交换机性能参数知识

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1、交换机性能参数知识交换机的背板带宽交换机的背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为 Gbps，也叫交换带宽，一般的交换机的背板带宽从几 Gbps 到上百 Gbps 不等。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但同时设计成本也会越高。一般来讲，计算方法如下:1）线速的背板带宽考察交换机上所有端口能提供的总带宽。计算公式为端口数*相应端口速率*2（全双工模式）如果总带宽标称背板带宽，那么在背板带宽上是线速的。2）第二层包转发线速第二层包转发率= 千兆端口数量1.488Mpps 百兆端口数量*0.1488Mpps

2、 其余类型端口数*相应计算方法，如果这个速率能标称二层包转发速率，那么交换机在做第二层交换的时候可以做到线速。3）第三层包转发线速第三层包转发率= 千兆端口数量1.488Mpps 百兆端口数量*0.1488Mpps 其余类型端口数*相应计算方法，如果这个速率能标称三层包转发速率，那么交换机在做第三层交换的时候可以做到线速。 字串 7 那么，1.488Mpps 是怎么得到的呢?包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送 64byte 的数据包（最小包）的个数作为计算基准的。对于千兆以太网来说，计算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64812）byte=1,488,095pps

3、说明：当以太网帧为 64byte 时，需考虑 8byte 的帧头和 12byte 的帧间隙的固定开销。故一个线速的千兆以太网端口在转发 64byte 包时的包转发率为 1.488Mpps。快速以太网的线速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一，为 148.8kpps。*对于万兆以太网，一个线速端口的包转发率为 14.88Mpps。*对于千兆以太网，一个线速端口的包转发率为 1.488Mpps。*对于快速以太网，一个线速端口的包转发率为 0.1488Mpps。*对于 OC12 的 POS 端口，一个线速端口的包转发率为 1.17Mpps。*对于 OC48 的 POS 端口，一个线速端口的包转发率

4、为 468MppS。所以说，如果能满足上面三个条件，那么我们就说这款交换机真正做到了线性无阻塞背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。目前交换机的内部结构主要有以下几种：一是共享内存结构，这种结构依赖中心交换引擎来提供全端口的高性能连接，由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这种方法需要很大的内存带宽、很高的管理费用，尤其是随着交换机端口的增加，中央内存的价格会很高，因而交换机内核成为性能实现的瓶颈；二是交叉总线结构，它可在端口间建立直接的点对点连接，这对于单点传输性能很好，但不适合多点传输；三是混合交叉总线结构，这是一种混合交叉总线实现方式，它的设计思路是，将一体的交叉总线矩阵划分成小

5、的交叉矩阵，中间通过一条高性能的总线连接。其优点是减少了交叉总线数，降低了成本，减少了总线争用；但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。 交换方式目前交换机在传送源和目的端口的数据包时通常采用直通式交换、存储转发式和碎片隔离方式三种数据包交换方式。目前的存储转发式是交换机的主流交换方式。1、直通交换方式（Cut-through）采用直通交换方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机。它在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能。由于它只检查数据包

6、的包头（通常只检查 14 个字节） ，不需要存储，所以切入方式具有延迟小，交换速度快的优点。所谓延迟（Latency）是指数据包进入一个网络设备到离开该设备所花的时间。它的缺点主要有三个方面：一是因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来，所以无法检查所传送的数据包是否有误，不能提供错误检测能力；第二，由于没有缓存，不能将具有不同速率的输入输出端口直接接通，而且容易丢包。如果要连到高速网络上，如提供快速以太网（100BASET） 、FDDI 或 ATM 连接，就不能简单地将输入输出端口“接通”，因为输入输出端口间有速度上的差异，必须提供缓存；第三，当以太网交换机的端口增加时，交换矩阵变得越来越

7、复杂，实现起来就越困难。 字串 9 2、存储转发方式（Store-and-Forward）存储转发（Store and Forward）是计算机网络领域使用得最为广泛的技术之一，以太网交换机的控制器先将输入端口到来的数据包缓存起来，先检查数据包是否正确，并过滤掉冲突包错误。确定包正确后，取出目的地址，通过查找表找到想要发送的输出端口地址，然后将该包发送出去。正因如此，存储转发方式在数据处理时延时大，这是它的不足，但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测，并且能支持不同速度的输入输出端口间的交换，可有效地改善网络性能。它的另一优点就是这种交换方式支持不同速度端口间的转换，保持高速端口和低速端口

8、间协同工作。实现的办法是将 10Mbps 低速包存储起来，再通过 100Mbps 速率转发到端口上。3、碎片隔离式（Fragment Free）这是介于直通式和存储转发式之间的一种解决方案。它在转发前先检查数据包的长度是否够 64 个字节（512 bit） ，如果小于 64 字节，说明是假包（或称残帧） ，则丢弃该包；如果大于 64 字节，则发送该包。该方式的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢，但由于能够避免残帧的转发，所以被广泛应用于低档交换机中。使用这类交换技术的交换机一般是使用了一种特殊的缓存。这种缓存是一种先进先出的 FIFO（First In First Out） ，比特从一

9、端进入然后再以同样的顺序从另一端出来。当帧被接收时，它被保存在 FIFO 中。如果帧以小于 512 比特的长度结束，那么 FIFO 中的内容（残帧）就会被丢弃。因此，不存在普通直通转发交换机存在的残帧转发问题，是一个非常好的解决方案。数据包在转发之前将被缓存保存下来，从而确保碰撞碎片不通过网络传播，能够在很大程度上提高网络传输效率。网络标准局域网（LAN）的结构主要有三种类型：以太网（ Ethernet） 、令牌环（Token Ring） 、令牌总线(Token Bus)以及作为这三种网的骨干网光纤分布数据接口（FDDI） 。它们所遵循的都是 IEEE（美国电子电气工程师协会）制定的以 802

10、 开头的标准,目前共有 11 个与局域网有关的标准,它们分别是： IEEE 802.1 通用网络概念及网桥等 IEEE 802.2 逻辑链路控制等 IEEE 802.3CSMA/CD访问方法及物理层规定 IEEE 802.4ARCnet总线结构及访问方法,物理层规定IEEE 802.5Token Ring 访问方法及物理层规定等 IEEE 802.6 城域网的访问方法及物理层规定 IEEE 802.7 宽带局域网 字串 2 IEEE 802.8 光纤局域网(FDDI) IEEE 802.9 ISDN 局域网 IEEE 802.10 网络的安全 IEEE 802.11 无线局域网 字串 7交换机

11、内存交换机中可能有多种内存，例如 Flash（闪存）、DRAM（动态内存 ）等。内存用作存储配置、作为数据缓冲等。 字串 3 交换机采用了以下几种不同类型的内存，每种内存以不同方式协助交换机工作。1.只读内存（ROM）只读内存（ROM）在交换机中的功能与计算机中的 ROM 相似，主要用于系统初始化等功能。顾名思义，ROM 是只读存储器，不能修改其中存放的代码。如要进行升级，则要替换 ROM 芯片。2.闪存（Flash）闪存（Flash）是可读可写的存储器，在系统重新启动或关机之后仍能保存数据。3.随机存储器(RAM)RAM 也是可读可写的存储器，但它存储的内容在系统重启或关机后将被清除。交换机

12、类型交换机的分类标准多种多样，常见的有以下几种：从网络覆盖范围划分交换机可以分为以下两类： 字串 8 1、广域网交换机广域网交换机主要是应用于电信城域网互联、互联网接入等领域的广域网中，提供通信用的基础平台。2、局域网交换机这种交换机就是我们常见的交换机了。局域网交换机应用于局域网络，用于连接终端设备，如服务器、工作站、集线器、路由器、网络打印机等网络设备，提供高速独立通信通道。根据交换机使用的网络传输介质及传输速度的不同我们一般可以将局域网交换机分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆（G 位）以太网交换机、10 千兆（10G 位）以太网交换机、FDDI 交换机、ATM 交换机和令牌环交换机

13、等。 1、以太网交换机首先要说明的一点是，这里所指的“以太网交换机” 是指带宽在 100Mbps 以下的以太网所用交换机。以太网交换机是最普遍和便宜的，它的档次比较齐全，应用领域也非常广泛，在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。以太网包括三种网络接口：RJ45、BNC 和 AUI，所用的传输介质分别为：双绞线、细同轴电缆和粗同轴电缆。不要以为一讲以太网就都是 RJ45 接口的，只不过双绞线类型的 RJ45 接口在网络设备中非常普遍而已。当然现在的交换机通常不可能全是 BNC 或 AUI 接口的，因为目前采用同轴电缆作为传输介质的网络现在已经很少见了，而一般是在 RJ45 接口的基础上为了兼顾

14、同轴电缆介质的网络连接，配上 BNC 或 AUI 接口。 字串 7 2、快速以太网交换机这种交换机是用于 100Mbps 快速以太网。快速以太网是一种在普通双绞线或者光纤上实现 100Mbps 传输带宽的网络技术。要注意的是，一讲到快速以太网就认为全都是纯正 100Mps 带宽的端口，事实上目前基本上还是 10100Mbps 自适应型的为主。同样一般来说这种快速以太网交换机通常所采用的介质也是双绞线，有的快速以太网交换机为了兼顾与其它光传输介质的网络互联，或许会留有少数的光纤接口“SC”。 3、千兆以太网交换机千兆以太网交换机是用于目前较新的一种网络千兆以太网中，也有人把这种网络称之为“吉比特

15、(GB)以太网”，那是因为它的带宽可以达到 1000Mbps。它一般用于一个大型网络的骨干网段，所采用的传输介质有光纤、双绞线两种，对应的接口为“SC”和“RJ45” 接口两种。 4、10 千兆以太网交换机10 千兆以太网交换机主要是为了适 一流信息监控拦截系统(IMB System)包转发率包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。单位一般位 pps（包每秒） ，一般交换机的包转发率在几十 Kpps 到几百Mpps 不等。包转发速率是指交换机每秒可以转发多少百万个数据包（Mpps） ，即交换机能同时转发的数据包的数量。包转发率以数据包为单位体现了交换机的交换能力。其实决定包转发率的一个重要指

16、标就是交换机的背板带宽，背板带宽标志了交换机总的数据交换能力。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，也就是包转发率越高。VLAN 支持VLAN，是英文 Virtual Local Area Network 的缩写，中文名为虚拟局域网， VLAN 是一种将局域网（LAN ）设备从逻辑上划分（注意，不是从物理上划分）成一个个网段（或者说是更小的局域网 LAN），从而实现虚拟工作组（单元）的数据交换技术。VLAN 这一新兴技术主要应用于交换机和路由器中，但目前主流应用还是在交换机之中。不过不是所有交换机都具有此功能，只有三层以上交换机才具有此功能，这一点可以查看相应交换机的说明书即可得知。VLAN 的好处主要有三个： (1)端口的分隔。即便在同一个交换机上，处于不同 VLAN 的端口也是不能通信的。这样一个物理的交换机可以当作多个逻辑的交换机使用。 (2)网络的安全。不同 VLAN 不能直接通信，杜绝了广播信息的不安全性。 (3)灵活的管理。更改用户所