交換機(jī)性能指標(biāo),背板帶寬,包轉(zhuǎn)發(fā)率

交換機(jī)性能指標(biāo)，背板帶寬，包轉(zhuǎn)發(fā)率，怎么計(jì)算？交換機(jī)簡介日常工作學(xué)習(xí)生活中離不開網(wǎng)絡(luò)，而網(wǎng)絡(luò)又離不開交換機(jī)。局域網(wǎng)中用的最多的就是交換機(jī)。交換機(jī)分為二層交換機(jī)和三層交換機(jī)。二層交換機(jī)工作在OSI七層模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，通過MAC地址交換數(shù)據(jù)。在每個(gè)交換機(jī)中有一張MAC地址表，這張表記錄了端口號和MAC地址的對應(yīng)關(guān)系，交換機(jī)收到數(shù)據(jù)后查看該數(shù)據(jù)的MAC地址，如果能夠找到對應(yīng)的端口號，則從這個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。如果找不到這個(gè)端口則廣播該數(shù)據(jù)。三層交換機(jī)除了具有二層交換機(jī)的功能，還具有三層功能，也就是OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層的功能，可以根據(jù)IP地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，有一定的路由功能。適合部署在通過VLAN劃分網(wǎng)絡(luò)隔離用戶的局域網(wǎng)中使用?？梢杂行У母綦x廣播域，實(shí)現(xiàn)不同VLAN之間的互通。交換機(jī)性能衡量交換機(jī)性能的指標(biāo)有很多，如下圖所示，顯示了該交換機(jī)的性能參數(shù)有傳輸速率、端口數(shù)、背板帶寬、包轉(zhuǎn)發(fā)率、MAC地址表等等。這里最重要的兩個(gè)參數(shù)是背板帶寬和包轉(zhuǎn)發(fā)率。下面分別對這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行詳述。

主要參數(shù)產(chǎn)晶次生：千兆以太網(wǎng)交閡兒應(yīng)用房級：三層傳麗率：10d00/1000Mbps交換方式'存精鑄些言考發(fā)學(xué)：132Mpp5MAC地址表：32K端口參數(shù)瑞已給我：非捏圾化端口蜀量;工2個(gè)靠口描述,融刎白井oonooa國曙廨口擴(kuò)展模坡：,擴(kuò)展地樽功能特性EEE8023,IEEEB023u.IEEE302Sab,IEEES023z,IEEEB02凱，IEEEB02.1Q,IEEES02.1d,IEEEEA2.1X地盛功能：可及藕V1,A'I:支持支持GUeStVLAN、voiceVLAN支持基“小林泌19一詞臉暗盤口的舊an新知和達(dá)1U,邦功能 .；條導(dǎo)/叼絡(luò)逋信乒3背板帶寬交換機(jī)的背板帶寬標(biāo)志了交換機(jī)總的交換能力，是交換機(jī)處理器或者接口卡和數(shù)據(jù)總線之間能處理的最大數(shù)據(jù)量，單位為Gbps。一臺交換機(jī)的背板帶寬越大，數(shù)據(jù)處理能力越強(qiáng)，當(dāng)然了價(jià)格成本越高。價(jià)格和性能很多時(shí)候是成正比的。在網(wǎng)絡(luò)工程師、通信工程師的考試中經(jīng)常會出計(jì)算題，計(jì)算背板帶寬。購買交換機(jī)時(shí)，你也可以根據(jù)端口數(shù)和端口速率通過公式計(jì)算背板帶寬，確定該交換機(jī)是否滿足需求，是否是線速交換機(jī)，怎么計(jì)算呢？計(jì)算公式：端口數(shù)*相應(yīng)端口速率*2(全雙工模式)套用一下上面的公式，如下圖所示的華為S5710-28C-EI交換機(jī)的參數(shù)表背板帶寬=(24*1000+4*10000)*2=128000M=128Gbps下圖顯示的該交換機(jī)的交換容量416Gbps>128Gbps,所以該交換機(jī)是線速交換機(jī)，能保證所有端口都線速工作時(shí)，提供無阻塞的包交換。項(xiàng)目S5710-2SC-EI交泳客量415Gbps包耨發(fā)型156Mpp營國定端口24xlO/100/1000BdSe-Tf4個(gè)復(fù)用的書陶FP端口t^ombo),4x1口GESFP+擴(kuò)扁解提供兩個(gè)擴(kuò)展酬,蘢持上行鋸'道箱IEEE 標(biāo)準(zhǔn)MAC地址裴.支特MAC地址目動學(xué)習(xí)租者｛匕?.如皤鼠.勵黑洞EAC表暝，支持源21用地址過濾■ 地嵯兼守由以紹圖盛交換機(jī)參數(shù)表4包轉(zhuǎn)發(fā)率包轉(zhuǎn)發(fā)率，用來衡量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)能力的標(biāo)準(zhǔn)。交換機(jī)的包轉(zhuǎn)發(fā)率標(biāo)志了交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包能力的大小。單位一般為pps（包每秒）。也可以這么說包轉(zhuǎn)發(fā)速率是指交換機(jī)每秒可以轉(zhuǎn)發(fā)多少百萬個(gè)數(shù)據(jù)包（Mpps），即交換機(jī)能同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包的數(shù)量。包轉(zhuǎn)發(fā)率以數(shù)據(jù)包為單位體現(xiàn)了交換機(jī)的交換能力。決定包轉(zhuǎn)發(fā)率的一個(gè)重要指標(biāo)就是交換機(jī)的背板帶寬，背板帶寬標(biāo)志了交換機(jī)總的數(shù)據(jù)交換能力。一臺交換機(jī)的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)，也就是包轉(zhuǎn)發(fā)率越高。包轉(zhuǎn)發(fā)率和背板帶寬是相輔相成的，互相影響的。計(jì)算公式:滿配置GE（千兆）端口數(shù)*1.488+滿配置百兆端口數(shù)*0.1488（單位Mpps）這個(gè)千兆端口包轉(zhuǎn)發(fā)速率1.448Mbps怎么來的呢？1000000000/8/（64+8+12）=1488095.2380952Pps即1.488Mpps解釋一下1000000000:100Mbps端口傳輸速率第一個(gè)8：每個(gè)字節(jié)8位64：以太網(wǎng)幀的最小長度?第二個(gè)8：以太網(wǎng)幀前導(dǎo)碼?12：幀間隙這里補(bǔ)充個(gè)小知識，真正的數(shù)據(jù)交換量占到64/84=76%,其余的部分是用來處理開銷的。根據(jù)上述公式計(jì)算一下圖顯示交換機(jī)的包轉(zhuǎn)發(fā)率：48*1.488+4*14.88=130.944Mpps。下圖顯示的包轉(zhuǎn)發(fā)率：128Mpps<>實(shí)驗(yàn)：某個(gè)公司有300臺電腦上網(wǎng)，三層核心怎么選。初步預(yù)計(jì)要用15個(gè)千兆交換機(jī)。通過上面的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，每一個(gè)交換機(jī)的包轉(zhuǎn)發(fā)率要達(dá)到35.712Mpps,背板帶寬要達(dá)到46.875(Gbit/s)。核心交換機(jī)背板帶寬：接入交換機(jī)數(shù)量15X46.875(Gbit/s)=703.125Gbit/s吞吐量包轉(zhuǎn)發(fā)率：接入交換機(jī)：1.488Mpps*2=2.976Mpps(解釋：一個(gè)端口上聯(lián)到核心，但是有上行和下行。)核心交換機(jī)包轉(zhuǎn)發(fā)率：接入交換機(jī)數(shù)量15X2.976Mpps=44.64Mpps前言最近有朋友在問，一個(gè)交換機(jī)能帶動多少個(gè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像頭？千兆交換機(jī)一般接200萬網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)能接幾個(gè)？24個(gè)網(wǎng)絡(luò)頭，用一臺24口百兆交換機(jī)行不行？這樣的問題。下面就這類問題做一些簡單的分析！一、根據(jù)攝像機(jī)的碼流和數(shù)量來選擇1、攝像機(jī)碼流選擇交換機(jī)前，首先要弄清楚每路圖像占用多少帶寬。2、攝像機(jī)的數(shù)量要弄清楚交換機(jī)的帶寬容量。常用交換機(jī)有百兆交換機(jī)、千兆交換機(jī)。它們的實(shí)際帶寬一般只有理論值的60?70%，所以它們端口的可利用帶寬大致是60Mbps或600Mbps。舉例：根據(jù)你使用的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的品牌看單臺碼流，再去估算一臺交換機(jī)能接多少臺攝像機(jī)。比如：①130萬：960p攝像機(jī)單臺碼流通常4M，用百兆交換機(jī)，那么就可以接15臺(15X4=60M)；用千兆交換機(jī)，可以接150(150X4=600M)。②200萬：1080P攝像機(jī)單臺碼流通常8M,用百兆交換機(jī)，可以接7臺(7X8=56M)；用千兆交換機(jī)，可以接75臺(75X8=600M)這些都是以主流的H.264攝像頭為例給大家講解的，H.265減半就可以了。從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上來講，一個(gè)局域網(wǎng)通常是兩到三層結(jié)構(gòu)。接攝像機(jī)那端為接入層，一般用百兆交換機(jī)就夠了，除非你在一個(gè)交換機(jī)上接了很多個(gè)攝像機(jī)。匯集層、核心層則要按該交換機(jī)匯聚了多少路圖像來計(jì)算。計(jì)算方法如下：如果接960P的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，一般15路圖像以內(nèi)，用百兆交換機(jī)；超過15路則用千兆交換機(jī)；如果接1080P的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，一般8路圖像以內(nèi)，用百兆交換機(jī)，超過8路則用千兆交換機(jī)。、交換機(jī)的選擇要求監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)有三層架構(gòu)方式：核心層，匯聚層，接入層。二微信招：0L1、接入層交換機(jī)的選擇條件1：攝像機(jī)碼流：4Mbps，20個(gè)攝像機(jī)就是20*4=80Mbps。也就是說，接入層交換機(jī)上傳端口必須滿足80Mbps/s的傳輸速率要求，考慮到交換機(jī)實(shí)際傳輸速率(通常為標(biāo)稱值的50%，100M的也就50M左右，)，所以接入層交換機(jī)應(yīng)選用具有1000M上傳口的交換機(jī)。條件2：交換機(jī)的背板帶寬，如選擇24口交換機(jī)，自帶二個(gè)1000M口，總共26口，則接入層的交換機(jī)背板帶寬要求為：(24*100M*2+1000*2*2)/1000=8.8Gbps的背板帶寬。條件3：包轉(zhuǎn)發(fā)率：一個(gè)1000M口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps/s，則接入層的交換機(jī)交換速率為：(24*100M/1000M+2)*1.488=6.55Mpps。根據(jù)以上條件得出：當(dāng)有20路720P攝像機(jī)接入一個(gè)交換機(jī)時(shí)，此交換機(jī)至少必須具有1個(gè)1000M上傳口、20個(gè)以上的100M接入端口才能滿足需求。2、匯聚層交換機(jī)的選擇假如總共有5個(gè)交換機(jī)接入，每個(gè)交換機(jī)有20攝像機(jī)，碼流為4M,那么匯聚層的流量為：4Mbps*20*5=400Mbps，那么匯聚層的上傳端口必須是1000M以上的。如果5個(gè)IPC接入一個(gè)交換機(jī)，一般情況下需使用一個(gè)8口交換機(jī)，那么這個(gè)8口交換機(jī)是否滿足要求？可以看如下三個(gè)方面:背板帶寬：端口數(shù)*端口速度*2二背板帶寬，即8*100*2=1.6Gbps。包交換率：端口數(shù)*端口速度/1000*1.488Mpps=包交換率，即8*100/1000*1.488=1.20Mpps。有些交換機(jī)的包交換率有時(shí)計(jì)算出不能達(dá)到此要求，那么就是非線速交換機(jī)，當(dāng)進(jìn)行大容量數(shù)量吞吐時(shí)，易造成延時(shí)。級聯(lián)口帶寬：IPC的碼流*數(shù)量=上傳口的最小帶寬，即4.*5=20Mbps。通常情況下，當(dāng)IPC帶寬超過45Mbps時(shí)，建議使用1000M級聯(lián)口。三、到底該如何選擇交換機(jī)舉例有個(gè)園區(qū)網(wǎng)，500多個(gè)高清攝像機(jī)，碼流3?4兆，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分接入層-匯聚層-核心層。存儲在匯聚層，每個(gè)匯聚層對應(yīng)170個(gè)攝像機(jī)。面臨的問題：如何選擇產(chǎn)品，百兆與千兆的差別，影響圖像在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)脑蛴心男?，哪些因素是與交換機(jī)相關(guān)的……度心層報(bào)人據(jù)度心層報(bào)人據(jù)1、背板帶寬所有端口容量x端口數(shù)量之和的2倍應(yīng)該小于標(biāo)稱背板帶寬，可實(shí)現(xiàn)全雙工無阻塞的線速交換，證明交換機(jī)具有發(fā)揮最大數(shù)據(jù)交換性能的條件。例如：一臺最多可以提供48個(gè)千兆端口的交換機(jī)，其滿配置容量應(yīng)達(dá)到48X1GX2=96Gbps,才能夠確保在所有端口均在全雙工時(shí)，提供無阻塞的線速包交換。2、包轉(zhuǎn)發(fā)率滿配置包轉(zhuǎn)發(fā)率(Mbps)二滿配置GE端口數(shù)X1.488Mpps+滿配置百兆端口數(shù)X0.1488Mpps,其中1個(gè)千兆端口在包長為64字節(jié)時(shí)的理論吞吐量為1.488Mpps。例如：如果一臺交換機(jī)最多能夠提供24個(gè)千兆端口，而宣稱的包轉(zhuǎn)發(fā)率不到35.71Mpps(24x1.488Mpps=35.71),那么就有理由認(rèn)為該交換機(jī)采用的是有阻塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一般是背板帶寬和包轉(zhuǎn)發(fā)率都滿足的交換機(jī)才是合適的交換機(jī)。背板相對大、吞吐量相對小的交換機(jī)，除了保留了升級擴(kuò)展的能力外，就是軟件效率/專用芯片電路設(shè)計(jì)有問題；背板相對小、吞吐量相對大的交換機(jī)，整體性能比較高。攝像機(jī)碼流影響清晰度，通常是視頻傳輸?shù)拇a流設(shè)定(包含了編碼發(fā)送及接收設(shè)備的編解碼能力等)，這是前端攝象機(jī)的性能，與網(wǎng)絡(luò)無關(guān)。通常用戶認(rèn)為清晰度不高，認(rèn)為是網(wǎng)絡(luò)原因造成的想法實(shí)際是個(gè)誤區(qū)。根據(jù)上面的案例，計(jì)算：碼流：4Mbps接入：24*4=96Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps匯聚：170*4=680Mbps<1000Mbps<4435.2Mbps3、接入交換機(jī)主要考慮到接入到匯聚之間的鏈路帶寬，即交換機(jī)的上聯(lián)鏈路容量需要大于同時(shí)容納的攝象機(jī)數(shù)*碼率。這樣視頻實(shí)時(shí)錄像就沒有問題，但如果有用戶在實(shí)時(shí)看到錄像，就還需要考慮到這個(gè)帶寬，每個(gè)用戶查看一個(gè)視頻占用的帶寬就是4M,如果一個(gè)接入交換機(jī)的每個(gè)攝象機(jī)都有一個(gè)人在看，就需要攝象機(jī)數(shù)*碼率*(1+N)的帶寬，即24*4*(1+1)=128M。4、匯聚交換機(jī)匯聚層需要同時(shí)處理170只攝象機(jī)的3-4M碼流(170*4M=680M),也就意味著匯聚層交換機(jī)需要支持同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)680M以上的交換容量。一般存儲都接在匯聚上，所以視頻錄像是線速轉(zhuǎn)發(fā)。但要考慮到實(shí)時(shí)查看監(jiān)控的帶寬，每個(gè)連接占用4M,一條1000M的鏈路可以支持250個(gè)攝像頭被調(diào)試調(diào)用。每臺接入交換機(jī)接24個(gè)攝像頭,250/24,相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)可以承受每個(gè)攝像頭同時(shí)有10位用戶在實(shí)時(shí)查看的壓力。5、核心交換機(jī)核心交換機(jī)，需要考慮交換容量以及到匯聚的鏈