一般來(lái)講，計(jì)算方法如下:

    1)線速的背板帶寬

    考察交換機(jī)上所有端口能提供的總帶寬。計(jì)算公式為端口數(shù)*相應(yīng)端口速率*2(全雙工模式)如果總帶寬≤標(biāo)稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。

    2)第二層包轉(zhuǎn)發(fā)線速

    第二層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計(jì)算方法，如果這個(gè)速率能≤標(biāo)稱二層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機(jī)在做第二層交換的時(shí)候可以做到線速。

    3)第三層包轉(zhuǎn)發(fā)線速

    第三層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計(jì)算方法，如果這個(gè)速率能≤標(biāo)稱三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機(jī)在做第三層交換的時(shí)候可以做到線速。

    那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?

    包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包(最小包)的個(gè)數(shù)作為計(jì)算基準(zhǔn)的。對(duì)于千兆以太網(wǎng)來(lái)說(shuō)，計(jì)算方法如下：1，000， 000，000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps 說(shuō)明：當(dāng)以太網(wǎng)幀為64byte時(shí)，需考慮 8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開(kāi)銷。故一個(gè)線速的千兆以太網(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)64byte包時(shí)的包轉(zhuǎn) 發(fā)率為1.488Mpps。快速以太網(wǎng)的統(tǒng)速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一，為148.8kpps。

    *對(duì)于萬(wàn)兆以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps。

    *對(duì)于千兆以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps。

    *對(duì)于快速以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488Mpps。

    *對(duì)于OC-12的POS端口，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.17Mpps。

    *對(duì)于OC-48的POS端口，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為4.68MppS。

    所以說(shuō)，如果能滿足上面三個(gè)條件，那么我們就說(shuō)這款交換機(jī)真正做到了線性無(wú)阻塞。

    背板帶寬資源的利用率與交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。目前交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：一是共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)依賴中心交換引擎來(lái)提供全端口的高性能 連接，由核心引擎檢查每個(gè)輸入包以決定路由。這種方法需要很大的內(nèi)存帶寬、很高的管理費(fèi)用，尤其是隨著交換機(jī)端口的增加，中央內(nèi)存的價(jià)格會(huì)很高，因而交換 機(jī)內(nèi)核成為性能實(shí)現(xiàn)的瓶頸;二是交叉總線結(jié)構(gòu)，它可在端口間建立直接的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，這對(duì)于單點(diǎn)傳輸性能很好，但不適合多點(diǎn)傳輸;三是混合交叉總線結(jié)構(gòu)，這 是一種混合交叉總線實(shí)現(xiàn)方式，它的設(shè)計(jì)思路是，將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過(guò)一條高性能的總線連接。其優(yōu)點(diǎn)是減少了交叉總線數(shù)，降低 了成本，減少了總線爭(zhēng)用;但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。

    如何考察交換機(jī)背板帶寬是否夠用

    背板帶寬，是交換機(jī)接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。一臺(tái)交換機(jī)的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)，但同時(shí)設(shè)計(jì)成本也會(huì)上去。

    但是，我們?nèi)绾稳タ疾煲粋�(gè)交換機(jī)的背板帶寬是否夠用呢?顯然，通過(guò)估算的方法是沒(méi)有用的，我認(rèn)為應(yīng)該從兩個(gè)方面來(lái)考慮:

    1、所有端口容量X端口數(shù)量之和的2倍應(yīng)該小于背板帶寬，可實(shí)現(xiàn)全雙工無(wú)阻塞交換，證明交換機(jī)具有發(fā)揮最大數(shù)據(jù)交換性能的條件。

    2、滿配置吞吐量(Mbps)=滿配置GE端口數(shù)×1.488Mpps其中1個(gè)千兆端口在包長(zhǎng)為64字節(jié)時(shí)的理論吞吐量為1.488Mpps。 例如，一臺(tái)最多可以提供64個(gè)千兆端口的交換機(jī)，其滿配置吞吐量應(yīng)達(dá)到 64×1.488Mpps = 95.2Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時(shí)，提供無(wú)阻塞的包交換。如果一臺(tái)交換機(jī)最多能夠提供176個(gè)千兆端口，而宣稱的吞吐量為不到 261.8Mpps(176 x 1.488Mpps = 261.8)，那么用戶有理由認(rèn)為該交換機(jī)采用的是有阻塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

    一般是兩者都滿足的交換機(jī)才是合格的交換機(jī)。

    背板相對(duì)大，吞吐量相對(duì)小的交換機(jī)，除了保留了升級(jí)擴(kuò)展的能力外就是軟件效率/專用芯片電路設(shè)計(jì)有問(wèn)題;背板相對(duì)小。吞吐量相對(duì)大的交換機(jī)，整 體性能比較高。不過(guò)背板帶寬是可以相信廠家的宣傳的，可吞吐量是無(wú)法相信廠家的宣傳的，因?yàn)楹笳呤莻�(gè)設(shè)計(jì)值，測(cè)試很困難的并且意義不是很大。

    1.背板帶寬:指所有業(yè)務(wù)板與交換路由引擎之間總的通信帶寬(比較虛)

    2.交換容量:對(duì)機(jī)箱式交換機(jī)而言,它表示某種引擎在某種機(jī)箱上所能發(fā)揮出來(lái)的最大交換能力

    計(jì)算方式:

    箱式的由引擎決定

    低端的交換容量的大小由緩存(BUFFER)的位寬及其總線頻率決定。即，交換容量=緩存位寬*緩存總線頻率

    3.包轉(zhuǎn)發(fā)率:它是指每秒種交換機(jī)整機(jī)所能轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包數(shù)量,以太網(wǎng)以64字節(jié)的最小包為標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)然計(jì)算的時(shí)候要加上20字節(jié)的幀

    計(jì)算方式:

    對(duì)于1個(gè)全雙工1000Mbps接口達(dá)到線速時(shí)要求：轉(zhuǎn)發(fā)能力=1000Mbps/((64+20)*8bit)=1.488Mpps

    對(duì)于1個(gè)全雙工100Mbps接口達(dá)到線速時(shí)要求：轉(zhuǎn)發(fā)能力=100Mbps/((64+20)*8bit)=0.149Mpps

    例如:一臺(tái)8*100M/1*1000M口的交換機(jī)包轉(zhuǎn)發(fā)率為2.68M

    4.端口容量:全雙工下是交換機(jī)端口容量的兩倍

    計(jì)算方式:

    端口容量=2*(n*100Mbps+m*1000Mbps)(n：表示交換機(jī)有n個(gè)100M端口，m：表示交換機(jī)有m個(gè)1000M端口)

    例如:一臺(tái)8*100M/1*1000M口的交換機(jī)端口容量為3.6G

    核心交換機(jī)應(yīng)當(dāng)全部采用模塊化結(jié)構(gòu)，必須擁有相當(dāng)數(shù)量的插槽，具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力，以保護(hù)原由的投資。模塊化結(jié)構(gòu)擁有更強(qiáng)勁的性能、更大的靈活性和可擴(kuò)充性，可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)或者未來(lái)的需要選擇不同數(shù)量、不同速率和不同接口類型的模塊，以適應(yīng)千變?nèi)f化的網(wǎng)絡(luò)需求。

    可擴(kuò)展性應(yīng)當(dāng)包括兩個(gè)方面：

    1、插槽數(shù)量。插槽用于安裝各種功能模塊和接口模塊。由于 每個(gè)接口模塊所提供的端口數(shù)量是一定的，因此插槽數(shù)量也就從根本上決定著交換機(jī)所能容納的端口數(shù)量。另外，所有功能模塊(如超級(jí)引擎模塊、IP語(yǔ)音模塊、 擴(kuò)展服務(wù)模塊、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控模塊、安全服務(wù)模塊等)都需要占用一個(gè)插槽，因此插槽數(shù)量也就從根本上決定著交換機(jī)的可擴(kuò)展性。

    2、模塊類型。毫無(wú)疑問(wèn)，支持的模塊類型(如LAN接口模塊、WAN接口模塊、ATM接口模塊、 擴(kuò)展功能模塊等)越多，交換機(jī)的可擴(kuò)展性越強(qiáng)。僅以局域網(wǎng)接口模塊為例，就應(yīng)當(dāng)包括RJ-45模塊、GBIC模塊、SFP模塊、10Gbps模塊等，以適 應(yīng)大中型網(wǎng)絡(luò)中復(fù)雜環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求。

    轉(zhuǎn)發(fā)速率

    網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)是由一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)包組成，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包的處理要消耗資源。轉(zhuǎn)發(fā)速率(也稱吞吐量)是指在不丟包的情況下，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的數(shù)據(jù)包數(shù)量。吞吐量就 像是立交橋的車流量，是三層交換機(jī)最重要的一個(gè)參數(shù)，標(biāo)志著交換機(jī)的具體性能。如果吞吐量太小，就會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸，給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率帶來(lái)負(fù)面影響。交 換機(jī)應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)線速交換，即交換速率達(dá)到傳輸線上的數(shù)據(jù)傳輸速度，從而最大限度地消除交換瓶頸。對(duì)于千兆位交換機(jī)而言，若欲實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)阻塞傳輸，要 求：

    吞吐量(Mpps)=萬(wàn)兆位端口數(shù)量×14.88 Mpps+千兆位端口數(shù)量×1.488 Mpps+百兆位端口數(shù)量×0.1488 Mpps

    如果交換機(jī)標(biāo)稱的吞吐量大于或等于計(jì)算值，那么在三層交換時(shí)應(yīng)當(dāng)可以達(dá)到線速。其中，1個(gè)萬(wàn)兆位端口在包長(zhǎng)為64 B時(shí)的理論吞吐量為 14.88 Mpps， 1個(gè)千兆位端口在包長(zhǎng)為64 B時(shí)的理論吞吐量為1.488 Mpps， 1個(gè)百兆位端口在包長(zhǎng)為64 B時(shí)的理論吞吐量為 0.1488 Mpps。那么這些數(shù)值是如何得到的呢?

    事實(shí)上，包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送64 B的數(shù)據(jù)包(最小包)的個(gè)數(shù)作為計(jì)算基準(zhǔn)的。以千兆位以太網(wǎng)端口為例，其計(jì)算方法如下：

    1,000,000,000 bps/8 bit/ (64+8+12) B =1,488,095 pps

    以太網(wǎng)幀為64 B時(shí)，需考慮8 B的幀頭和12 B的幀間隙的固定開(kāi)銷。由此可見(jiàn)，線速的千兆位以太網(wǎng)端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488 Mpps。萬(wàn)兆位以太網(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率，正好為千兆位以太網(wǎng)的10倍，即14.88 Mpps;而快速以太網(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率，則為千兆位以太網(wǎng)的十分之一，即 0.1488 Mpps。

    例如，對(duì)于一臺(tái)擁有24個(gè)千兆位端口的交換機(jī)而言，其滿配置吞吐量應(yīng)達(dá)到 8×1.488 Mpps=35.71 Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)無(wú)阻塞的包交換。同樣，如果一臺(tái)交換機(jī)最多能夠提供176個(gè)千兆位端口，那么其吞吐量至少應(yīng)當(dāng)為 261.8 Mpps(176×1.488 Mpps=261.8 Mpps)，才是真正的無(wú)阻塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

    背板帶寬

    帶寬是交換機(jī)接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量，就像是立交橋所擁有的車道的總和。由于所有端口間的通信都需要通過(guò)背板完成，所以背板 所能提供的帶寬，就成為端口間并發(fā)通信時(shí)的瓶頸。帶寬越大，提供給各端口的可用帶寬越大，數(shù)據(jù)交換速度越大;帶寬越小，給各端口提供的可用帶寬越小，數(shù)據(jù) 交換速度也就越慢。也就是說(shuō)，背板帶寬決定著交換機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力，背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)。因此，背板帶寬越大越好，特別是對(duì)那些匯聚 層交換機(jī)和中心交換機(jī)而言。若欲實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全雙工無(wú)阻塞傳輸，必須滿足最小背板帶寬的要求。其計(jì)算公式如下：

    背板帶寬=端口數(shù)量×端口速率×2

    提示：對(duì)于三層交換機(jī)而言，只有轉(zhuǎn)發(fā)速率和背板帶寬都達(dá)到最低要求，才是合格的交換機(jī)，二者缺一不可。

    四層交換

    第四層交換用于實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的快速訪問(wèn)。在四層交換中，決定傳輸?shù)囊罁?jù)不僅僅是MAC地址(第二層網(wǎng)橋)或源/目標(biāo)地址(第三層路由)，而且包括 TCP /UDP(第四層)應(yīng)用端口號(hào)，被設(shè)計(jì)用于高速Intranet應(yīng)用。四層交換除了負(fù)載均衡功能外，還支持基于應(yīng)用類型和用戶ID的傳輸流控制功能。此 外，四層交換機(jī)直接安放在服務(wù)器前端，它了解應(yīng)用會(huì)話內(nèi)容和用戶權(quán)限，因而使它成為防止非授權(quán)訪問(wèn)服務(wù)器的理想平臺(tái)。

    模塊冗余

    冗余能力是網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行的保證。任何廠商都不能保證其產(chǎn)品在運(yùn)行的過(guò)程中不發(fā)生故障。而故障發(fā)生時(shí)能否迅速切換就取決于設(shè)備的冗余能力。對(duì)于核心交換機(jī)而 言，重要部件都應(yīng)當(dāng)擁有冗余能力，比如管理模塊冗余、電源冗余等，這樣才可以在最大程度上保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行。

    路由冗余

    利用HSRP、VRRP協(xié)議保證核心設(shè)備的負(fù)荷分擔(dān)和熱備份，在核心交換機(jī)和雙匯聚交換機(jī)中的某臺(tái)交換機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，三層路由設(shè)備和虛擬網(wǎng)關(guān)能夠快速切換，實(shí)現(xiàn)雙線路的冗余備份，保證整網(wǎng)穩(wěn)定性。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：交換機(jī)的幾種主要技術(shù)參數(shù)詳解和計(jì)算

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