交换机原理一、基本以太网1、以太网标准：以太网是Ethernet的意思，过去使用的是十兆标准，现在是百兆到桌面，千兆做干线。常见的标准有：10BASE-2细缆以太网10BASE-5粗缆以太网10BASE-T星型以太网100BASE-T快速以太网1000BASE-T千兆以太网2、接线标准星型以太网采用双绞线连接，双绞线是8芯，分四组，两芯一组绞在一起，故称双绞线。8芯双绞线只用其中4芯：1、2、3、6。常见接线方式有两种：568B接线规范：白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕12345678568A接线规范：白绿绿白橙蓝白蓝橙白棕棕12345678将568B的1和3对调，2和6对调，就得到568A。3、接线方法两边采用相同的接线方式叫做平接，两边采用不同的接线方式叫扭接。不同的设备之间连接，使用平接线；相同的设备连接使用扭接线。电脑、路由器与集线器、交换机连接时使用平接线。这是因为网线中的4条线，一对是输入，一对是输出，输入应该与输出对应。如果将1和3连接，2和4连接，相当于自己的输出送给自己的输入。这样可以使网卡进入工作状态，阻止空接口关闭，而影响有些程序的运行。二、交换机原理与应用1、冲突域和广播域交换机是根据网桥的原理发展起来的，学习交换机先认识两个概念：(1)冲突域：冲突域是数据必然发送到的区域。HUB是无智能的信号驱动器，有入必出，整个由HUB组成的网络是一个冲突域。交换机的一个接口下的网络是一个冲突域，所以交换机可以隔离冲突域。(2)广播域：广播数据时可以发送到的区域是一个广播域。交换机和集线器对广播帧是透明的，所以用交换机和HUB组成的网络是一个广播域。路由器的一个接口下的网络是一个广播域。所以路由器可以隔离广播域。2、交换机原理(1)端口地址表端口地址表记录了端口下包含主机的MAC地址。端口地址表是交换机上电后自动建立的，保存在RAM中，并且自动维护。交换机隔离广播域的原理是根据其端口地址表和转发决策决定的。(2)转发决策交换机的转发决策有三种操作：丢弃、转发和扩散。丢弃：当本端口下的主机访问已知本端口下的主机时丢弃。转发：当某端口下的主机访问已知某端口下的主机时转发。扩散：当某端口下的主机访问未知端口下的主机时要扩散。每个操作都要记录下发包端的MAC地址，以备其它主机的访问。(3)成存期：生成期是端口地址列表中表项的寿命。每个表项在建立后开始进行倒记时，每次发送数据都要刷新记时。对于长期不发送数据主机，其MAC地址的表项在生成其结束时删除。所以端口地地表记录的总是***活动的主机的MAC地址。交换机的重要参数解释我们通常从一些指标参数去评价一个交换机的性能，那么交换机有哪些重要参数呢？一般情况下有线速、背板带宽、吞吐量和包转发率等参数。什么是线速线速是指交换机的端口上每秒钟传输的bit数，单位为bps（bitpersecond，即每秒传输多少bit，一个bit也就是一个二进制数0或者1）。以我们常见的例子来说明的话，比如100M的网卡就是说的该网卡的网口线速为100Mbps；再比如安装的电信宽带是50M的宽带，说的是给我们开的端口线速度为50Mbps。要注意的是，不要把线速和文件传输速度混为一谈了。在电脑上进行文件下传时的速度计算是以字节（byte）而不是以比特（bit）为单位的，我们通常说传输速度可以达到2M每秒意思是2Mbyte/s，也即2MBps，大写的B表示Byte，小写的b表示bit。那么byte和bit的区别是什么呢？其实也很简单，1byte=8bit，也即8倍的关系。比如50M带宽的电信宽带，是指其线速是50Mbps，但其传输速度并不是50M，而是可以达到50M÷8=6.25MBps，当然这是理论值，实际使用过程中能做到满速传输的情况很少。什么是背板带宽交换机的背板带宽（BackplaneBandwidth），也称交换带宽，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。背板可以理解为交换机或路由器内部的一条数据总线，设备端口间的数据交换都在总线上传输。如果把一个网络比喻成一个交通系统的话，各个网络设备相当于不同的城市，而背板就好比一条连接了这个系统内所有城市的高速公路，各城市之间的交通流量都需要从该高速公路上通过。那背板带宽就是该高速公路的无阻碍交通流量，当然与实际高速公路上复杂的交通状况不同的是，在这里我们要假设高速公路上的车辆都是以恒定的速度在行驶。背板带宽是背板的物理属性，标志了交换机总的数据交换能力，也叫交换带宽，单位为Gbps(Gbitpersecond，即每秒传输多少Gbit的数据)，一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但相应的成本也会越高。什么是吞吐量吞吐量（也称为整机包转发率）是指网络、设备、端口或其他设施在单位时间内成功地传送数据的数量（以比特、字节等为测量单位），也就是说吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接收并转发的数据速率。吞吐量是一个极限指标，即网络设备在所有端口满配，并工作在端口的高线速的情况下的一个指标。如果仍然以前面提到的连接不同城市的高速公路交通系统来比喻的话，一台交换机的吞吐量相当于进出这个系统所有城市的交通流量之和，网络交换机公司用，也即交换机所有端口的双向（双工）包转发率之和。吞吐量的大小主要由网络设备的内外网口硬件，如何选择网络交换机，及程序算法的效率决定，尤其是程序算法，对于像需要进行大量运算的设备来说，算法的低效率会使通信量大打折扣。吞吐量和带宽有什么区别吞吐量和带宽是很容易搞混的概念，虽然两者的单位都是Mbps，但两者的含义从各自的英文名称就可以看出差别——吞吐量（throughout），带宽（Maxnetbitrate）。当我们讨论通信链路的带宽时，一般是指链路上每秒所能传送的比特数，它取决于链路时钟速率和信道编码，在计算机网络中又称为线速，我们可以说以太网的带宽是50Mbps。但是我们需要区分链路上的可用带宽与实际链路中每秒所能传送的比特数（吞吐量），通常倾向于用“吞吐量”一词来表示一个系统的测试性能。这样因为实际传输中受各种低效率因素的影响，一段带宽为50Mbps的链路连接的一对节点可能只达到10Mbps的吞吐量。这就意味着，一个主机上的应用能够以10Mbps的速度向另外一个主机发送数据。什么是包转发率对于网络设备而言，除了吞吐量这个重要指标以外，报文转发率，也就是通常说的包转发率是衡量网络设备性能的另一个主要指标。包转发率一般是指以64字节数据包的全双工吞吐量，该指标既包括吞吐量指标，也涵盖了报文转发率指标。包转发率的含义是每秒钟内所转发的数据包的个数，单位为pps。即packetpersecond。这里的数据包packet和字节byte有个对应的关系，即1packet=64byte。为什么是64呢，这是对包的定义，网络中1个数据包包含64字节，这64个字节指的是单纯的数据。当然数据包在网络中的传输不是仅仅裸传数据包，还要给每个数据包加上8byte的帧头和12byte的帧间隙，因此每传输一个数据包就需要传输64812共84byte。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。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），24口千兆网络交换机，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，江门网络交换机，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。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。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。江门网络交换机-如何选择网络交换机-华思特(优质商家)由深圳市华思特科技有限公司提供。深圳市华思特科技有限公司（）为客户提供“机房建设,综合布线,智能安防,视频监控,网络集成等”等业务，公司拥有“华为,H3C,思科,DELL,联想,深信服,360等”等品牌。专注于网络工程等行业，在广东深圳有较高知名度。欢迎来电垂询，联系人：赖小姐。)