1. 首頁 > 生活百科 > >

弱電設計——核心交換機必掌握的6個基礎知識！

交換機吞吐量

弱電設計——核心交換機必掌握的6個基礎知識！

文章圖片

弱電設計——核心交換機必掌握的6個基礎知識！
核心交換機是構建網絡架構的核心樞紐設備 ， 通常部署在網絡的核心層 ， 承擔著高速數據轉發與網絡流量匯聚的關鍵任務 。
交換機的背板帶寬 ， 作為衡量其性能的核心指標 ， 也被稱作交換容量 。





在交換機的工作過程中 ， 各個端口之間的數據通信 ， 都需要借助背板來完成 ， 一旦數據流量超過背板帶寬的承載能力 ， 就會出現數據擁堵、傳輸延遲等問題 。 因此 ， 背板帶寬成為了影響端口間并發通信效率的關鍵因素 ， 直接關系到交換機的整體性能和網絡運行的穩定性 。
帶寬越大 ， 提供給各端口的可用帶寬越大 ， 數據交換速度越大；帶寬越小 ， 給各端口提供的可用帶寬越小 ， 數據 交換速度也就越慢 。 也就是說 ， 背板帶寬決定著交換機的數據處理能力 ， 背板帶寬越高 ， 所能處理數據的能力就越強 。 若欲實現網絡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=端口數量×端口速率×2
提示：對于三層交換機而言 ， 只有轉發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 。
網絡中的數據是由一個個數據包組成 ， 對每個數據包的處理要消耗資源 。 轉發速率（也稱吞吐量）是指在不丟包的情況下 ， 單位時間內通過的數據包數量 。 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 ， 標志著交換機的具體性能 。 如果吞吐量太小 ， 就會成為網絡瓶頸 ， 給整個網絡的傳輸效率帶來負面影響 。 交換機應當能夠實現線速交換 ， 即交換速率達到傳輸線上的數據傳輸速度 ， 從而最大限度地消除交換瓶頸 。 對于三層核心交換機而言 ， 若欲實現網絡的無阻塞傳輸 ， 這個速率能≤標稱二層包轉發速率和速率能≤標稱三層包轉發速率 ， 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
【弱電設計——核心交換機必掌握的6個基礎知識！】吞吐量（Mpps）=萬兆位端口數量×14.88 Mpps+千兆位端口數量×1.488 Mpps+百兆位端口數量×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當為 261.8 Mpps（176×1.488 Mpps=261.8 Mpps） ， 才是真正的無阻塞結構設計 。





那么 ， 1.488Mpps是怎么得到的呢?
包轉發線速的衡量標準是以單位時間內發送64byte的數據包(最小包)的個數作為計算基準的 。 對于千兆以太網來說 ， 計算方法如下：1 ， 000 ， 000 ， 000bps/8bit/(64+8+12)byte=1488095pps 說明：當以太網幀為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端口在轉發64byte包時的包轉 發率為1.488Mpps 。 快速以太網的統速端口包轉發率正好為千兆以太網的十分之一 ， 為148.8kpps 。
對于萬兆以太網 ， 一個線速端口的包轉發率為14.88Mpps 。
對于千兆以太網 ， 一個線速端口的包轉發率為1.488Mpps 。
對于快速以太網 ， 一個線速端口的包轉發率為0.1488Mpps 。
這個數據我們能用就行 。
所以說 ， 如果能滿足上面三個條件（背板帶寬、包轉發率）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 ， 因為后者是個設計值 ， 測試很困難的并且意義不是很大 。





可擴展性應當包括兩個方面：
1、插槽數量：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量是一定的 ， 因此插槽數量也就從根本上決定著交換機所能容納的端口數量 。 另外 ， 所有功能模塊(如超級引擎模塊、IP語音模塊、 擴展服務模塊、網絡監控模塊、安全服務模塊等)都需要占用一個插槽 ， 因此插槽數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 。 僅以局域網接口模塊為例 ， 就應當包括RJ-45模塊、GBIC模塊、SFP模塊、10Gbps模塊等 ， 以適 應大中型網絡中復雜環境和網絡應用的需求 。
第四層交換用于實現對網絡服務的快速訪問 。 在四層交換中 ， 決定傳輸的依據不僅僅是MAC地址(第二層網橋)或源/目標地址(第三層路由) ， 而且包括 TCP /UDP(第四層)應用端口號 ， 被設計用于高速Intranet應用 。 四層交換除了負載均衡功能外 ， 還支持基于應用類型和用戶ID的傳輸流控制功能 。 此 外 ， 四層交換機直接安放在服務器前端 ， 它了解應用會話內容和用戶權限 ， 因而使它成為防止非授權訪問服務器的理想平
冗余能力是網絡安全運行的保證 。 任何廠商都不能保證其產品在運行的過程中不發生故障 。 而故障發生時能否迅速切換就取決于設備的冗余能力 。 對于核心交換機而 言 ， 重要部件都應當擁有冗余能力 ， 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絡穩定運行 。
利用HSRP、VRRP協議保證核心設備的負荷分擔和熱備份 ， 在核心交換機和雙匯聚交換機中的某臺交換機出現故障時 ， 三層路由設備和虛擬網關能夠快速切換 ， 實現雙線路的冗余備份 ， 保證整網穩定性 。

    推薦閱讀