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。该系列交换机提供高品质的QoS（QualityofService）能力，具备完善的队列调度算法、拥塞控制算法，创新的优先级调度算法和多级队列调度机制，能够对数据流实现多级的调度，从而满足企业不同用户终端、不同业务种类的服务质量要求。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。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。提供灵活的以太组网，完善的虚拟隧道，多样的安全控制，智能部署，轻松的运行维护等特点，是大中型园区网络汇聚/接入，及园区分支及小型园区网络核心的选择。
*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。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；绿色节能设计S2700功耗低，采用新一代高集成芯片和节能电路设计，均衡散热，支持空闲端口休眠。但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。
核心交换机有哪些主要参数？如何计算？如何选择？
今天来说一下核心交换机选型的主要参数。主要有可扩展性、转发速率、背板带宽、四层交换、系统冗余等参数。
交换机包装上面参数核心交换机应当全部采用模块化结构，必须拥有相当数量的插槽，具有强大的网络扩展能力，可以根据现实或者未来的需要选择不同数量、不同速率和不同接口类型的模块，以适应千变万化的网络需求。
影响核心交换机的因素有哪些呢？
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；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。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=24*1000*2/1000=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。该系列交换机基于华为公司统一的VRP软件平台，具备有线无线深度融合能力，支持随板AC，可管理1KAP。
那么公式如下
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?S12700提供百万硬件表项规格：高达1MMAC表项，3MFIB表项，支撑大容量终端接入，在IPv6、物联网演进上具备业界优先的扩展性。
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。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。如下图所示：接入层：可选择8路或16路普通百兆交换机，建议接入此交换机上摄像机数量控制在6-12台（一般网络摄像机码流为4M，12台摄像机应该不会卡的）。
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。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。
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。该系列交换机基于华为公司统一的VRP（VersatileRoutingPlatform）软件平台，具备软件定义功能，业务随需而变。
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。产品规格组网应用中小型企业园区应用场景S5730SI可以部署在企业园区网络的汇聚层，为用户组建高性能，融合多业务，高可靠的企业网络。
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***访问服务器的理想平台。S1700系列交换机提供简单便利的安装维护手段和丰富的业务特性，助力用户打造安全可靠的高性能网络。
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。
千兆交换机与快速以太网交换机的区别
快速以太网交换机是什么？
为了进一步提高以太网传输速率，交换机的传输速率从原始的10Mbps提升到了100Mbps，快速以太网交换机得以面世。快速以太网交换机也被称之为百兆交换机，支持10/100BASE-T标准，传输速率可达100Mbit/s，通常具有多个RJ45端口，可通过网络跳线连接到PC、服务器、路由器等设备上。目前，大多数快速以太网交换机都具备几个千兆上行端口，可以与千兆交换机级联实现1Gbps甚至更高速率的传输。企业既可以直接利用多层次的开放接口自主开发新的协议、功能，也可以将诉求交由厂商，与厂商共同开发完成，打造企业专属园区网络。
千兆交换机是什么？
千兆交换机可以说是快速以太网交换机的升级版，其传输速率比快速以太网交换机快十倍，旨在满足互联网服务提供商（ISP）高速率要求。千兆交换机理论上传输速率可达1000 Mbps，具备向后兼容性（自适应10/100Mbps）。通常情况下，千兆交换机具备多个RJ45端口和SFP端口，可通过网络跳线（如超五类网线、六类网线等）或者光纤跳线和SFP光模块实现数据传输。目前，一些千兆交换机具有几个10G SFP 端口，用于更高速率的传输。S6720-SI是业内***强大性能的多速率盒式交换机之一，提供全线速多速率100M/1G/2。
千兆交换机与快速以太网交换机有何区别？
千兆交换机与快速以太网交换机的区别除了上述提及的传输速率和端口类型的不同以外，还在以下五个方面存在着差异：
两者应用场景不同
一般情况下，快速以太网交换机适合家用，千兆交换机用于中小型企业网络中。
两者功能不同
一般来说，千兆交换机具备网络管理功能，网络部署更加灵活，可允许网络管理员为特定应用程序提供安全和QoS（质量服务）控制策略，具备较高的安全性，而快速以太网交换机自身不携带这些功能。
两者电源标准不同
在早前的PoE标准中，PoE技术可为无线接入点或其他IP设备提供12.94W的功率，然而这已无法满足现如今新型设备的功率需求。目前，千兆交换机支持加强版的PoE 标准，功率高达30W，而快速以太网交换机暂未采用电源标准，因此在功率上，千兆交换机高于快速以太网交换机。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要求，才是合格的交换机，二者缺一不可。
两者功耗不同
相对快速以太网交换机来说，千兆交换机除了能提供更高带宽和强大的管理功能以外，还具有节能的作用，其功耗较低，企业在进行网络部署时可通过千兆交换机来降低功耗。
两者成本不同
据国际数据公司（IDC）数据显示，千兆交换机的价格相对于快速以太网交换机的价格来说高出4倍。两者之间的价格差异较大，这将会是影响网络工程决策的重要因素。
千兆交换机 VS 快速以太网交换机：该如何选择？
现如今，千兆交换机的成本逐渐下降，即使是普通用户也能承担起它的价格，那么千兆交换机与快速以太网交换机两者之间该如何选择？同时，有线无线深度融合突破了外置AC转发性能的瓶颈，从容面向高速无线时代。若是只是简单的上网环境，如发送电子邮件、网上聊天、浏览网页等，使用千兆交换机可能无法发挥出它的优势，考虑到成本问题，选择快速以太网交换机即可。若是对网络环境要求高，如玩大型在线游戏、服务器托管，选择千兆交换机更为合适，因为千兆交换机在速率和性能上存在着明显的优势（如上所述）。此外，作为一个拥有多个用户访问同一个网络设备或者需要添加PoE 供电设备的中大型企业来说，考虑到未来网络增长趋势，选择千兆交换机会更加***，网络升级更方便。千兆交换机具备各种端口配置，如8口千兆交换机，24口千兆交换机等，能满足不同的网络布线要求。
