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。 

一般來講，計(jì)算方法如下: 

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。對于千兆以太網(wǎng)來說，計(jì)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(shí)，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。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?？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(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps。 
*對于千兆以太網(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。 
*對于OC－48的POS端口，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為4.68MppS。 

所以說，如果能滿足上面三個(gè)條件，那么我們就說這款交換機(jī)真正做到了線性無阻塞 

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)對點(diǎn)連接，這對于單點(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，減少了總線爭用；但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。


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如何考察交換機(jī)背板帶寬是否夠用

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。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)，但同時(shí)設(shè)計(jì)成本也會(huì)上去。

但是，我們?nèi)绾稳タ疾煲粋€(gè)交換機(jī)的背板帶寬是否夠用呢?顯然，通過估算的方法是沒有用的，我認(rèn)為應(yīng)該從兩個(gè)方面來考慮:
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)千兆端口在包長為64字節(jié)時(shí)的理論吞吐量為1.488Mpps。 例如，一臺最多可以提供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)，提供無阻塞的包交換。如果一臺交換機(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。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?yàn)楹笳呤莻€(gè)設(shè)計(jì)值，測試很困難的并且意義不是很大。
 
1.背板帶寬:指所有業(yè)務(wù)板與交換路由引擎之間總的通信帶寬(比較虛)
2.交換容量:對機(jī)箱式交換機(jī)而言,它表示某種引擎在某種機(jī)箱上所能發(fā)揮出來的最大交換能力

計(jì)算方式:

箱式的由引擎決定
低端的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
3.包轉(zhuǎn)發(fā)率:它是指每秒種交換機(jī)整機(jī)所能轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包數(shù)量,以太網(wǎng)以64字節(jié)的最小包為標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)然計(jì)算的時(shí)候要加上20字節(jié)的幀
計(jì)算方式:

對于1個(gè)全雙工1000Mbps接口達(dá)到線速時(shí)要求：轉(zhuǎn)發(fā)能力＝1000Mbps/((64+20)*8bit)＝1.488Mpps
對于1個(gè)全雙工100Mbps接口達(dá)到線速時(shí)要求：轉(zhuǎn)發(fā)能力＝100Mbps/((64+20)*8bit)＝0.149Mpps
例如:一臺8*100M/1*1000M口的交換機(jī)包轉(zhuǎn)發(fā)率為2.68M

4.端口容量:全雙工下是交換機(jī)端口容量的兩倍

計(jì)算方式:

端口容量＝2*（n*100Mbps+m*1000Mbps）（n：表示交換機(jī)有n個(gè)100M端口，m：表示交換機(jī)有m個(gè)1000M端口）
例如:一臺8*100M/1*1000M口的交換機(jī)端口容量為3.6G
 
核心交換機(jī)應(yīng)當(dāng)全部采用模塊化結(jié)構(gòu)，必須擁有相當(dāng)數(shù)量的插槽，具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力，以保護(hù)原由的投資。模塊化結(jié)構(gòu)擁有更強(qiáng)勁的性能、更大的靈活性和可擴(kuò)充性，可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)或者未來的需要選擇不同數(shù)量、不同速率和不同接口類型的模塊，以適應(yīng)千變?nèi)f化的網(wǎng)絡(luò)需求。

      可擴(kuò)展性應(yīng)當(dāng)包括兩個(gè)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(gè)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(jī)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(kuò)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(gè)插槽，因此插槽數(shù)量也就從根本上決定著交換機(jī)的可擴(kuò)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(kuò)展功能模塊等）越多，交換機(jī)的可擴(kuò)展性越強(qiáng)。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。

轉(zhuǎn)發(fā)速率

      網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)是由一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)包組成，對每個(gè)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(shí)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(jī)最重要的一個(gè)參數(shù)，標(biāo)志著交換機(jī)的具體性能。如果吞吐量太小，就會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸，給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率帶來負(fù)面影響。交 換機(jī)應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)線速交換，即交換速率達(dá)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。對于千兆位交換機(jī)而言，若欲實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無阻塞傳輸，要 求：

      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

      如果交換機(jī)標(biāo)稱的吞吐量大于或等于計(jì)算值，那么在三層交換時(shí)應(yīng)當(dāng)可以達(dá)到線速。其中，1個(gè)萬兆位端口在包長為64 B時(shí)的理論吞吐量為14.88 Mpps， 1個(gè)千兆位端口在包長為64 B時(shí)的理論吞吐量為1.488 Mpps， 1個(gè)百兆位端口在包長為64 B時(shí)的理論吞吐量為0.1488 Mpps。那么這些數(shù)值是如何得到的呢？

      事實(shí)上，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64 B的數(shù)據(jù)包（最小包）的個(gè)數(shù)作為計(jì)算基準(zhǔn)的。以千兆位以太網(wǎng)端口為例，其計(jì)算方法如下：

      1,000,000,000 bps/8 bit/ (64+8+12) B =1,488,095 pps

      以太網(wǎng)幀為64 B時(shí)，需考慮8 B的幀頭和12 B的幀間隙的固定開銷。由此可見，線速的千兆位以太網(wǎng)端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488 Mpps。萬兆位以太網(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率，正好為千兆位以太網(wǎng)的10倍，即14.88 Mpps；而快速以太網(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率，則為千兆位以太網(wǎng)的十分之一，即0.1488 Mpps。

      例如，對于一臺擁有24個(gè)千兆位端口的交換機(jī)而言，其滿配置吞吐量應(yīng)達(dá)到8×1.488 Mpps=35.71 Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時(shí)，實(shí)現(xiàn)無阻塞的包交換。同樣，如果一臺交換機(jī)最多能夠提供176個(gè)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(jì)。

背板帶寬

      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，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(shí)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(jī)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(qiáng)。因此，背板帶寬越大越好，特別是對那些匯聚 層交換機(jī)和中心交換機(jī)而言。若欲實(shí)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。其計(jì)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(jī)而言，只有轉(zhuǎn)發(fā)速率和背板帶寬都達(dá)到最低要求，才是合格的交換機(jī)，二者缺一不可。

四層交換

      第四層交換用于實(shí)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(biāo)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(jì)用于高速Intranet應(yīng)用。四層交換除了負(fù)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(jī)直接安放在服務(wù)器前端，它了解應(yīng)用會(huì)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)器的理想平臺。

模塊冗余

      冗余能力是網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行的保證。任何廠商都不能保證其產(chǎn)品在運(yùn)行的過程中不發(fā)生故障。而故障發(fā)生時(shí)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(jī)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(yùn)行。

路由冗余

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