交換機(jī)的幾種主要技術(shù)參數(shù)詳解和計(jì)算[2]

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。毫無疑問，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)的無阻塞傳輸，要 求：

吞吐量（Mpps）=萬兆位端口數(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)萬兆位端口在包長為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的幀間隙的固定開銷。由此可見，線速的千兆位以太網(wǎng)端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488 Mpps.萬兆位以太網(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，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。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。

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