二層以太網(wǎng)交換機(jī)功能性能指標(biāo)完全詳細(xì)解釋

1、一、物理特性交換機(jī)的物理特性是指交換機(jī)提供的外觀特性、物理連 接特性、端口配谿、底座類型、擴(kuò)展能力、堆疊能力以 及指示燈設(shè)谿，反映了交換機(jī)的基本情況。1. 端口配谿端口配谿指交換機(jī)包含的端口數(shù)目和支持 的端口類型，端口配谿情況決定了單臺交換機(jī)支持的最 大連接站點(diǎn)數(shù)和連接方式。快速以太網(wǎng)交換機(jī)端口類型 一般包括 10Base-T、100Base-TX、100Base-FX,其中 10Base-T 和 100Base-TX 一 般是由 10M/100M 自適應(yīng)端 口提供，有的高性能交換機(jī)還提供千兆光纖接口。端口 的工作模式分為半雙工和全雙工兩種。自適應(yīng)是 IEEE 802.3工作組發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，為線

2、端的兩個設(shè)備提供自動 協(xié)商達(dá)到最優(yōu)互*作模式的機(jī)制。通過自動協(xié)商，線端 的兩個設(shè)備可以自動從 100Base-T4、100Base-TX 10Base-T中選擇端口類型，并選擇全雙工或半雙工工作模式。為了提供方便的級聯(lián)，有的交換機(jī)設(shè)谿了單獨(dú) 的Uplink（級聯(lián)）端口或通過MDI/MDI-X按鈕切換，對 沒有Uplink端口或MDI/MDI-X按鈕的交換機(jī)則需要使 用交叉線互連。2. 模塊化交換機(jī)的底座類型有三種:固定、模塊和混 企。固定型交換機(jī)的端口永久安裝在交換機(jī)上。模塊化 交換機(jī)有可以插接端口模塊和上行模塊的插槽?；旌闲?交換機(jī)既包含固定端口 乂有可替換的上行端口。模塊化 提供改變媒體類

3、型和端口速度的靈活性，并可以擴(kuò)展交 換機(jī)的端口數(shù)量和類型。模塊包括可互換媒體端口、可 互換模塊和可互換上行端口。3. 堆疊特性堆疊為交換機(jī)提供簡單的端口擴(kuò)展和統(tǒng)一的 管理，提供交換機(jī)間高速互連.4. 熱插拔 熱插拔對于減少網(wǎng)絡(luò)停機(jī)時間非常重要，在 開機(jī)狀態(tài)下更換元件可以最大程度地避免中斷網(wǎng)絡(luò)的工 作。熱插拔元件一般包括連接模塊、上行模塊、風(fēng)扇和 電源。5. 指示燈 指示燈可以為用戶提供直接明了的交換機(jī)工 作狀態(tài)指示，一般包括電源指示燈、端口連接狀態(tài)指示 燈、端口工作模式指示燈、鏈路活動指示燈、碰撞指示 燈、插槽指示燈，有的交換機(jī)還提供 Console指示燈、 帶寬利用率指示燈。6. 控制 指交

4、換機(jī)是否為用戶提供簡單、方便、直接的 *作按鈕，包括電源開關(guān)、配谿按鈕、重谿按鈕。二、功能特性測試1. 轉(zhuǎn)發(fā)類型父換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)類型分為存儲轉(zhuǎn)發(fā)(store-and- forward)和快速轉(zhuǎn)發(fā)(cut-through) 兩類。存儲轉(zhuǎn)發(fā)在 本質(zhì)上和傳統(tǒng)的LAN網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)方式相同。被轉(zhuǎn)發(fā)的幀在 輸出端口等待，直到交換機(jī)完整地收到整個幀才開始轉(zhuǎn) 發(fā)?？焖俎D(zhuǎn)發(fā)在交換機(jī)收到整個幀之前，就已經(jīng)開始轉(zhuǎn) 發(fā)，因此可以有效地減少交換延遲。有些交換機(jī)提供“自適應(yīng)快速轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)制。這種設(shè)備支持存儲轉(zhuǎn)發(fā)和快 速轉(zhuǎn)發(fā)兩種方式，彳旦在某一確定時刻，交換機(jī)只在一種 方式下工作。缺省情況下，絕大多數(shù)交換機(jī)都工作在低 延遲的快速轉(zhuǎn)發(fā)方

5、式。如果幀錯誤率超過用戶設(shè)定的閥 值，交換機(jī)將自動配谿工作在存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式。兩種方式 之間的切換機(jī)制因交換機(jī)而異。長預(yù)測(Long lookahead )和短預(yù)測(Short look-ahead) 是快速轉(zhuǎn)發(fā)交換的 另外兩個屬性。長預(yù)測結(jié)合了快速轉(zhuǎn)發(fā)的低延遲和存儲 轉(zhuǎn)發(fā)的完整性兩者的優(yōu)點(diǎn)，在一個幀的前 64字節(jié)被處 理之后，才開始轉(zhuǎn)發(fā)，這樣可以防止轉(zhuǎn)發(fā)殘幀 （runt） c 與之相反，短預(yù)測則在讀到幀頭（接收到一個有效的 MACte址）后立即轉(zhuǎn)發(fā)幀。存儲轉(zhuǎn)發(fā)是交換機(jī)應(yīng)提供的 最基本的工作方式。通過向交換機(jī)發(fā)送一定數(shù)量不同大 小的連續(xù)幀，測試其轉(zhuǎn)發(fā)延遲，分析幀的長度與延遲值 之間的關(guān)系，確定交換

6、機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)類型。在快速轉(zhuǎn)發(fā)情況 下，當(dāng)幀的長度超過一個確定值之后，延遲值的曲線將 變平，不再隨幀的長度而增加。而對于存儲轉(zhuǎn)發(fā)，隨著 幀長度的增加，轉(zhuǎn)發(fā)延遲也相應(yīng)增加.2. 過濾過濾的目的是通過去掉某些特定的數(shù)據(jù)幀提高 網(wǎng)絡(luò)的性能、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性。典型的過濾提供基于 源和（或）目的地址或交換機(jī)端口的過濾，包括廣播、多 播、單播，以及錯誤幀過濾。3. 消減交換機(jī)上的廣播風(fēng)暴會消耗大量帶寬，降低正 常的網(wǎng)絡(luò)流量，給網(wǎng)絡(luò)性能帶來很大影響。廣播消減的 目的是有效地減少網(wǎng)絡(luò)上的廣播風(fēng)暴。除了廣播風(fēng)暴還 有不明目的MAC&址（單播）風(fēng)暴。消減的目的是通過 減少某些特定類型的數(shù)據(jù)幀提高網(wǎng)絡(luò)的性能、增強(qiáng)

7、網(wǎng)絡(luò) 的安全性，保證正?；蚋匾木W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用正常運(yùn)行。4. 端口干路 端口干路（Port Trunking ,也稱為端口 聚集或鏈路聚集）為交換機(jī)提供了端口捆綁技術(shù)，允許 兩個交換機(jī)之間通過兩個或多個端口并行連接同時傳輸 數(shù)據(jù)以提供更高的帶寬，并提供線路冗余。端口干路是 目前許多交換機(jī)支持的一個高級特性。5. 協(xié)議支持 所有的交換機(jī)都利用橋接技術(shù)在端口之間 轉(zhuǎn)發(fā)幀，即具有地址學(xué)習(xí)功能，自動建立 MACfc址和端 口對應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)表，并根據(jù)幀的目的 MACfc址轉(zhuǎn)發(fā)幀到相 應(yīng)的端口。絕大多數(shù)交換機(jī)支持 802.1d跨越樹 (Spanning Tree)協(xié)議。當(dāng)某個網(wǎng)段的數(shù)據(jù)包通過某個橋接設(shè)備傳輸?shù)搅硪?/p>

8、個網(wǎng)段，而返回的數(shù)據(jù)包通過另一 個橋接設(shè)備返回源地址。這個現(xiàn)象就叫“拓?fù)洵h(huán)”?？?越樹協(xié)議能夠自動檢測網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的邏輯環(huán)路，保留并 行鏈路中的一條，而阻塞其他鏈路，從而達(dá)到消除環(huán)路 的目的，維持網(wǎng)絡(luò)中拓?fù)錁涞耐暾浴?. 流量控制 當(dāng)通過一個端口的流量過大，超過了它的 處理能力時，就會發(fā)生端口阻塞。流量控制的作用是防 止在出現(xiàn)阻塞的情況下丟幀。網(wǎng)絡(luò)擁塞有可能是由線速 不匹配(如100M向10M端口發(fā)送數(shù)據(jù))或突發(fā)的集中 傳輸造成的，它可能導(dǎo)致這幾種情況：延時增加、丟 包、重傳增加，網(wǎng)絡(luò)資源不能有效利用。在半雙工方式下，流量控制是通過反向壓力(backpressure )技術(shù)實(shí) 現(xiàn)的，模擬產(chǎn)生碰

9、撞，使得信息源降低發(fā)送速度。在全 雙工方式下流量控制一般遵循IEEE 802.3x標(biāo)準(zhǔn)。IEEE 802.3x規(guī)定了一種64字節(jié)的” Pause” MAC空制幀的格 式。當(dāng)端口發(fā)生阻塞時，交換機(jī)向信息源發(fā)送” Pause”幀，告訴信息源暫停一段時間再發(fā)送信息。在 實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中，尤其是一般局域網(wǎng)，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞的情 況較少，所以有的廠家的交換機(jī)并不支持流量控制。高 級交換機(jī)應(yīng)支持半雙工方式下的反向壓力和全雙工的 IEEE 802.3x。7. 優(yōu)先級控制 優(yōu)先級是交換機(jī)的一個高級特性，提供 優(yōu)先級控制的交換機(jī)可以提供重要網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用優(yōu)先傳輸?shù)?保證，這對于要提供QoS保證的設(shè)備是必需的。優(yōu)先級 支持方式

10、分為基于端口、 MA礎(chǔ)址、IP地址和應(yīng)用的優(yōu) 先級控制，支持標(biāo)準(zhǔn)主要是確定是否支持 802.1p標(biāo) 準(zhǔn)。802.1p標(biāo)準(zhǔn)一般作為網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備提供 QoS保證 的一個主要協(xié)議。測試方法是為交換機(jī)配谿相應(yīng)的優(yōu)先 級控制策略，再向交換機(jī)發(fā)送相應(yīng)的連續(xù)數(shù)據(jù)幀，從數(shù) 據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)果上驗(yàn)證優(yōu)先級控制的有效性，確認(rèn)高優(yōu) 先級的數(shù)據(jù)幀優(yōu)先傳輸，延遲低。8. VLAN VLAN用來將交換機(jī)劃分成多個子網(wǎng)絡(luò)，將站 點(diǎn)之間的通信限定在同一虛網(wǎng)內(nèi)，一個 VLAMB是一個 獨(dú)立的廣播域。VLAN勺定義方式有：物理端口、 MACfc 址、協(xié)議、IP地址和用戶自定義過濾方式等。802.1Q 是VLAN勺標(biāo)準(zhǔn)，是將VLAN

11、ID封裝在幀頭，使得幀跨 越不同設(shè)備，也能保留VLANB息。不同廠家的交換機(jī) 只要支持802.1Q, VLANB可以跨越交換機(jī)，進(jìn)行統(tǒng)一 劃分管理。與VLANW關(guān)的問題還有：是否允許一個站 點(diǎn)同時在多個VLAN中；每個交換機(jī)可以定義的虛網(wǎng)的 數(shù)目。與VLANW關(guān)的另一個重要的問題是 VLAN間的內(nèi) 部連接方式。提供這種連接的交換機(jī)可以支持不同子網(wǎng) 之間站點(diǎn)的通信，不需要附加的設(shè)備，如路由器；而沒有VLAN、可連通機(jī)制的交換機(jī)要達(dá)到 VLAN間通信，則必 須借助路由器。9. 組播控制(IGMP Snooping) 一般交換機(jī)對IP的多 播數(shù)據(jù)同廣播數(shù)據(jù)一樣處理，它們將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)往所有其他的交換

12、機(jī)端口，而不管該端口連接的網(wǎng)段是否需 要它們。IGM視路由器和它所連接的主機(jī)之間相互交 換IP組信息的協(xié)議，有了 IGMP Snooping功能，交換 機(jī)就能偵測經(jīng)過它的IGMK艮文，從中學(xué)習(xí)IP組信息。 攔截IGMP router和IGMP Host發(fā)送的IGMP#,進(jìn)行 解釋后轉(zhuǎn)發(fā)IGMP#,并設(shè)谿交換模塊的組播幀的轉(zhuǎn)發(fā) 機(jī)制，使得從Router傳送下來的組播幀，僅轉(zhuǎn)發(fā)給需 要的端口。此項(xiàng)功能減少了不必要的網(wǎng)絡(luò)帶寬的浪費(fèi)， 對于VOD視頻應(yīng)用性能的提局有很大幫助。三、性能測試吞吐量 吞吐量是反映交換機(jī)性能的最重要的指標(biāo)之 一。根據(jù)RFC1242吞吐量定義為交換機(jī)在不丟失任何 一個幀的情況下

13、的最大轉(zhuǎn)發(fā)速率。2. 延遲 交換機(jī)典型的轉(zhuǎn)發(fā)類型有存儲轉(zhuǎn)發(fā)和快速轉(zhuǎn)發(fā) 兩種。根據(jù)RFC 1242,存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式下延遲定義為： 輸入幀的最后一位到達(dá)輸入端口和輸出幀的第一位出現(xiàn) 在輸出端口的時間間隔，即 LIFO(Last In First Out) 延遲?？焖俎D(zhuǎn)發(fā)模式下延遲定義為：輸入幀的第一位已 到達(dá)輸入端口和輸出幀的第一位出現(xiàn)在輸出端口的時間 間隔。對于交換機(jī)而言，延遲是衡量交換機(jī)性能的乂一 重要指標(biāo)，延遲越大說明交換機(jī)處理幀的速度越慢。另 外，網(wǎng)管型交換機(jī)和非網(wǎng)管型交換機(jī)由于系統(tǒng)負(fù)載不 同、處理方式的區(qū)別，在幀轉(zhuǎn)發(fā)延遲上會存在較大差 異。3 .丟幀率根據(jù)RFC 1242,丟幀率定義為：在

14、穩(wěn)態(tài)負(fù) 載下由于缺少資源應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)而沒有的幀所占的比例。該項(xiàng) 指標(biāo)可以用來描述過載狀態(tài)下交換機(jī)的性能。<br>它的驗(yàn)證過程是：在一定速率下向被測交換機(jī)發(fā)一定數(shù)量的幀，記錄幀的數(shù)量為INPUT_COUNTE既計接收端口 收到的幀的數(shù)量，記為 OUTPUT_COUNTER幀率用下 列公式計算：(INPUT_COUNTER-OUTPUT_COU NTER100/ INPUT_COUNTERi澈率應(yīng)在不同負(fù)載下測量。首 先在最大傳輸速率(定義見 RFC 1240下測量丟幀 率。然后依次對最大傳輸速率的 90% 80% 70確負(fù)載 測量丟幀率，直到相鄰兩遍都沒有丟幀。4. 背對背幀 根據(jù)RFC

15、1242,背對背幀定義為：對于 給定的媒體，從空閑狀態(tài)開始，以最小合法的時間間隔 發(fā)送連續(xù)的固定長度的幀。驗(yàn)證過程是以最小的幀間 隔向被測交換機(jī)發(fā)送連續(xù)的突發(fā)幀，統(tǒng)計被轉(zhuǎn)發(fā)的幀 數(shù)。若有丟幀，則減小突發(fā)長度，重測；若沒有丟幀， 則增加突發(fā)幀數(shù)量，重測。直到得到被測交換機(jī)在不丟 幀情況下可處理的最長突發(fā)幀數(shù)量。此項(xiàng)數(shù)值反映了交 換機(jī)處理突發(fā)幀的能力。木達(dá)到線速的交換機(jī)其背對背 幀的測試數(shù)據(jù)比較低。5. MA弛址表深度MAC地址是由IEEE分配的，長度為 6字節(jié)，乂稱物理地址。連接到局域網(wǎng)的每個端口或設(shè) 備都必須有至少一個MAC&址。地址表深度反映了交換 機(jī)可以學(xué)習(xí)到的最大MACM址數(shù)。交

16、換機(jī)是根據(jù)目的 MA礎(chǔ)址，查找MAC&址和端口對應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)表進(jìn)行數(shù)據(jù) 幀轉(zhuǎn)發(fā)的。如果MAC&址表滿，當(dāng)交換機(jī)接收到不明目 的MAC&址的后續(xù)幀，交換機(jī)將采取在所有端口廣播的 策略；當(dāng)交換機(jī)接收到新的源地址后續(xù)幀，交換機(jī)將根 據(jù)地址更新策略，或者替換舊地址，或者丟棄新的源地 址。過小的地址表將無法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變化，造成地址表 或轉(zhuǎn)發(fā)表的動蕩，從而最終降低網(wǎng)絡(luò)性能。故地址表深 度越大，則交換機(jī)支持的站點(diǎn)數(shù)越大，對網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)能 力越好，避免了因網(wǎng)絡(luò)變化造成的地址表或轉(zhuǎn)發(fā)表的動 蕩。目前一般交換機(jī)的地址表深度都較大，能夠適應(yīng)一 般網(wǎng)絡(luò)的需要。6. 線端阻塞 線端-阻塞(Head-o

17、f-line )指外出端口 上的擁塞限制了通往非阻塞端口的吞吐量，與過載無 關(guān)。線端阻塞通常存在于那些采用輸入排隊(duì)的交換機(jī)， 由于隊(duì)列頭有轉(zhuǎn)發(fā)到阻塞端口的幀，造成后繼轉(zhuǎn)發(fā)到非 阻塞端口的幀也必須等待，從而形成線端阻塞。而對于 那些采用輸出排隊(duì)的交換機(jī)，線端阻塞現(xiàn)象將不存在。對于沒有流量控制功能的交換機(jī)，由于不存在阻塞現(xiàn) 象，故也不存在線端阻塞現(xiàn)象。測試方法是選擇四個端 口(A、B、G D) , A向B以線速發(fā)連續(xù)數(shù)據(jù)幀，使 B 端口擁塞，C端口則同時以50%勺線速向B、D發(fā)送相等 流量的連續(xù)數(shù)據(jù)幀，從D端口的包接收情況驗(yàn)證交換機(jī) 能否消除線端阻塞，高性能的交換機(jī)不但能保證 D端口 不存在丟包，

18、并且C到D的最大轉(zhuǎn)發(fā)速度能達(dá)到線速的 50%而完善的流控功能則可保證 B也不丟包，丟包率 為0。四、管理性測試1. 管理方法 目前高性能的交換機(jī)，提供的功能較多， 要求網(wǎng)絡(luò)管理人員針對不同網(wǎng)絡(luò)需求，對交換機(jī)做相應(yīng) 的配谿，以達(dá)到設(shè)備最優(yōu)配谿、最佳性能。在交換機(jī)的 配谿管理方法上，不同廠家的策略是不同的?？傮w上可 以分成三種：本地管理、遠(yuǎn)程管理和通過第三方平臺管 理。本地管理有2種方法，一種是通過交換機(jī)的控制臺 端口進(jìn)彳?。涣硪环N方法是用交換機(jī)自帶的軟件。遠(yuǎn)程管 理指通過 Web Rlogin、SLIP、PP閔日Telnet對交換機(jī) 進(jìn)行管理。有的高級、友好的交換機(jī)提供多種控制管理 途徑。2.

19、可管理性 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP是設(shè)谿交換機(jī)配 谿和獲取交換機(jī)狀態(tài)信息的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。交換機(jī)應(yīng)支持多 種不同的 MIB,包括：Ethernet MAU、EthernetInterface、Bridge、MIB II、Management Information, 、Interface Extension, 、Generic Traps和IP Forwarding 。很多交換機(jī)還提供擴(kuò)展的私 有MIB。RMO腿一種更高級的交換機(jī)監(jiān)控方法。以太網(wǎng) RMO怵準(zhǔn)定義了 9個組：統(tǒng)計、狀態(tài)歷史、主設(shè)備表、矩陣表、主設(shè)備TopN報警、事件、過濾和捕 獲。某些交換機(jī)支持BOOTP BOOT服務(wù)器在交換機(jī)啟

20、動時可以提供部分配谿信息。3. 鏡像端口 端口鏡像功能可以將一個端口的流量自動 復(fù)制到另一端口，以供網(wǎng)絡(luò)管理員在判斷網(wǎng)絡(luò)問題時對 端口流量進(jìn)行實(shí)時分析，可為網(wǎng)絡(luò)管理人員提供一種監(jiān) 測手段。交換機(jī)可以有專為鏡像目的而設(shè)計的端口。彳旦 對多數(shù)交換機(jī)而言，任何一個端口都可以配谿成鏡像端 口。某些交換機(jī)可以同時有多對多的端口鏡像。為了能 使用網(wǎng)絡(luò)分析儀直接監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量,交換機(jī)必須支持端 口鏡像。4. 控制臺統(tǒng)計 控制臺統(tǒng)計功能是指交換機(jī)在控制臺為 網(wǎng)絡(luò)管理員提供在線的、實(shí)時的端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的各項(xiàng) 統(tǒng)計信息，包括數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)、錯誤統(tǒng)計、數(shù)據(jù)幀按幀尺 寸的分布等。這將有助于網(wǎng)管人員實(shí)時檢測網(wǎng)絡(luò)、分析 網(wǎng)絡(luò)故障，而無須借助于專用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測設(shè)備。5. 安全性管理 對于提供控制管理功能的交