交換機(jī)的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)介紹

各層交換機(jī)背板帶寬及包轉(zhuǎn)發(fā)率的計(jì)算

對于一大型監(jiān)控項(xiàng)目，其重點(diǎn)就是交換機(jī)的選擇了，這里我們選用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為接入層‐匯聚層‐核心層。相對兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，三層架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)規(guī)模更大，傳輸距離更遠(yuǎn)，網(wǎng)絡(luò)可拓展性更強(qiáng)。

交換機(jī)的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

有些規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中，如果交換機(jī)分配不合理，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)卡頓或掉線，甚至造成系統(tǒng)癱瘓。所以合理的選擇和分配接入層、匯聚層、核心層交換機(jī)至關(guān)重要，而選擇交換機(jī)的核心，在于品牌、及交換機(jī)本身的參數(shù)。

一、接入層交換機(jī)

對于接入層交換機(jī)的使用，如果項(xiàng)目本身不是很大的話，可以使用一些傻瓜交換機(jī)即可，一般項(xiàng)目中使用百兆交換機(jī)較多，一個(gè)百兆交換機(jī)帶機(jī)量不要超過8個(gè)，8路以上攝像機(jī)需采用千兆上聯(lián)交換機(jī)。

二、匯聚層交換機(jī)的選擇

匯聚層承上啟下，壓力較大，需要考慮同時(shí)處理的監(jiān)控查看的帶寬。

第一步、確定匯聚層交換機(jī)帶寬：如果1000路攝像機(jī)，匯聚層有8臺(tái)交換機(jī)的話，則每臺(tái)需要同時(shí)處理 125 只攝像機(jī)的 4M 碼流（125* 4M=500M），也就意味著匯聚層交換機(jī)需要支持同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)500M以上的交換容量。 這樣的話一般的千兆交換機(jī)可以說是比較充足的。

第二步： 確定匯聚層的交換機(jī)的背板帶寬：一個(gè)16口的千兆交換機(jī)，我們?yōu)榱吮ＷC帶寬充足，則交換機(jī)背板帶寬要求為：

（16*1000M*2）/1000=32Gbps 的背板帶寬。

第三步： 確定包轉(zhuǎn)發(fā)率：一個(gè) 1000M 口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為 1.488Mpps/s，匯聚層下接則匯聚層的交換機(jī)交換速率為：16*1.488Mpps/s=23.44Mpps。

根據(jù)以上條件得出： 如果匯聚層選用16口的千兆交換機(jī)的話，則匯聚層需要滿足背板帶寬至少32Gbps，包轉(zhuǎn)發(fā)率至少23.44Mpps。

三、核心層交換機(jī)的選擇

核心交換機(jī)主要承擔(dān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)置功能，對交換能力、網(wǎng)路管理功能、穩(wěn)定性要求也更高。另外，因?yàn)榇鎯?chǔ)設(shè)備是在核心層上，需要考慮交換機(jī)的交換容量以及到核心鏈路的帶寬和高速轉(zhuǎn)發(fā)能力。所以要滿足以下條件：

第一步：帶寬：例如1000路監(jiān)控的帶寬至少為1000*4Mbps=4000Mbps，核心交換機(jī)建議選擇高帶寬的千兆或萬兆交換機(jī)，上聯(lián)端口為萬兆，才能使數(shù)據(jù)通暢。

第二步：背板帶寬：核心交換機(jī)如果有8個(gè)來自匯聚層的千兆接口、2個(gè)上聯(lián)的萬兆端口，以及4個(gè)可能接入其它的千兆端口，所以一共有12個(gè)千兆口與2個(gè)萬兆口會(huì)在使用，為了保證帶寬充足，則交換機(jī)背板帶寬要求為：

（12*1000M*2+2*10000*2）/1000=64Gbps的背板帶寬。

包轉(zhuǎn)發(fā)率：一個(gè)千兆口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps/s，一個(gè)萬兆口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps/s，為了保證能夠線速轉(zhuǎn)發(fā)，則至少會(huì)有12個(gè)千兆口與2個(gè)萬兆口，則核心交換機(jī)交換速率為：

12*1.488Mpps/s+2*14.88Mpps/s=47.56Mpps。

根據(jù)以上條件得出：當(dāng)有1000路攝像機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，核心層交換機(jī)至少需要滿足背板帶寬至少64Gbps，包轉(zhuǎn)發(fā)率至少47.56Mpps。

而在實(shí)際項(xiàng)目中，如果核心交換機(jī)的12個(gè)口都接滿載了設(shè)備的話，為了保證交換機(jī)不滿載、有擴(kuò)展性，我們最好是選用16口、或24口千兆接口、2個(gè)上聯(lián)的萬兆端口的核心交換機(jī)，則所需的背板帶寬與包轉(zhuǎn)發(fā)率更高。這樣交換機(jī)容量與包轉(zhuǎn)發(fā)率都是比較充足的，才能保證項(xiàng)目的數(shù)據(jù)高速交換。

交換機(jī)除了背板帶寬與包轉(zhuǎn)率性，它的性能影響因素還是挺多，例如可擴(kuò)展性、插槽數(shù)量、模塊類型、模塊冗余、路由冗余等。

還有一個(gè)重點(diǎn)的因素就是品牌，大品牌的交換機(jī)背板帶寬與包轉(zhuǎn)率可以通過數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，數(shù)據(jù)的真實(shí)性能直觀反映性能，有部分小的品牌的交換機(jī)包轉(zhuǎn)率與背板帶寬的數(shù)據(jù)虛高，無法真實(shí)反映性能。

所以我們在選擇交換機(jī)時(shí)，需要算下背板帶寬與包轉(zhuǎn)發(fā)率，尤其是上了規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控項(xiàng)目，才能保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、畫面不卡頓、圖像不中斷，減少故障的發(fā)生。
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