安防监控网络中核心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。该交换机百兆口与接入层交换机相连，千兆口与监控中心核心层交换机相连。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＋12）byte=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。用户类防攻击涉及DHCP、IP/MAC欺骗、DHCPrequestflood、改变DHCPCHADDR值等等。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。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，由核心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、很高的管理费用，尤其是随着交换机端口的增加，***内存的价格会很高，因而交换机内核成为性能实现的瓶颈；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很好，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。因为即使相同参数的交换机，这几个品牌的交换机数据处理能力也比杂牌的要强很多。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。网络监控中，交换机如何选择案例：有个园区网，500多个高清摄像机，码流3~4兆，网络结构分接入层-汇聚层-核心层。存储在汇聚层，每个汇聚层对应170个摄像机。问题：问题：如何选择产品、原因。百兆与千兆的差别。影响图像在网络中传输的原因有哪些？哪些是与交换机相关。背板带宽所有端口容量X端口数量之和的2倍应该小于背板带宽，可实现全双工无阻塞的线速交换，证明交换机具有发挥数据交换性能的条件。例如：一台可以提供48个千兆端口的交换机，其满配置容量应达到48×2G×2=192Gbps，才能够确保在所有端口均在全双工时，提供无阻塞的线速包交换。包转发率满配置包转发率(Mbps)=满配置GE端口数×1.488Mpps满配置百兆端口数×0.1488Mpps，其中1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为1.488Mpps。例如：如果一台交换机能够提供24个千兆端口，而宣称的包转发率不到35.71Mpps(24x1.488Mpps=35.71)，那么就有理由认为该交换机采用的是有阻塞的结构设计。一般是两者都满足的交换机才是合格的交换机背板相对大，吞吐量相对小的交换机，除了保留了升级扩展的能力外就是软件效率/专用芯片电路设计有问题；背板相对小，吞吐量相对大的交换机，整体性能比较高。摄像机码流影响清晰度的因素，通常是视频传输的码流设定（包含了编码发送及接收设备的编解能力等），这是前端摄象机的性能，与网络无关。通常用户认为清晰度不高，认为是网络原因造成的想法实际是个误区。一根千兆链路能够支持数据传输计算：码流：4Mbps接入：24*4=96Mbpslt;1000Mbpslt;4435.2Mbps汇聚：170*4=680Mbpslt;1000Mbpslt;4435.2Mbps接入交换机接入层交换机，主要考虑到接入到汇聚之间的链路带宽。S7700作为新一代智能交换机采用了全新的硬件平台，前后及左后风道散热整机架构，提升能效比。也即交换机的上联链路容量需要大于同时容纳的摄象机数*码率。这样视频实时录像就没有问题，但是如果有用户在实时看到录像，就还需要考虑到这个带宽，每个用户查看一个视频占用的带宽就是4M，如果一个接入交换机的每个摄象机都有一个人在看，就需要摄象机数*码率*（1N）的带宽，24*4*（11）=128M汇聚交换机在汇聚层需要同时处理170只摄象机的3-4M码流（170*4M=680M），也就意味着汇聚层交换机需要支持同时转发680M以上的交换容量。一般存储都接在汇聚上，所以视频录像是线速转发。但要考虑到实时查看监控的带宽，每个连接占用4M，一条1000M的链路可以支持250个摄像头被调试调用。每台接入交换机接24个摄像头。250/24，相当于网络可以承受每个摄像头同时有10位用户在实时查看的压力。核心交换机核心交换机，需要考虑交换容量以及到汇聚的链路带宽，因为存储是放置在汇聚层的，所以核心交换机没有视频录像的压力，即只要考虑同时多少人看多少路视频。绿色常亮：表示已选择Status模式（默认模式），默认模式下业务接口指示灯正在指示接口链路连接。假设该案内，同时有10人监看，每人看16路视频，即交换容量需要大于10*16*4=640M，基本不用考虑。在局域网内的视频监控进行交换机选择时，接入层和汇聚层交换机的选择通常只需要考虑交换容量的因素就够了。因为用户通常都是通过核心交换机连接并获取视频的。3az（EnergyEfficientEthernet能效以太网），提供端口低耗电闲置模式，大幅度降低功耗。交换机选择的***在局域网内的视频监控进行交换机选择时，因为主要压力是在汇聚层交换机，汇聚层交换机既要承担监控存储的流量，还要承担实时查看调用监控的压力。所以选择适用的汇聚交换机显得非常重要。对于接入交换机来说，下联口接摄像头的端口百兆/千兆没有本质的区别，但是上联必须是千兆。交换机四种组网方式，一文了解清楚一、小型网络接入的用户在100左右的为中小型企业网。这里面涉及到一个问题，很多朋友问到过，100路网络需要使用核心交换机吗？基本在50路以下无需用核心交换机，二层交换机加路由器即可，而100路监控属于一个中小型的网络，他的网络承担压力不大，也不小，随时可能会有数据卡顿的情况发生。核心交换机一般都是为三层交换机，具有路由及vlan划分等一些网管功能。三层核心交换机通过使用硬件机构实现了IP的路由功能，其优化的路由软件使得路由过程效率提高，解决了传统路由器软件路由的速度问题。1x认证、Portal认证，实现用户策略（VLAN、QoS、***）的动态下发。三层核心交换机还有重要的作用就是在保证速度率的情况下连接子网。另外也具有很好的扩展性，由于预留了各种扩展模块接口，后续如有设备添加，不需要对原来的网络布局和原来的设备进行改动就可以直接扩充设备，保护了原有的***。在此方案中，把各个办公室划分为***的vlan并设置一个单独的子网，使用2层交换机来进行接入层，使用中型3层交换机作为核心交换设备来在各个子网间进行数据转发，防火墙运行转换后连接到互联网；每个2层交换机接入12个左右个用户，并把中型3层交换机的每个接口都设置到不同的vlan之间去，这样做的目的是使各个办公室之间的数据不互相干扰，相应也就提高了每个办公室的上网速度；每个办公室之间的数据都是通过中型3层交换机进行3层转发的，因为交换机的线速转发性能，办公室之间的数据交换并不会出现丢包现象。今天我将会带领大家学习一下华为的业界25GE接入TOR交换机CE8860。上图中的2层交换机建议使用具有16个100M以太网接口或者更多接口的交换机，当然，如果是监控摄像机码率比较高的话，100M交换机估计不行。该组网方案中并没有出现汇聚层的设备，因为网络的规模太小，就没有必要了。二、中型企业网络我们把接入用户规模在300-800的企业网称为中小型企业网，网络一旦规模大了，就不好管理了，就不能使用原理的小型网络的组网方式了。随着网络中用户数量的增加，我们仍然使用2层交换机作为纯粹的接入设备，在图中增加一种设备（2层汇聚交换机）来进行汇聚。这里面我们来补充下汇聚层的作用：汇聚层，是多台接入层交换机的汇聚点，它必须能够处理来自接入层设备的所有通信量，并提供到核心层的上行链路，因此汇聚层交换机与接入层交换机比较，需要更高的性能，更少的接口和更高的交换速率。汇聚层主要承担的基本功能有：1、汇聚接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发和交换；2、根据接入层的用户流量，进行本地路由、过滤、流量均衡、QoS优先级管理，以及安全机制，IP地址转换、组播管理等处理；3、根据处理结果将用户流量转发到核心交换层或在本地进行路由处理；4、完成各种协议的转换（如路由的汇总和重新发布等），以保证核心层连接运行不同的协议的区域。在2层汇聚交换机与3层交换机之间采用千兆线路进行连接，这样作可以避免由于在网络中数据经过的设备数量增加，为了不导致网络中的数据交换产生较大的延迟。2层汇聚交换机应该具备众多的100M以太网接口（可汇聚多个2层交换机）和多个千兆以太网接口（提供高速上连能力）。产品型号和外观S3700系列交换机包括如下款型：产品特性和优势强大的多业务支持能力S3700支持MCE功能，实现了不同虚拟通道用户在同一台设备上的隔离，有效解决用户数据安全问题，同时降低用户***成本。该交换机应该支持全线速转发，支持IEEE802.1q、端口聚合（Trunk）、端口速率控制、优先级队列管理等功能，以满足各种接入场合下的特殊要求。比较小型企业网的组网方案与中型来说，可以看到，网络只是添加了几台汇聚层的2层交换机和接入层几台交换机，以前的设备都仍然可以使用，因此网络升级的费用相对来说不高。核心层：核心交换机是整个数字监控系统的核心，下联为汇聚交换机，上联视频监控平台，存储服务器，数字矩阵等设备，建议选择三层全千兆核心交换机。在实际企业中，企业网络会随着用户数量的增加而需要重新规划，那么这种升级方式就使用的比较多。三、中大型企业网络对于用户数量超过1000但是少于3000的企业网络，我们的组网方案为：首先看这个网络拓扑图看拟有点复杂，但仔细分析它也是与上面的中型网络原理一样，随着网络规模的进一步扩大，只使用一台3层交换机作为网络核心交换可能会降低网络的处理性能，压力过大，会存在一些资源不足的问题。所有用户产生的流量都会到达这台设备，那么它需要处理的协议数据报数量也就非常庞大，因此如果对于这样规模的网络如果还只使用一台核心设备，那么其CPU将会非常繁忙，在应答用户的数据时延迟必然加大，给用户的感觉就是网络的速度好象变慢了。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。因此，需要增加一个3层交换机来分担这种压力，这就是网络中出现多个3层交换机的原因。在3层交换机之间的连接上，可以把多个千兆链路聚合后形成1个更高速率的连接，这样，在多个3层交换机之间并不会导致数据阻塞，仍然保持了网络的高速交换特性。四、大型网络组网如果用户的数量超过了5000，我们将其***为大型企业网。对于这样大规模的网络，如果采用多台（比如超过4台）3层交换机作为核心设备，那就会加大网络数据交换的延迟（可能有些数据需要经过所有的3层交换机，再算上经过2层接入交换机以及2层汇聚交换机的延迟，将导致数据转发延迟过大，从而导致网络速度的下降）。92T集群带宽，4us低跨框时延，助力客户组建高性能、高可靠、低时延的数据中心网络。所以，需要引入大型交换设备（核心交换机或者核心路由器）来减少数据经过设备的数量。核心交换机(或者核心路由器)的功能一般都非常强大，因此可以将它直接与互联网相连接，如果企业网需要非常高的安全性，当然也可以在核心交换机与互联网之间使用专门的防火墙设备。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。汇聚层可以采用S7700、S6700、S5700、S3700系列交换机。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。■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IP地址；一、背板带宽背板带宽也称交换容量，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，就像是立交桥所拥有的车道的总和。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IP地址；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核心层；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。S5730S-EI提供链路聚合特性，支持LACP协议，可以为服务器提供多条链路接入，实现链路带宽提升和链路备份。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。)