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核心交換機六個基礎知識,弱電工程師收藏!

2024-03-03碼農

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一、背板頻寬

背板頻寬也稱交換容量,是交換機介面處理器或介面卡和數據匯流排間所能吞吐的最大數據量,就像是立交橋所擁有的車道的總和。由於所有埠間的通訊都需要透過背板完成,所以背板所能提供的頻寬,就成為埠間並行通訊時的瓶頸。

頻寬越大,提供給各埠的可用頻寬越大,數據交換速度越大;頻寬越小,給各埠提供的可用頻寬越小,數據 交換速度也就越慢。也就是說,背板頻寬決定著交換機的數據處理能力,背板頻寬越高,所能處理數據的能力就越強。若欲實作網路的全雙工無阻塞傳輸,必須滿足最小背板頻寬的要求。

計算公式如下

背板頻寬=埠數量×埠速率×2

提示:對於三層交換機而言,只有轉發速率和背板頻寬都達到最低要求,才是合格的交換機,二者缺一不可。

例如,

如何一款交換機有24個埠,

背板頻寬=24*1000*2/1000=48Gbps。

二、二層三層的包轉發率

網路中的數據是由一個個封包組成,對每個封包的處理要消耗資源。轉發速率(也稱吞吐量)是指在不丟包的情況下,單位時間內透過的封包數量。吞吐量就像是立交橋的車流量,是三層交換機最重要的一個參數,標誌著交換機的具體效能。如果吞吐量太小,就會成為網路瓶頸,給整個網路的傳輸效率帶來負面影響。交換機應當能夠實作線速交換,即交換速率達到傳輸線上的數據傳輸速度,從而最大限度地消除交換瓶頸。對於三層核心交換機而言,若欲實作網路的無阻塞傳輸,這個速率能≤標稱二層包轉發速率和速率能≤標稱三層包轉發速率,那麽交換機在做第二層和第三層交換的時候可以做到線速。

那麽公式如下

吞吐量(Mpps)=萬兆位埠數量×14.88 Mpps+千兆位埠數量×1.488 Mpps+百兆位埠數量×0.1488 Mpps。

算出的吞吐如果小於你交換機的吞吐量的話,那就可以做到線速。

這裏面萬兆位埠與百兆埠如果有就算上去,沒有就可以不用算。

對於一台擁有24個千兆位埠的交換機而言,其滿配置吞吐量應達到 24×1.488 Mpps=35.71 Mpps ,才能夠確保在所有埠均線速工作時,實作無阻塞的包交換。同樣,如果一台交換機最多能夠提供176個千兆位埠,那麽其吞吐量至少應當為 261.8 Mpps(176×1.488 Mpps=261.8 Mpps),才是真正的無阻塞結構設計。

那麽,1.488Mpps是怎麽得到的呢?

包轉發線速的衡量標準是以單位時間內發送64byte的封包(最小包)的個數作為計算基準的。對於千兆乙太網路來說,計算方法如下:1,000,000,000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps 說明:當乙太網路幀為64byte時,需考慮 8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。故一個線速的千兆乙太網路埠在轉發64byte包時的包轉 發率為1.488Mpps。快速乙太網路的統速埠包轉發率正好為千兆乙太網路的十分之一,為148.8kpps。

  • 對於萬兆乙太網路,一個線速埠的包轉發率為14.88Mpps。

  • 對於千兆乙太網路,一個線速埠的包轉發率為1.488Mpps。

  • 對於快速乙太網路,一個線速埠的包轉發率為0.1488Mpps。

  • 這個數據我們能用就行。

    所以說,如果能滿足上面三個條件(背板頻寬、包轉發率)那麽我們就說這款核心交換機真正做到了線性無阻塞。

    一般是兩者都滿足的交換機才是合格的交換機。

    背板相對大,吞吐量相對小的交換機,除了保留了升級擴充套件的能力外就是軟體效率/專用芯片電路設計有問題;背板相對小。吞吐量相對大的交換機,整體效能比較高。不過背板頻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,測試很困難的並且意義不是很大。

    三、可延伸性

    可延伸性應當包括兩個方面:

    1、插槽數量:插槽用於安裝各種功能模組和介面模組。由於 每個介面模組所提供的埠數量是一定的,因此插槽數量也就從根本上決定著交換機所能容納的埠數量。另外,所有功能模組(如超級引擎模組、IP語音模組、 擴充套件服務模組、網路監控模組、安全服務模組等)都需要占用一個插槽,因此插槽數量也就從根本上決定著交換機的可延伸性。

    2、模組型別:毫無疑問,支持的模組型別(如LAN介面模組、WAN介面模組、ATM介面模組、 擴充套件功能模組等)越多,交換機的可延伸性越強。僅以區域網路介面模組為例,就應當包括RJ-45模組、GBIC模組、SFP模組、10Gbps模組等,以適 應大中型網路中復雜環境和網路套用的需求。

    四、四層交換

    第四層交換用於實作對網路服務的快速存取。在四層交換中,決定傳輸的依據不僅僅是MAC地址(第二層網橋)或源/目標地址(第三層路由),而且包括 TCP /UDP(第四層)套用埠號,被設計用於高速Intranet套用。四層交換除了負載均衡功能外,還支持基於套用型別和使用者ID的傳輸流控制功能。此 外,四層交換機直接安放在伺服器前端,它了解套用會話內容和使用者許可權,因而使它成為防止非授權存取伺服器的理想平

    五、模組冗余

    冗余能力是網路安全執行的保證。任何廠商都不能保證其產品在執行的過程中不發生故障。而故障發生時能否迅速切換就取決於裝置的冗余能力。對於核心交換機而 言,重要部件都應當擁有冗余能力,比如管理模組冗余、電源冗余等,這樣才可以在最大程度上保證網路穩定執行。

    六、路由冗余

    利用HSRP、VRRP協定保證核心裝置的負荷分擔和熱備份,在核心交換機和雙匯聚交換機中的某台交換機出現故障時,三層路由裝置和虛擬閘道器能夠快速切換,實作雙路線的冗余備份,保證整網穩定性。

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