交換機(jī)小編給大家普及一下交換機(jī)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，“交換機(jī)的背板容量、交換機(jī)容量和包轉(zhuǎn)發(fā)能力有什么區(qū)別呢？

”背板容量指的是背板整個(gè)的交換容量，交換容量指cpu的交換容量，包轉(zhuǎn)發(fā)指的是三層轉(zhuǎn)發(fā)的容量。1、交換機(jī)背板帶寬是指交換機(jī)的背板帶寬，是交換機(jī)接口處理器或接口卡和數(shù)；（1）共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)依賴中心交換引擎來(lái)提供；（2）交叉總線結(jié)構(gòu)，它可在端口間建立直接的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連；（3）混合交叉總線結(jié)構(gòu)，這是一種混合交叉總線實(shí)現(xiàn)方；這是我們購(gòu)買交接機(jī)最佳性能的要求。

一、交換機(jī)背板帶寬

交換機(jī)的背板帶寬，是交換機(jī)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。背板帶寬標(biāo)志了交換機(jī)總的數(shù)據(jù)交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬，一般的交換機(jī)的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一臺(tái)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)，但同時(shí)設(shè)計(jì)成本也會(huì)越高。 背板帶寬資源的利用率與交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。目前交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：

一是共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)依賴中心交換引擎來(lái)提供全端口的高性能連接，由核心引擎檢查每個(gè)輸入包以決定路由。這種方法需要很大的內(nèi)存帶寬、很高的管理費(fèi)用，尤其是隨著交換機(jī)端口的增加，中央內(nèi)存的價(jià)格會(huì)很高，因而交換機(jī)內(nèi)核成為性能實(shí)現(xiàn)的瓶頸；

二是交叉總線結(jié)構(gòu)，它可在端口間建立直接的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，這對(duì)于單點(diǎn)傳輸性能很好，但不適合多點(diǎn)傳輸；

三是混合交叉總線結(jié)構(gòu)，這是一種混合交叉總線實(shí)現(xiàn)方式，它的設(shè)計(jì)思路是，將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過(guò)一條高性能的總線連接。其優(yōu)點(diǎn)是減少了交叉總線數(shù)，降低了成本，減少了總線爭(zhēng)用；但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。

我們購(gòu)買交接機(jī)最佳性能，就是要求這款交換機(jī)做到了線性無(wú)阻塞傳輸。我們?nèi)绾稳タ疾煲粋€(gè)交換機(jī)的背板帶寬是否夠用呢?如何去確定你買的交換機(jī)設(shè)計(jì)是否合理，存在阻塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)呢？顯然，通過(guò)估算的方法是沒(méi)有用的，小編認(rèn)為應(yīng)該從兩個(gè)方面來(lái)考慮:

1、所有端口容量X端口數(shù)量之和的2倍應(yīng)該小于背板帶寬，可實(shí)現(xiàn)全雙工無(wú)阻塞交換，證明交換機(jī)具有發(fā)揮最大數(shù)據(jù)交換性能的條件。

2、滿配置吞吐量(Mbps)=滿配置GE端口數(shù)×1.488Mpps，其中1個(gè)千兆端口在包長(zhǎng)為64字節(jié)時(shí)的理論吞吐量為1.488Mpps。例如，一臺(tái)最多可以提供64個(gè)千兆端口的交換機(jī)，其滿配置吞吐量應(yīng)達(dá)到 64×1.488Mpps = 95.2Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時(shí)，提供無(wú)阻塞的包交換。如果一臺(tái)交換機(jī)最多能夠提供176個(gè)千兆端口，而宣稱的吞吐量為不到261.8Mpps(176 x 1.488Mpps = 261.8)，那么用戶有理由認(rèn)為該交換機(jī)采用的是有阻塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一般是兩者都滿足的交換機(jī)才是合格的交換機(jī)。

背板相對(duì)大，吞吐量相對(duì)小的交換機(jī)，除了保留了升級(jí)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(wèn)題;背板相對(duì)小。吞吐量相對(duì)大的交換機(jī)，整體性能比較高。不過(guò)背板帶寬是可以相信廠家的宣傳的，可吞吐量是無(wú)法相信廠家的宣傳的，因?yàn)楹笳呤莻€(gè)設(shè)計(jì)值，測(cè)試很困難的并且意義不是很大。交換機(jī)的背版速率一般是：Mbps,指的是第二層，對(duì)于三層以上的交換才采用Mpps。

二、如何計(jì)算交換機(jī)背板帶寬？

交換機(jī)的背板帶寬，是交換機(jī)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。背板帶寬標(biāo)志了交換機(jī)總的數(shù)據(jù)交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬，一般的交換機(jī)的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一臺(tái)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)，但同時(shí)設(shè)計(jì)成本也會(huì)越高。

1）線速的背板帶寬

考察交換機(jī)上所有端口能提供的總帶寬。計(jì)算公式為端口數(shù)*相應(yīng)端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬≤標(biāo)稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。

2）第二層包轉(zhuǎn)發(fā)線速

第二層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計(jì)算方法，如果這個(gè)速率能≤標(biāo)稱二層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機(jī)在做第二層交換的時(shí)候可以做到線速。

3）第三層包轉(zhuǎn)發(fā)線速

第三層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計(jì)算方法，如果這個(gè)速率能≤標(biāo)稱三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機(jī)在做第三層交換的時(shí)候可以做到線速。 那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?

包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包（最小包）的個(gè)數(shù)作為計(jì)算基準(zhǔn)的。對(duì)于千兆以太網(wǎng)來(lái)說(shuō)，計(jì)算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 說(shuō)明：當(dāng)以太網(wǎng)幀為64byte時(shí)，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開(kāi)銷。故一個(gè)線速的千兆以太網(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)64byte包時(shí)的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps。快速以太網(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一，為148.8kpps。

*對(duì)于萬(wàn)兆以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps。

*對(duì)于千兆以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps。

*對(duì)于快速以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488Mpps。

*對(duì)于OC－12的POS端口，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.17Mpps。

*對(duì)于OC－48的POS端口，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為468MppS。

所以說(shuō)，如果能滿足上面三個(gè)條件，那么我們就說(shuō)這款交換機(jī)真正做到了線性無(wú)阻塞;背板帶寬資源的利用率與交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。

目前交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：一是共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)依賴中心交換引擎來(lái)提供全端口的高性能連接，由核心引擎檢查每個(gè)輸入包以決定路由。這種方法需要很大的內(nèi)存帶寬、很高的管理費(fèi)用，尤其是隨著交換機(jī)端口的增加，中央內(nèi)存的價(jià)格會(huì)很高，因而交換機(jī)內(nèi)核成為性能實(shí)現(xiàn)的瓶頸；二是交叉總線結(jié)構(gòu)，它可在端口間建立直接的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，這對(duì)于單點(diǎn)傳輸性能很好，但不適合多點(diǎn)傳輸；三是混合交叉總線結(jié)構(gòu)，這是一種混合交叉總線實(shí)現(xiàn)方式，它的設(shè)計(jì)思路是，將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過(guò)一條高性能的總線連接。其優(yōu)點(diǎn)是減少了交叉總線數(shù)，降低了成本，減少了總線爭(zhēng)用；但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。“目前，背板都采用無(wú)源設(shè)計(jì)。

背板總線技術(shù)主要有三種：LVDS、LVTDL、GLT等。對(duì)于如2.5Gbit/s和2.5Gbit/s以下中低速系統(tǒng)，由于系統(tǒng)容量不是非常大，系統(tǒng)的瓶頸不在背板總線，所以對(duì)背板總線速率沒(méi)有嚴(yán)格要求，一般采用LVTDL或GLT技術(shù)，背板總線為77Mbit/s或38Mbit/s，如此已經(jīng)完全滿足系統(tǒng)的要求。倘若采用LVDS（低壓差分信號(hào)）技術(shù)使背板總線速率提高到622Mbit/s，除了方便背板布線外對(duì)系統(tǒng)幾乎沒(méi)有優(yōu)化作用。對(duì)于高速通信系統(tǒng)，如10Gbit/s或其以上設(shè)備，由于系統(tǒng)速率和交叉容量非常高，對(duì)背板總線的速率和布線提出了更高的要求，所以一般采用LVDS技術(shù)。目前業(yè)界的背板速率一般為622Mbit/s或者777Mbit/s。”

三、交換容量是指什么？轉(zhuǎn)發(fā)率是指什么？

H3C低端LSW交換均采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式，交換容量的大小由緩存（BUFFER）的位寬及其總線頻率決定。即，交換容量＝緩存位寬*緩存總線頻率=96*133=12.8Gbps

背板帶寬、引擎轉(zhuǎn)發(fā)性能（交換容量、轉(zhuǎn)發(fā)能力）

1、背板帶寬

只有模塊交換機(jī)（擁有可擴(kuò)展插槽，可靈活改變端口數(shù)量）才有這個(gè)概念，固定端口交換機(jī)是沒(méi)有這個(gè)概念的，并且固定端口交換機(jī)的背板容量和交換容量大小是相等的。背板帶寬決定了各板卡（包括可擴(kuò)展插槽中尚未安裝的板卡）與交換引擎間連接帶寬的最高上限。由于模塊化交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)不同，背板帶寬并不能完全有效代表交換機(jī)的真正性能。固定端口交換機(jī)不存在背板帶寬這個(gè)概念。

2、交換引擎的轉(zhuǎn)發(fā)性能 (交換容量、轉(zhuǎn)發(fā)能力）

由于交換引擎是作為模塊化交換機(jī)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的核心，所以這一指標(biāo)能夠真實(shí)反映交換機(jī)的性能。對(duì)于固定端口交換機(jī)，交換引擎和網(wǎng)絡(luò)接口模板是一體的，所以廠家提供的轉(zhuǎn)發(fā)性能參數(shù)就是交換引擎的轉(zhuǎn)發(fā)性能，這一指標(biāo)是決定交換機(jī)性能的關(guān)鍵。支持第三層交換的設(shè)備會(huì)分別提供第二層轉(zhuǎn)發(fā)速率和第三層轉(zhuǎn)發(fā)速率，一般二層能力用bps，三層能力用pps，采用不同體系結(jié)構(gòu)的模塊化交換機(jī)，這兩個(gè)參數(shù)的意義是不同的。但是，對(duì)于一般的局域網(wǎng)用戶而言，只關(guān)心這兩個(gè)指標(biāo)就可以了，它是決定該系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。對(duì)于大型園區(qū)網(wǎng)和城域網(wǎng)用戶，討論交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和第三層優(yōu)化算法是有意義的。

3、PPS是如何計(jì)算的:

我們知道1個(gè)千兆端口的線速(包轉(zhuǎn)發(fā)率是1.4881MPPS,百兆端口的線速包轉(zhuǎn)發(fā)率是0.14881MPPS，這是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但是如何得來(lái)的呢？具體的數(shù)據(jù)包在傳輸過(guò)程中會(huì)在每個(gè)包的前面加上64個(gè)（前導(dǎo)符）preamble也就是一個(gè)64個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)包，原本只有512個(gè)bit,但在傳輸過(guò)程中實(shí)際上會(huì)有512+64+96(96bit 幀間隙)=672bit,也就是這時(shí)一個(gè)數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度實(shí)際上是有672bit的 千兆端口線速包轉(zhuǎn)發(fā)率=1000Mbps/672=1.488095Mpps，約等于1.4881Mpps,百兆除于10為0.14881Mpps 設(shè)備選型時(shí)需要注意的幾個(gè)方面：線速只能作為一個(gè)參考，絕大多數(shù)情況下端口實(shí)際速率不會(huì)達(dá)到線速；主頻高點(diǎn)沒(méi)有壞處，但是CPU在一般業(yè)務(wù)中的實(shí)際占用率是個(gè)很重要的指標(biāo)。