交換機(jī)功能是最直接指標(biāo)

    一般的接入層交換機(jī)，簡(jiǎn)單的QoS保證、安全機(jī)制、支持網(wǎng)管策略、生成樹協(xié)議和VLAN都是必不可少的功能，經(jīng)過仔細(xì)分析，在某些功能進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)分，而這些細(xì)分功能正是導(dǎo)致產(chǎn)品差異的主要原因，也是體現(xiàn)產(chǎn)品附加值的重要途徑。

    交換機(jī)的應(yīng)用級(jí)QoS保證

    交換機(jī)的QoS策略支持多級(jí)別的數(shù)據(jù)包優(yōu)先級(jí)設(shè)置，既可分別針對(duì)MAC地址、VLAN、IP地址、端口進(jìn)行優(yōu)先級(jí)設(shè)置，在實(shí)際應(yīng)用中為用戶提供更大的靈活性。如此同時(shí)，交換機(jī)具有良好的擁塞控制和流量限制的能力，支持Diffserv區(qū)分服務(wù)，能夠根據(jù)源/目的的MAC/IP智能的區(qū)分不同的應(yīng)用流，從而滿足網(wǎng)絡(luò)的多媒體應(yīng)用的需求。注意的是，目前市場(chǎng)上的某些交換機(jī)號(hào)稱具有QoS保證，實(shí)際上只支持單級(jí)別的優(yōu)先級(jí)設(shè)置，為實(shí)際應(yīng)用帶來很多不便，所以在選購(gòu)的時(shí)候需要注意。

    交換機(jī)應(yīng)有VLAN支持

    VLAN即虛擬局域網(wǎng)，通過將局域網(wǎng)劃分為虛擬網(wǎng)絡(luò)VLAN網(wǎng)段，可以強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全，控制不必要的數(shù)據(jù)廣播，網(wǎng)絡(luò)中工作組可以突破共享網(wǎng)絡(luò)中的地理位置限制，而根據(jù)管理功能來劃分子網(wǎng)。不同廠商的交換機(jī)對(duì)VLAN的支持能力不同，支持VLAN的數(shù)量也不同。

    交換機(jī)應(yīng)有網(wǎng)管功能

    網(wǎng)管功能可以使用管理軟件來管理、配置交換機(jī)，比如可通過Web瀏覽器、Telnet、SNMP、RMON等管理。通常，交換機(jī)廠商都提供管理軟件或第三方管理軟件遠(yuǎn)程管理交換機(jī)。一般的交換機(jī)滿足SNMPMIBI/MIBII統(tǒng)計(jì)管理功能，并且支持配置管理、服務(wù)質(zhì)量的管理、告警管理等策略，而復(fù)雜一些的千兆交換機(jī)會(huì)通過增加內(nèi)置RMON組(mini-RMON)來支持RMON主動(dòng)監(jiān)視功能。

    交換機(jī)應(yīng)支持鏈路聚合

    鏈路聚合可以讓交換機(jī)之間和交換機(jī)與服務(wù)器之間的鏈路帶寬有非常好的伸縮性，比如可以把2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)千兆的鏈路綁定在一起，使鏈路的帶寬成倍增長(zhǎng)。鏈路聚合技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同端口的負(fù)載均衡，同時(shí)也能夠互為備份，保證鏈路的冗余性。在一些千兆以太網(wǎng)交換機(jī)中，最多可以支持4組鏈路聚合，每組中最大4個(gè)端口。生成樹協(xié)議和鏈路聚合都可以保證一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的冗余性。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置冗余鏈路，并用生成樹協(xié)議讓備份鏈路阻塞，在邏輯上不形成環(huán)路，而一旦出現(xiàn)故障，啟用備份鏈路。

    交換機(jī)要支持VRRP協(xié)議

    VRRP(虛擬路由冗余協(xié)議)是一種保證網(wǎng)絡(luò)可靠性的解決方案。在該協(xié)議中，對(duì)共享多存取訪問介質(zhì)上終端IP設(shè)備的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)(DefaultGateway)進(jìn)行冗余備份，從而在其中一臺(tái)三層交換機(jī)設(shè)備宕機(jī)時(shí)，備份的設(shè)備會(huì)及時(shí)接管轉(zhuǎn)發(fā)工作，向用戶提供透明的切換，提高了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。VRRP協(xié)議與Cisco的HSRP協(xié)議有異曲同工之妙，只不過HSRP是Cisco私有的。目前，主流交換機(jī)廠商均已在其產(chǎn)品中支持了VRRP協(xié)議，但廣泛應(yīng)用還尚需時(shí)日。

　　要知道工業(yè)交換機(jī)主要是應(yīng)用于復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，這就要求我們?cè)谶x購(gòu)工業(yè)交換機(jī)時(shí)必須對(duì)產(chǎn)品的性能有所了解，要求我們所選購(gòu)的工業(yè)交換機(jī)產(chǎn)品能夠符合當(dāng)下的工業(yè)環(huán)境要求，還要了解交換機(jī)的背板帶寬是否夠用，了解交換機(jī)設(shè)計(jì)是否合理，是否存在阻塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等等。那什么是合格的交換機(jī)呢？可以從兩個(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(zhǎng)為64字節(jié)時(shí)的理論吞吐量為1.488Mpps。例如，一臺(tái)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。

　　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(duì)大，吞吐量相對(duì)小的交換機(jī)，除了保留了升級(jí)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(duì)小。吞吐量相對(duì)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(cè)試很困難的并且意義不是很大。

    一、交換機(jī)背板帶寬　　

　　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。

    二、如何計(jì)算背板帶寬

 　　1）線速的背板帶寬

 　　線速的背板帶寬 = 端口數(shù)*相應(yīng)端口速率*2（全雙工模式）

 　　說明:主要考察交換機(jī)上所有端口能提供的總帶寬；如果總帶寬≤標(biāo)稱背板帶寬，那么背板帶寬是可以做到線速。

　　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

 　　說明:如果第二層包轉(zhuǎn)發(fā)率≤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

 　　說明: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。

 　　注意: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。

    三、什么是交換容量和轉(zhuǎn)發(fā)性能？

　　由于交換引擎 是作為模塊化交換機(jī)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的核心，所以這一指標(biāo)能夠真實(shí)反映交換機(jī)的性能。對(duì)于固定端口交換機(jī)，交換引擎和網(wǎng)絡(luò)接口模板是一體的，所以廠家提供的轉(zhuǎn)發(fā) 性能參數(shù)就是交換引擎的轉(zhuǎn)發(fā)性能，這一指標(biāo)是決定交換機(jī)性能的關(guān)鍵。支持第三層交換的設(shè)備，廠家會(huì)分別提供第二層轉(zhuǎn)發(fā)速率和第三層轉(zhuǎn)發(fā)速率，一般二層能力 用bps，三層能力用pps，采用不同體系結(jié)構(gòu)的模塊化交換機(jī)，這兩個(gè)參數(shù)的意義是不同的。但是，對(duì)于一般的局域網(wǎng)用戶而言，只關(guān)心這兩個(gè)指標(biāo)就可以了，它是決定該系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。對(duì)于大型園區(qū)網(wǎng)和城域網(wǎng)用戶，討論交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和第三層優(yōu)化算法是有意義的。

    四、交換容量和轉(zhuǎn)發(fā)性能的計(jì)算

　　1、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=96*133=12.8Gbps

　　2、 端口容量是如何計(jì)算？

　　因交換機(jī)端口支持全雙工，因此交換機(jī)端口容量是其能夠提供端口之和的兩倍。即，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），

　　3、轉(zhuǎn)發(fā)能力是如何計(jì)算？

　　考驗(yàn)轉(zhuǎn)發(fā)能力以能夠處理最小包長(zhǎng)來衡量，對(duì)于以太網(wǎng)最小包為64BYTE，加上幀開銷20BYTE，因此最小包為84BYTE。

　　對(duì)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(duì)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

    五、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(duì)于千兆以太網(wǎng)來說，計(jì)算方法如下：

　　100Mbit/s的以太網(wǎng)絡(luò)，100M換算成byte則是100/8=12.5M byte/s，換算出來就是12500000bytes。

　　因?yàn)樵谝蕴W(wǎng)的數(shù)據(jù)包中，最小的數(shù)據(jù)包的大小是64byte/s，加上8個(gè)byte的前導(dǎo)字節(jié)以及12個(gè)byte幀間間隙，合計(jì)就是84byte。那么用12500000/84=148809，所以就可以得到在100M吞吐量單向環(huán)境下的每秒最大的包轉(zhuǎn)發(fā)個(gè)數(shù)148809，換算成k即為148.8k pps，也就是0.1488M pps。0.1488M pps這個(gè)包轉(zhuǎn)發(fā)率是100M的網(wǎng)絡(luò)而言，那么1000M的網(wǎng)絡(luò)，算出來的包轉(zhuǎn)發(fā)率就應(yīng)是1.488Mpps，對(duì)于10G網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的是14.88Mpps。

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