功能就是用于连接其他网络设备（如交换机、路由器、网络防火墙等），以及网络终端设备（如计算机、网络打印机、IP电话机、网络摄像头等），从而实现相互之间的通信，构建局域网络。因此，交换机必须都拥有大量的端口。由于网络环境和网络需求非常复杂，所以交换机也就不得不拥有多种类型的端口。大致可以将端口分为5种类型，即光纤端口、双绞线端口、GBIC插槽、SFP插槽和10GE插槽。

4.2.1 光纤端口

光纤在局域网络中拥有无可比拟的优势。第一，光纤的有效传输距离最远，几百米甚至几千米都没有问题，因此被广泛应用于楼宇之间、楼层之间的连接。第二，光纤的抗电磁干扰能力强，无论多么恶劣和复杂的环境，都丝毫不受影响。第三，传输速率高，1Gbps甚至10Gbps都可以轻松实现，最适宜高速设备之间的连接。

图4-10所示为100Base-FX光纤端口，可以实现100Mbps的远程连接，适用于62.5 µm/125 µm或50 µm/125 µm多模光纤。

图4-11所示为1000Base-SX光纤端口，可以实现1000Mbps的高速远程连接，并可用于实现Gigabit EtherChannel，适用于62.5 µm/125 µm或50 µm/125 µm多模光纤。

4.2.2 双绞线端口

双绞线端口是应用最多也是最廉价的端口类型。双绞线网络的优点有4个：一是价格低廉，这也正是其被广泛采用的原因之一；二是连接简单，将跳线两端的水晶头插入RJ-45 端口，即可完成设备之间的连接；三是传输速率高，可以轻松实现1000Mbps的高速连接；四是自适应，可以智能判断对端设备的传输速率和工作模块，自动进行协商，建立所能达到的最高的传输速率。缺点有两个，一是传输距离较短，100Mbps和1000Mbps网络只能传输100 m。不过，对于一般的网络连接而言，这样的距离也已经足够了。二是抗干扰能力差，要求外界环境不能有太多的电磁干扰。

图4-12所示为10/100Mbps自适应（100Base-TX）双绞线端口，用于实现与普通计算机和网络终端的连接。该类端口要求使用五类以上的非屏蔽双绞线连接。

图4-13所示为10/100/1000Mbps自适应（1000Base-T）双绞线端口，用于实现与其他交换机（尤其是汇聚层交换机）的级联，也可用于连接小型网络中的服务器。该类端口要求使用超五类或六类非屏蔽双绞线连接。

4.2.3 1GE模块与插槽

1GE模块与插槽的类型主要包括两种，即GBIC和SFP。

1. GBIC模块与插槽

GBIC（Gigastack Gigabit Interface Converter）是一个通用的、低成本的千兆位以太网连接标准，用于提供交换机与其他设备之间的高速（1000Mbps）连接。借助不同的GBIC模块，既可建立高密度端口的叠堆，又可实现与服务器，或者远程主干网络的高速连接，因此具有非常大的灵活性。图4-14所示为GBIC插槽。

GBIC模块分为四种，一是1000Base-T GBIC模块（如图4-15所示），适用于超五类或六类双绞线，最长传输距离为100 m；二是1000Base-SX GBIC模块（如图4-16所示），适用于多模多纤（MMF），最长传输距离为500 m；三是1000Base-LX/LH GBIC模块，适用于单模光纤（SMF），最长传输距离为10 km；四是1000Base-ZX GBIC，适用于长波单模光纤，最长传输距离为70～100 km。由此可见，只需更换GBIC模块，交换机就可以适用于各种传输介质和网络环境，为用户提供高速连接和应用。

2. SFP模块与插槽

SFP（Small Form-factor Pluggable）可以简单地理解为GBIC的升级版本，同样能够提供高达1000Mbps的连接。事实上，SFP已经取代GBIC成为新的千兆位接口标准，而GBIC则基本上已经退出了市场。

SFP插槽（如图4-17所示）所占用的位置比GBIC模块减少一半，因此可以在面积相同的面板上设置多一倍的端口数量。由于SFP模块在功能上与GBIC基本一致，只是体积“MINI”（微型）化，因此也被称为小型化GBIC（Mini-GBIC）。

SFP模块的类型与GBIC非常相似，也可分别应用于双绞线（如图4-18所示）、多模光纤和单模光纤（如图4-19所示），从而使网络连接变得更加灵活，适应更为复杂的网络环境。SFP的类型也与GBIC一样，主要分为1000 Base-T、1000Base-SX、1000Base-LH/LX和1000Base-ZX等4种类型。

4.2.4 10GE模块与插槽

10Gbps端口是当今速度最快、价格最昂贵的端口，因此，10Gbps端口通常用于实现重点业务的汇聚层交换机与核心层交换机之间的连接。10Gbps端口通常借助于不同标准的插槽和模块实现，主要包括XENPAK、X2、XFP和SFP+等4种。

1. XENPAK

XENPAK是面向万兆位以太网的第一代模块。根据XENPAK多方协议提议，收发器模块采用了XAUI接口。其中1310 nm串行收发器，传输距离可达10 km，使用了直接调制激光器技术，不再需要传统的调制器、冷却器或复杂的光复用器。这种模块具有良好的抗EMI和散热性能，每个线路卡最多可实现8个端口的高密度配置，其面板热插拔特性使4种物理层介质设备收发器都能实现即插即用。图4-20所示为提供两个XENPAK插槽的Catalyst 6500系列管理引擎模块。

图4-21所示为XENPAK光纤模块。

2. X2

X2和XPAK是XENPAK模块的直接改进版，体积缩小了40%，光接口、电接口都与原来保持一致。X2模块目前应用最普遍，Cisco Catalyst 3560-E、Catalyst 3750-E和Catalyst 4900系列，以及Catalyst 4500-E和Catalyst 6500-E系列中，X2插槽都被大量应用。图4-22所示为X2插槽。图4-23所示为X2万兆位光纤模块。

3. XFP

XFP（10-Gigabit Small Form-factor Pluggable）支持局域网PHY和广域网PHY，具有可插拔、尺寸更加小巧、价格更有竞争力等特点。因此，大多数最新的设计全都采用XFP模块，这是因为它物理尺寸的小型化可以达到很高的端口密度。可以预见，使用XFP模块的产品很快会成为市场新宠。XFP更多地被应用于路由器模块。图4-24所示为XFP万兆位模块和插槽。

4. SFP+

SFP+（Small Form-factor Pluggable Plus）是用于10Gbps以太网的最新可插拔模块尺寸规格，最多可提供11.1Gbps的速率。

SFP+得名于SFP，并与SFP模块采用同样的物理尺寸，因此能够与旧的SFP模块在同样的插槽中工作。SFP+模块比XFP更小，由此也把每个线卡的密度从XFP的16个提高到至少24个。

SFP+模块可用于替代目前的XFP、XENPAK和X2等万兆位模块。SFP+相对于这些万兆位模块，其主要优势如下：

● 体积优势。SFP+体积与SFP一样，相对于其他类型的万兆位模块，体积大大减小，有利于在更小的体积上，实现更多的万兆位端口。

● 成本优势。由于SFP+模块相对于XFP模块，删除了CDR（时钟数据恢复模块），因此，在成本上会有降低。

● 电源功耗降低。XENPAK的功耗最低为9 W，X2的功耗为4 W，XFP的功耗为2.5～3.5 W，而SFP+的功耗只有1 W，从而无需专门的散热部件散热，降低了整板的功耗及对散热的要求。

图4-25所示为Catalyst 2960-S提供的SFP+插槽，图4-26所示为SFP+模块。

4.2.5 复用端口

有些级联端口虽然是独立的、端口类型不同的两个端口，但这两个端口中只能使用其中的一个，不能同时用于连接设备。这类端口称之为复用端口，设计的目的是为了提高网络设备的可用性。

图4-27所示为100Base-FX与1000Base-X SFP复用端口。由于光纤链路的两端必须采用相同的传输速率和工作模式，因此该复用端口可用于连接100Mbps或1000Mbps光纤网络。

图4-28所示为1000Base-T与1000Base-X SFP复用端口。当采用双绞线与其他交换机或高端计算机设备短程连接时，直接使用1000Base-T端口就行了。若欲实现与汇聚层交换机、甚至核心层交换机的远程连接时，则插入相应的SFP模块即可。

4.2.6 10GE转换模块

1. TwinGig

TwinGig模块用于Cisco Catalyst 3560-E/3750-E系列交换机。借助Cisco TwinGig转换模块（如图4-29所示），可以将10 Gb Ethernet插槽转换成2个SFP插槽，实现双1000Mbps端口连接。

图4-30所示为借助Cisco TwinGig转换模块，将2个SFP模块连接至1个10Gbps插槽。

2. OneX

OneX转换模块是一个可热插拔的10 Gb Ethernet X2插槽模块，用于实现10 Gb X2接口与单10 Gb SFP+接口的转换，支持Catalyst 3750/4500/4900/6500等多个交换机平台。