原创 选购交换机的参数依据和主要的参数指标详解

    如何选购交换机？用什么交换机？在选购交换机时交换机的优劣无疑十分的重要，而交换机的优劣要从总体构架、性能和功能三方面入手。交换机选购时。性能方面除了要满足RFC2544建议的基本标准，即吞吐量、时延、丢包率外，随着用户业务的增加和应用的深入，还要满足了一些额外的指标，如MAC地址数、路由表容量(三层交换机)、ACL数目、LSP容量、支持VPN数量等。接下来跟随海翎光电的小编先了解下选购交换机的参数依据！

    交换机功能是最直接指标

    一般的接入层交换机，简单的QoS保证、安全机制、支持网管策略、生成树协议和VLAN都是必不可少的功能，经过仔细分析，在某些功能进行进一步的细分，而这些细分功能正是导致产品差异的主要原因，也是体现产品附加值的重要途径。

    交换机的应用级QoS保证

    交换机的QoS策略支持多级别的数据包优先级设置，既可分别针对MAC地址、VLAN、IP地址、端口进行优先级设置，在实际应用中为用户提供更大的灵活性。如此同时，交换机具有良好的拥塞控制和流量限制的能力，支持Diffserv区分服务，能够根据源/目的的MAC/IP智能的区分不同的应用流，从而满足网络的多媒体应用的需求。注意的是，目前市场上的某些交换机号称具有QoS保证，实际上只支持单级别的优先级设置，为实际应用带来很多不便，所以在选购的时候需要注意。

    交换机应有VLAN支持

    VLAN即虚拟局域网，通过将局域网划分为虚拟网络VLAN网段，可以强化网络管理和网络安全，控制不必要的数据广播，网络中工作组可以突破共享网络中的地理位置限制，而根据管理功能来划分子网。不同厂商的交换机对VLAN的支持能力不同，支持VLAN的数量也不同。

    交换机应有网管功能

    网管功能可以使用管理软件来管理、配置交换机，比如可通过Web浏览器、Telnet、SNMP、RMON等管理。通常，交换机厂商都提供管理软件或第三方管理软件远程管理交换机。一般的交换机满足SNMPMIBI/MIBII统计管理功能，并且支持配置管理、服务质量的管理、告警管理等策略，而复杂一些的千兆交换机会通过增加内置RMON组(mini-RMON)来支持RMON主动监视功能。

    交换机应支持链路聚合

    链路聚合可以让交换机之间和交换机与服务器之间的链路带宽有非常好的伸缩性，比如可以把2个、3个、4个千兆的链路绑定在一起，使链路的带宽成倍增长。链路聚合技术可以实现不同端口的负载均衡，同时也能够互为备份，保证链路的冗余性。在一些千兆以太网交换机中，最多可以支持4组链路聚合，每组中最大4个端口。生成树协议和链路聚合都可以保证一个网络的冗余性。在一个网络中设置冗余链路，并用生成树协议让备份链路阻塞，在逻辑上不形成环路，而一旦出现故障，启用备份链路。

    交换机要支持VRRP协议

    VRRP(虚拟路由冗余协议)是一种保证网络可靠性的解决方案。在该协议中，对共享多存取访问介质上终端IP设备的默认网关(DefaultGateway)进行冗余备份，从而在其中一台三层交换机设备宕机时，备份的设备会及时接管转发工作，向用户提供透明的切换，提高了网络服务质量。VRRP协议与Cisco的HSRP协议有异曲同工之妙，只不过HSRP是Cisco私有的。目前，主流交换机厂商均已在其产品中支持了VRRP协议，但广泛应用还尚需时日。

　　要知道工业交换机主要是应用于复杂的工业环境中的实时以太网数据传输，这就要求我们在选购工业交换机时必须对产品的性能有所了解，要求我们所选购的工业交换机产品能够符合当下的工业环境要求，还要了解交换机的背板带宽是否够用，了解交换机设计是否合理，是否存在阻塞的结构设计等等。那什么是合格的交换机呢？可以从两个方面来考虑:

　　1、所有端口容量 X 端口数量之和的2倍应该小于背板带宽，可实现全双工无阻塞交换，证明交换机具有发挥最大数据交换性能的条件。

　　2、满配置吞吐量(Mbps)=满配置GE端口数×1.488Mpps，其中1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为1.488Mpps。例如，一台最多可以提供64个千兆端口的交换机，其满配置吞吐量应达到 64×1.488Mpps = 95.2Mpps，才能够确保在所有端口均线速工作时，提供无阻塞的包交换。

　　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。

    一、交换机背板带宽　　

　　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最大数据量。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。

    二、如何计算背板带宽

 　　1）线速的背板带宽

 　　线速的背板带宽 = 端口数*相应端口速率*2（全双工模式）

 　　说明:主要考察交换机上所有端口能提供的总带宽；如果总带宽≤标称背板带宽，那么背板带宽是可以做到线速。

　　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

 　　说明:如果第二层包转发率≤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

 　　说明: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。

 　　注意: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。

    三、什么是交换容量和转发性能？

　　由于交换引擎 是作为模块化交换机数据包转发的核心，所以这一指标能够真实反映交换机的性能。对于固定端口交换机，交换引擎和网络接口模板是一体的，所以厂家提供的转发 性能参数就是交换引擎的转发性能，这一指标是决定交换机性能的关键。支持第三层交换的设备，厂家会分别提供第二层转发速率和第三层转发速率，一般二层能力 用bps，三层能力用pps，采用不同体系结构的模块化交换机，这两个参数的意义是不同的。但是，对于一般的局域网用户而言，只关心这两个指标就可以了，它是决定该系统性能的关键指标。对于大型园区网和城域网用户，讨论交换机的体系结构和第三层优化算法是有意义的。

    四、交换容量和转发性能的计算

　　1、交换容量的大小由缓存（BUFFER）的位宽及其总线频率决定。即，交换容量＝缓存位宽*缓存总线频率=96*133=12.8Gbps

　　2、 端口容量是如何计算？

　　因交换机端口支持全双工，因此交换机端口容量是其能够提供端口之和的两倍。即，端口容量＝2*（n*100Mbps+m*1000Mbps）（n：表示交换机有n个100M端口，m：表示交换机有m个1000M端口），

　　3、转发能力是如何计算？

　　考验转发能力以能够处理最小包长来衡量，对于以太网最小包为64BYTE，加上帧开销20BYTE，因此最小包为84BYTE。

　　对于1个全双工1000Mbps接口达到线速时要求：转发能力＝1000Mbps/((64+20)*8bit)＝1.488Mpps

　　对于1个全双工100Mbps接口达到线速时要求：转发能力＝100Mbps/((64+20)*8bit)＝0.149Mpps

    五、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：

　　100Mbit/s的以太网络，100M换算成byte则是100/8=12.5M byte/s，换算出来就是12500000bytes。

　　因为在以太网的数据包中，最小的数据包的大小是64byte/s，加上8个byte的前导字节以及12个byte帧间间隙，合计就是84byte。那么用12500000/84=148809，所以就可以得到在100M吞吐量单向环境下的每秒最大的包转发个数148809，换算成k即为148.8k pps，也就是0.1488M pps。0.1488M pps这个包转发率是100M的网络而言，那么1000M的网络，算出来的包转发率就应是1.488Mpps，对于10G网络对应的是14.88Mpps。