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安防监控网络中-交换机的背板带宽及包转发率算法详解

        交换机的背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的数据量。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为gbps，也叫交换带宽，一般的交换机的背板带宽从几gbps到上百gbps不等。同样，如果一台交换机能够提供176个千兆位端口，那么其吞吐量至少应当为261。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但同时设计成本也会越高。

一般来讲，计算方法如下:

1线速的背板带宽

考察交换机上所有端口能提供的总带宽。计算公式为端口数*相应端口速率*2全双工模式如果总带宽≤标称背板带宽，那么在背板带宽上是线速的。

2第二层包转发线速

第二层包转发率=千兆端口数量×1.488mpps+百兆端口数量*0.1488mpps+其余类型端口数*相应计算方法，如果这个速率能≤标称二层包转发速率，那么交换机在做第二层交换的时候可以做到线速。

3第三层包转发线速

第三层包转发率=千兆端口数量×1.488mpps+百兆端口数量*0.1488mpps+其余类型端口数*相应计算方法，如果这个速率能≤标称三层包转发速率，那么交换机在做第三层交换的时候可以做到线速。

那么，1.488mpps是怎么得到的呢?

包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64byte的数据包的个数作为计算基准的。对于千兆以太网来说，计算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/64＋8＋12byte=1,488,095pps 说明：当以太网帧为64byte时，需考虑8byte的帧头和12byte的帧间隙的固定开销。故一个线速的千兆以太网端口在转发64byte包时的包转发率为1.488mpps。s5700-li-bat电池交换机采用铅酸电池作为接入交换机备用电源，市电断电自动切换到电池供电，市电恢复后回切到市电供电并自动对电池进行充电。快速以太网的线速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一，为148.8kpps。

*对于万兆以太网，一个线速端口的包转发率为14.88mpps。

*对于千兆以太网，一个线速端口的包转发率为1.488mpps。

*对于快速以太网，一个线速端口的包转发率为0.1488mpps。

*对于oc－12端口，一个线速端口的包转发率为1.17mpps。

*对于oc－48端口，一个线速端口的包转发率为468mpps。

所以说，如果能满足上面三个条件，那么我们就说这款交换机真正做到了线性无阻塞

背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。目前交换机的内部结构主要有以下几种：一是共享内存结构，这种结构依赖中心交换引擎来提供全端口的连接，由-引擎检查每个输入包以决定路由。这种方法需要很大的内存带宽、-的管理费用，尤其是随着交换机端口的增加，中央内存的价格会-，因而交换机内核成为性能实现的瓶颈；转发速率也称吞吐量是指在不丢包的情况下，单位时间内通过的数据包数量。二是交叉总线结构，它可在端口间建立直接的点对点连接，这对于单点传输性能-，但不适合多点传输；三是混合交叉总线结构，这是一种混合交叉总线实现方式，它的设计思路是，将一体的交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵，中间通过一条的总线连接。其优点是减少了交叉总线数，降低了成本，减少了总线争用；但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。

非管理型交换机和管理型交换机有什么区别？

1、非管理型交换机

非管理型交换机，也称为非网管型交换机，它是一种工作在osi网络参考模型第二层数据链路层的网络交换设备。非管理型交换机的数据转发是基于mac地址的，它可以识别数据包中的mac地址，并根据其内部保存的mac地址表将数据发送到相应的端口初始状态，当mac地址表为空的时候，交换机会将数据广播到所有的端口。随着数据的发送和接受，逐步建立mac地址与端口的关系，并根据实际情况及时更新。非管理型交换机属于即插即用设备，不支持路由管理；多年来年轻人始终秉承“以客户为中心”的经营理念，用真诚朴实的态度认真对待每一位用户。不能划分vlan；由于不识别ip报头，所有节点只能划分到同一个子网中；非管理型交换机价格相对便宜，使用方便，适合用于设备内部网络，比如profinet各网络节点的数据交换。

2、管理型交换机

管理型交换机也称为网管型交换机，它是相对与非管理型交换机而言的。管理型交换机工作在osi网络参考模型的第三层网络层，支持vlan划分，支持路由功能，支持snmp协议简单网络管理协议，可以通过web来进行配置。能划分vlan是管理型交换机的特点之一。产品型号和外观产品特性和优势-的业务处理能力，多样的安全控制完善的二、三层组播协议，支持pimsm、pimdm、pimssm、mld、i-snooping，满足多终端高清视频监控和视频会议接入需求。vlan是英文virtual local area network的缩写，中文翻译为虚拟局域网。

通过划分vlan，可以将交换机所连接的局域网从逻辑上划分成不同的子网subnet，各子网之间不能直接通信，从而有效的隔离网络风暴，增强了网络的安全性。vlan还增加了网络管理的灵活性，只需要从软件上配置就可以更改设备所属网络，不需要物理连线上的更改。支持路由功能是管理型交换机的另一个特点。ce8860交换机提供高密度的100ge/40ge/25ge/10ge端口，支持丰富的数据中心特性和-的堆叠，帮助企业和运营商构建面向云计算时代的数据中心网络平台。路由功能可以分析报文中的-，并根据交换机内部的路由表进行数据转发，可以实现不同子网之间的数据交换。

管理型交换机相对非管理型交换机提供了更多的功能，价格也贵些。

二三层交换机的区别

***识别二层交换机二层交换机工作于osi模型的第二层(数据链路层)，故称为二层交换机。二层交换技术发展比较成熟，属数据链路层设备，可以识别数据包中的mac地址信息，根据mac地址进行转发，并将这些mac地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。产品规格组网应用园区网中的应用s6720-si可用于中小型园区网的接入或者汇聚，多速率2。

***识别三层交换机三层交换机就是具有部分路由功能的交换机，即二层交换技术+三层转发技术。三层交换机重要的用途是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为该目的服务，能够做到一次路由，多次转发。

对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而像路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。

***二层和三层交换机的区别功能：二层交换机基于mac地址访问，只做数据的转发，并且不能配置-；而三层交换机将二层交换技术和三层转发功能结合在一起，可配置不同vlan的-；同时，有线无线-融合突破了外置ac转发性能的瓶颈，从容面向高速无线时代。应用：二层交换机主要用于网络接入层和汇聚层，而三层交换机主要用于网络-层；

协议：二层交换机支持物理层和数据链路层协议，而三层交换机支持物理层、数据链路层及网络层协议。场景：二层交换机多用于小型局域网组网，其快速交换功能、多个接入端口为小型网络用户提供了很完善的解决方案；三层交换机则多用于中、大型局域网组网，可以有效加快数据转发。其中s5710-ei系列具有4个固定10gesfp+端口，通过上行扩展插卡可实现64×ge＋4×10ge，48×ge＋8×10ge，或56×ge＋6×10ge等不同端口组合，充分满足不同用户对带宽升级的实际需求，保护用户投资。