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。产品外观产品特性和优势更多的端口组合S5700-EI支持多种上行扩展插卡，提供高密度的GE/10GE上行接口。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。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。该系列交换机支持完全自定义流量的转发模式、转发行为和查找算法。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。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高性能连接，由核心引擎检查每个输入包以决定路由。S7700支持硬件CPU通道队列，防火墙功能模块，在汇聚层为企业业务增加安全保障，保护企业核心免受攻击与各种安全威胁。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，中间通过一条高性能的总线连接。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。

交换机与交换机之间连接用五类线还是六类线？

根据网线的分类来说，所有的网线在外皮上都有种类标识，CAT5 CAT5E 分别代表了五类线超五类线，也就是我们说的百兆网线；CAT6 CAT6A 则代表了六类线和超六类线也就是千兆网线，其实千兆也可以用超五类线，只是我们推荐用6类线，因为线的优劣性能各不一样，千兆用超5类线不是很***。针对不同用户的应用需求，提供了灵活可配的标准节能、基本节能、深度节能三种节能模式，是业界支持整机休眠的交换机设备。

在使用上，其实千兆网线和百兆网线是没什么区别的，千兆网线完全兼容百兆网络，当然，百兆网线的传输速率没有千兆的高，所以不能向上兼容。在实际施工中，选择DLINK、TP-LINK等铁壳交换机比较多，稳定性还是不错的。也就是说，在家庭网络环境下，使用百兆网线和千兆网线都是可行的，用千兆网线就不必担心家庭宽带升级产生的重新布线的麻烦，不过相对来说千兆网线的价格也贵很多。

下面就举几个常见例子：

1、千兆主干交换机，接千兆分交换机，用什么线？六类线(CAT6)

2、千兆主干交换机，接百兆分交换机，用什么线？六类线(CAT6)

3、千兆主干交换机，接新服务器，用什么线？六类线(CAT6)

4、千兆主干交换机，接老服务器，用什么线？超五类(CAT5E)，跑100Mbps 。

5、千兆分交换机，接新机器，用什么线？预算多就用六类线(CAT6)，起码要用超五类(CAT5E)。

6、百兆分交换机，接旧机器，用什么线？用超五类，原来有可以不动，质量太差的话剪掉，全新布过超五类(CAT5E)。

在传输数据方法来说，百兆网线的线芯是8芯，但上传只用到了其中的4根，而千兆网线需要完全用到8根。

另外在线芯的排布上，千兆网线的线芯中间有个十字形的塑料架，用来把四组8芯的线分开，这个百兆网线是没有的，这也让千兆网线的做法又提高了难度。

那么问题就来了：

不止一个朋友问，我用千兆交换机接百兆网线行吗？

千兆交换机可以接百兆网线，只是这条线路上只能使用百兆网了，无法达到千兆的水平。

千兆和百兆网线都用的是T586B标准的。（除非设备之间需要用到交叉线。）

连接千兆交换机如果要达到千兆速度，要使用六类线，五类线不可以的，超五类线看线的质量和传输的距离。

在这里我们有必要再介绍一下六类线的性能：

六类线：该类电缆的传输频率为1MHz～250MHz，六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供2倍于超五类的带宽。万兆服务器接入可使用S6720-LI提供高密度的万兆接入方案。六类布线的传输性能远远高于超五类标准，***适用于传输速率高于1Gbps的应用。 六类与超五类的一个重要的不同点在于：改善了在串扰以及回波损耗方面的性能，对于新一代全双工的高速网络应用而言，优良的回波损耗性能是极重要的。六类标准中取消了基本链路模型，布线标准采用星形的拓扑结构，要求的布线距离为：链路的长度不能超过90m，信道长度不能超过100m。

如果确认硬件都正常。试着把其中一个或两个千兆口设置成 100M全双工/或半双工，这样会比较稳定。

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。该系列交换机拥有业内同档次设备的万兆端口密度、交换容量，单台设备可支持32个全线速转发的万兆端口，支持高达2个全线速QSFP 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；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。组网应用数据中心的典型应用如下图，采用S12700系列敏捷交换机作为数据中心核心，通过集成的防火墙、负载均衡等多业务板卡来实现安全保证和流量均衡。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。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。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。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。路由功能可以分析报文中的IP地址，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。