交換機背闆帶寬與端口速率計算

交換機背闆帶寬與端口速率計算

一、計算公式說明

交換機的背闆帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和資料總線間所能吞吐的最大資料量。背闆帶寬标志了交換機總的資料交換能力，機關為Gbps，也叫交換帶寬，一般的交換機的背闆帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一台交換機的背闆帶寬越高，所能處理資料的能力就越強，但同時設計成本也會越高。

一般來講，計算方法如下:

（1）線速的背闆帶寬

考察交換機上所有端口能提供的總帶寬。計算公式為端口數×相應端口速率×2（全雙工模式）如果總帶寬≤标稱背闆帶寬，那麼在背闆帶寬上是線速的。

（2）第二層包轉發線速

第二層包轉發率=千兆端口數量× 1.488Mpps+百兆端口數量× 0.1488Mpps+其餘類型端口數×相應計算方法，如果這個速率能≤标稱二層包轉發速率，那麼交換機在做第二層交換的時候可以做到線速。

（3）第三層包轉發線速

第三層包轉發率=千兆端口數量×1.488Mpps+百兆端口數量× 0.1488Mpps+其餘類型端口數×相應計算方法，如果這個速率能≤标稱三層包轉發速率，那麼交換機在做第三層交換的時候可以做到線速。

是以說，如果能滿足上面三個條件，那麼我們就說這款交換機真正做到了線性無阻塞

背闆帶寬資源的使用率與交換機的内部結構息息相關。目前交換機的内部結構主要有以下幾種：一是共享記憶體結構，這種結構依賴中心交換引擎來提供全端口的高性能連接配接，由核心引擎檢查每個輸入包以決定路由。這種方法需要很大的記憶體帶寬、很高的管理費用，尤其是随着交換機端口的增加，中央記憶體的價格會很高，因而交換機核心成為性能實作的瓶頸；二是交叉總線結構，它可在端口間建立直接的點對點連接配接，這對于單點傳輸性能很好，但不适合多點傳輸；三是混合交叉總線結構，這是一種混合交叉總線實作方式，它的設計思路是，将一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過一條高性能的總線連接配接。其優點是減少了交叉總線數，降低了成本，減少了總線争用；但連接配接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。

二、端口速率計算

以太網傳輸最小包長就是64位元組、POS口是40位元組。包轉發線速的衡量标準是以機關時間内發送64byte的資料包（最小包）的個數作為計算基準的。對于千兆以太網來說，計算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 說明：當以太網幀為64byte時，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。故一個線速的千兆以太網端口在轉發64byte包時的包轉發率為1.488Mpps。快速以太網的線速端口包轉發率正好為千兆以太網的十分之一，為148.8kpps。

對于萬兆以太網，一個線速端口的包轉發率為14.88Mpps。

對于千兆以太網，一個線速端口的包轉發率為1.488Mpps。

對于快速以太網，一個線速端口的包轉發率為0.1488Mpps。

對于OC－12的POS端口，一個線速端口的包轉發率為1.17Mpps。

對于OC－48的POS端口，一個線速端口的包轉發率為468MppS。

三、端口總速率 在以太網中，每個幀頭都要加上了8個位元組的前導符，前導符的作用在于告訴監聽裝置資料将要到來。然後，以太網中的每個幀之間都要有幀間隙，即每發完一個幀之後要等待一段時間再發另外一個幀，在以太網标準中規定最小是12個位元組，然而幀間隙在實際應用中有可能會比12個位元組要大，在這裡我用了最小值。每個幀都要有20個位元組的固定開銷，現在我們再來算一下交換機單個端口的實際吞吐量：148，809×（64+8+12）×8≈100Mbps，通過這個公式不難看出，真正的資料交換量占到64/84=76%，交換機端口鍊路的"線速"資料吞吐量實際上隻有76Mbps，另外一部分被用來處理了額外的開銷，這兩者加起來才是标準的百兆或者千兆。

交換機背闆帶寬計算方法

背闆帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和資料總線間所能吞吐的最大資料量。一台交換機的背闆帶寬越高，所能處理資料的能力就越強，但同時設計成本也會上去。

但是，我們如何去考察一個交換機的背闆帶寬是否夠用呢？顯然，通過估算的方法是沒有用的，我認為應該從兩個方面來考慮：

1、）所有端口容量X端口數量之和的2倍應該小于背闆帶寬，可實作全雙工無阻塞交換，證明交換機具有發揮最大資料交換性能的條件。

2、）滿配置吞吐量(Mpps)=滿配置GE端口數×1.488Mpps其中1個千兆端口在包長為64位元組時的理論吞吐量為1.488Mpps。例如，一台最多可以提供64個千兆端口的交換機，其滿配置吞吐量應達到 64×1.488Mpps = 95.2Mpps，才能夠確定在所有端口均線速工作時，提供無阻塞的包交換。如果一台交換機最多能夠提供176個千兆端口，而宣稱的吞吐量為不到261.8Mpps(176 x 1.488Mpps = 261.8)，那麼使用者有理由認為該交換機采用的是有阻塞的結構設計。

一般是兩者都滿足的交換機才是合格的交換機。

背闆相對大，吞吐量相對小的交換機，除了保留了更新擴充的能力外就是軟體效? ?專用晶片電路設計有問題；背闆相對小。吞吐量相對大的交換機，整體性能比較高。不過背闆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，因為後者是個設計值，測試很困難的并且意義不是很大。

交換機的背版速率一般是：Mbps,指的是第二層，

對于三層以上的交換才采用Mpps

什麼是MAC位址表

交換機之是以能夠直接對目的節點發送資料包，而不是像集線器一樣以廣播方式對所有節點發送資料包，最關鍵的技術就是交換機可以識别連在網絡上的節點的網卡MAC位址，并把它們放到一個叫做MAC位址表的地方。這個MAC位址表存放于交換機的緩存中，并記住這些位址，這樣一來當需要向目的位址發送資料時，交換機就可在MAC位址表中查找這個MAC位址的節點位置，然後直接向這個位置的節點發送。所謂MAC位址數量是指交換機的MAC位址表中可以最多存儲的MAC位址數量，存儲的MAC位址數量越多，那麼資料轉發的速度和效率也就就越高。

但是不同檔次的交換機每個端口所能夠支援的MAC數量不同。在交換機的每個端口，都需要足夠的緩存來記憶這些MAC位址，是以Buffer（緩存）容量的大小就決定了相應交換機所能記憶的MAC位址數多少。通常交換機隻要能夠記憶1024個MAC位址基本上就可以了，而一般的交換機通常都能做到這一點，是以如果對網絡規模不是很大的情況下，這參數無需太多考慮。當然越是高檔的交換機能記住的MAC位址數就越多，這在選擇時要視所連網絡的規模而定了。