转发能力、线速转发、交换带宽

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最大数据量，就像是立交桥所拥有的车道的总和。由于所有端口间的通信都需要通过背板完成，所以背板所能提供的带宽，就成为端口间并发通信时的瓶颈。

带宽越大，提供给各端口的可用带宽越大，数据交换速度越大；带宽越小，给各端口提供的可用带宽越小，数据 交换速度也就越慢。也就是说，背板带宽决定着交换机的数据处理能力，背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强。若欲实现网络的全双工无阻塞传输，必须满足最小背板带宽的要求。

计算公式如下

背板带宽=端口数量×端口速率×2

提示：对于三层交换机而言，只有转发速率和背板带宽都达到最低要求，才是合格的交换机，二者缺一不可。

例如：
如何一款交换机有24个端口，

背板带宽=2410002/1000=48Gbps。

二、二层三层的包转发率

网络中的数据是由一个个数据包组成，对每个数据包的处理要消耗资源。转发速率（也称吞吐量）是指在不丢包的情况下，单位时间内通过的数据包数量。吞吐量就像是立交桥的车流量，是三层交换机最重要的一个参数，标志着交换机的具体性能。如果吞吐量太小，就会成为网络瓶颈，给整个网络的传输效率带来负面影响。交换机应当能够实现线速交换，即交换速率达到传输线上的数据传输速度，从而最大限度地消除交换瓶颈。对于三层核心交换机而言，若欲实现网络的无阻塞传输，这个速率能≤标称二层包转发速率和速率能≤标称三层包转发速率，那么交换机在做第二层和第三层交换的时候可以做到线速。

公式如下

吞吐量（Mpps）=万兆位端口数量×14.88 Mpps 千兆位端口数量×1.488 Mpps 百兆位端口数量×0.1488 Mpps。
算出的吞吐如果小于你交换机的吞吐量的话，那就可以做到线速。

这里面万兆位端口与百兆端口如果有就算上去，没有就可以不用算。

对于一台拥有24个千兆位端口的交换机而言，其满配置吞吐量应达到24×1.488 Mpps=35.71 Mpps，才能够确保在所有端口均线速工作时，实现无阻塞的包交换。同样，如果一台交换机最多能够提供176个千兆位端口，那么其吞吐量至少应当为 261.8 Mpps（176×1.488 Mpps=261.8 Mpps），才是真正的无阻塞结构设计。

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(最小包)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。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。快速以太网的统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。
这个数据我们能用就行。

所以说，如果能满足上面三个条件（背板带宽、包转发率）那么我们就说这款核心交换机真正做到了线性无阻塞。

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。不过背板带宽是可以相信厂家的宣传的，可吞吐量是无法相信厂家的宣传的，因为后者是个设计值，测试很困难的并且意义不是很大。

三、可扩展性

可扩展性应当包括两个方面：

1、插槽数量：插槽用于安装各种功能模块和接口模块。由于 每个接口模块所提供的端口数量是一定的，因此插槽数量也就从根本上决定着交换机所能容纳的端口数量。另外，所有功能模块(如超级引擎模块、IP语音模块、 扩展服务模块、网络监控模块、安全服务模块等)都需要占用一个插槽，因此插槽数量也就从根本上决定着交换机的可扩展性。

2、模块类型：毫无疑问，支持的模块类型(如LAN接口模块、WAN接口模块、ATM接口模块、 扩展功能模块等)越多，交换机的可扩展性越强。仅以局域网接口模块为例，就应当包括RJ-45模块、GBIC模块、SFP模块、10Gbps模块等，以适 应大中型网络中复杂环境和网络应用的需求。

四、四层交换

第四层交换用于实现对网络服务的快速访问。在四层交换中，决定传输的依据不仅仅是MAC地址(第二层网桥)或源/目标地址(第三层路由)，而且包括 TCP /UDP(第四层)应用端口号，被设计用于高速Intranet应用。四层交换除了负载均衡功能外，还支持基于应用类型和用户ID的传输流控制功能。此 外，四层交换机直接安放在服务器前端，它了解应用会话内容和用户权限，因而使它成为防止非授权访问服务器的理想平

五、模块冗余

冗余能力是网络安全运行的保证。任何厂商都不能保证其产品在运行的过程中不发生故障。而故障发生时能否迅速切换就取决于设备的冗余能力。对于核心交换机而 言，重要部件都应当拥有冗余能力，比如管理模块冗余、电源冗余等，这样才可以在最大程度上保证网络稳定运行。

六、路由冗余

利用HSRP、VRRP协议保证核心设备的负荷分担和热备份，在核心交换机和双汇聚交换机中的某台交换机出现故障时，三层路由设备和虚拟网关能够快速切换，实现双线路的冗余备份，保证整网稳定性。

七、网络收敛（带宽收敛）

带宽收敛，是指数据报文在数据中心网络架构的转发过程中，由于网络架构、网络设备等非故障原因而不能实现“线速无丢包（即：无
阻塞交换），的数据报文转发。在带宽收敛时，网络设备会有部分端口会被拥塞，进而丢弃部分报文。

而带宽收敛比，则是用于描述不同的收敛程度的一个数值。通常的，使用一个网络架构中的所有南向（下行）接口的总带宽比上所有
北向（上行）接口的总带宽来表示。

例如：假设有10台服务器，每台服务器通过IOGE的接口连接到一个接入交换机，那我们一共就有100G（10×10G=100G）的南向带
宽。假设这台交换机还有2个40GE的接口可以用于接入到更高一层的氵匚聚交换机，那我们一共就有80G（2×40G=80G）的北向带宽。
此时，我们得到的收敛比则是1.25：1（100G/80G=1.25）或者5：4。
值得注意的是，带宽收敛比的影响因素不仅仅是上下行带宽的数值比例，在实际情况中，还会存在网络设备自身非线速交换和网络架构设
备失误导致的带宽损耗。总的来说，我们可以将带宽收敛的原因分为两类．
1，交换机不支持线速转发，在交换机内部可能形成流量收敛。
2，网络架构设计的原因，无论交换机是否线速，转发报文时也会存在流量收敛
当然，最理想的收敛比是1：1。但是，低收敛比的网络架构就意味着要使用更高上行端口带宽的设备，这意味着更多的投入。实际上，数
据中心的服务器也并非每时每刻都工作在高负荷下占满100％的带宽，也就是说即使不是1：1的收敛比，也不一定会出现数据报文拥塞丢
包，业务仍可以正常运行。因此，找到“成本的成效"两者之间的平衡，找到最适合的收敛比，是网络架构设备的关键。
一般在园区网，由于流量压力不大，园区网网络一般都会存在较大的流量收敛；但在数据中心网络，由于其对性能要求高，流量收敛的设
计就十分重要了。

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