核心交換機六個基礎(chǔ)知識

一、背板帶寬

背板帶寬也稱交換容量，是交換機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。若欲實現(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。

計算公式如下

背板帶寬=端口數(shù)量×端口速率×2

提示：對于三層交換機而言，只有轉(zhuǎn)發(fā)速率和背板帶寬都達到最低要求，才是合格的交換機，二者缺一不可。

例如，

如何一款交換機有24個端口，

背板帶寬=24*1000*2/1000=48Gbps。

二、二層三層的包轉(zhuǎn)發(fā)率

網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)是由一個個數(shù)據(jù)包組成，對每個數(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，是三層交換機最重要的一個參數(shù)，標志著交換機的具體性能。如果吞吐量太小，就會成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸，給整個網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率帶來負面影響。交換機應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)線速交換，即交換速率達到傳輸線上的數(shù)據(jù)傳輸速度，從而最大限度地消除交換瓶頸。對于三層核心交換機而言，若欲實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無阻塞傳輸，這個速率能≤標稱二層包轉(zhuǎn)發(fā)速率和速率能≤標稱三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機在做第二層和第三層交換的時候可以做到線速。

那么公式如下

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。

算出的吞吐如果小于你交換機的吞吐量的話，那就可以做到線速。

這里面萬兆位端口與百兆端口如果有就算上去，沒有就可以不用算。

對于一臺擁有24個千兆位端口的交換機而言，其滿配置吞吐量應(yīng)達到24×1.488 Mpps=35.71 Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時，實現(xiàn)無阻塞的包交換。同樣，如果一臺交換機最多能夠提供176個千兆位端口，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。

那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?

包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標準是以單位時間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包(最小包)的個數(shù)作為計算基準的。對于千兆以太網(wǎng)來說，計算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps 說明：當(dāng)以太網(wǎng)幀為64byte時，需考慮 8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。故一個線速的千兆以太網(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)64byte包時的包轉(zhuǎn) 發(fā)率為1.488Mpps?？焖僖蕴W(wǎng)的統(tǒng)速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一，為148.8kpps。

對于萬兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps。

對于千兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps。

對于快速以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488Mpps。

這個數(shù)據(jù)我們能用就行。

所以說，如果能滿足上面三個條件（背板帶寬、包轉(zhuǎn)發(fā)率）那么我們就說這款核心交換機真正做到了線性無阻塞。

一般是兩者都滿足的交換機才是合格的交換機。

背板相對大，吞吐量相對小的交換機，除了保留了升級擴展的能力外就是軟件效率/專用芯片電路設(shè)計有問題;背板相對小。吞吐量相對大的交換機，整體性能比較高。不過背板帶寬是可以相信廠家的宣傳的，可吞吐量是無法相信廠家的宣傳的，因為后者是個設(shè)計值，測試很困難的并且意義不是很大。

三、可擴展性

可擴展性應(yīng)當(dāng)包括兩個方面：

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所能容納的端口數(shù)量。另外，所有功能模塊(如超級引擎模塊、IP語音模塊、 擴展服務(wù)模塊、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控模塊、安全服務(wù)模塊等)都需要占用一個插槽，因此插槽數(shù)量也就從根本上決定著交換機的可擴展性。

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、 擴展功能模塊等)越多，交換機的可擴展性越強。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。

四、四層交換

第四層交換用于實現(xiàn)對網(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/目標地址(第三層路由)，而且包括 TCP /UDP(第四層)應(yīng)用端口號，被設(shè)計用于高速Intranet應(yīng)用。四層交換除了負載均衡功能外，還支持基于應(yīng)用類型和用戶ID的傳輸流控制功能。此 外，四層交換機直接安放在服務(wù)器前端，它了解應(yīng)用會話內(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

五、模塊冗余

冗余能力是網(wǎng)絡(luò)安全運行的保證。任何廠商都不能保證其產(chǎn)品在運行的過程中不發(fā)生故障。而故障發(fā)生時能否迅速切換就取決于設(shè)備的冗余能力。對于核心交換機而 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)定運行。

六、路由冗余

利用HSRP、VRRP協(xié)議保證核心設(shè)備的負荷分擔(dān)和熱備份，在核心交換機和雙匯聚交換機中的某臺交換機出現(xiàn)故障時，三層路由設(shè)備和虛擬網(wǎng)關(guān)能夠快速切換，實現(xiàn)雙線路的冗余備份，保證整網(wǎng)穩(wěn)定性。

審核編輯：劉清