带宽计算公式(5页).doc

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1、-带宽计算公式-第 5 页交换机性能参数学习总结一、交换机背板是设计值，可以大于等于交换容量（此为达到线速交换机的一个标准）。厂家在设计的时候考虑了将来模块的升级，比如模块从开始的百兆升级到支持千兆、万兆，端口密度增加等。背板带宽一般是指模块化交换机。它决定了各模板与交换引擎间的连接带宽的最高上限。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。二、交换容量（最大转发带宽、吞吐量）是指系统中用户接口之间交换数据的最大能力，用户数据的交换是由交换矩阵实现的。交换机达到线速时，交换容量等于端口数相应端口速率2（全双工模

2、式）。三、包转发率它体现了交换引擎的转发性能。标准的以太网帧尺寸在64字节到1518字节之间，在衡量交换机包转发能力时应当采用最小尺寸的包进行评价。指基于64字节分组，在单位时间内交换机转发的数据总数。当交换机达到线速时包转发率=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四、转发带宽与包转发速率关系8*（64812）*2*包转发速率/1024=转发带宽注：最大传输带宽=交换容量 （交换容量用单工计算）我的公式推算：假设交换机有A、B、C三种接口各一个，它们的包转发率分别是X、Y、Z64+8+12的意思为：基于64字节分组测试（以太网传输最小

3、包长就是64字节）；8以太网中，每个帧头都要加上了8个字节的前导符；帧间隙最小为12字节。再乘8是转换为Bit为单位所以得：交换机转发带宽=X*8*（64+8+12）+Y*8*（64+8+12）+Z*8*（64+8+12）=（X+Y+Z）*1344=交换机包转发率*1344带宽计算公式说明长空 发表于 2006-1-15 11:44:00一、计算公式说明交换机的背板带宽，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。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力

4、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

5、做第三层交换的时候可以做到线速。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，中央内存的价格会很高，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

6、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；但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。二、端口速率计算以太网传输最小包长就是64字节、POS口是40字节。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/（64812）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1.488Mpp

7、s。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。序号端口类型包转发率1万兆以太网14.88Mpps2千兆以太网1.488Mpps3百兆以太网0.1488MppsOC-3 POS0.29Mpps4OC-12 POS1.17Mpps5OC-48 POS468MppS三、端口总速率在以太网中，每个帧头都要加上了8个字节的前导符，前导符的作用在于告诉监听设备数据将要到来。然后，以太网中的每个帧之间都要有帧间隙，即每发完一个帧之后要等待一段时间再发另外一个帧，在以太网标准中规定最小是12个字节，然而帧间隙在实际应用中有可能会比12个字节要大，在这里我用了最小值。每个帧都

8、要有20个字节的固定开销，现在我们再来算一下交换机单个端口的实际吞吐量：148，809（64+8+12）8100Mbps，通过这个公式不难看出，真正的数据交换量占到64/84=76%，交换机端口链路的线速数据吞吐量实际上只有76Mbps，另外一部分被用来处理了额外的开销，这两者加起来才是标准的百兆或者千兆。三个交换机重要的性能指标a.背板带宽 线卡插槽和背板之间的接口带宽是衡量万兆以太网设备最基本也是最重要的指标之一。为万兆以太网设计的交换机/路由器，线卡插槽的背板接口带宽至少需要10Gbps，比较理想的设备是能具备不少于40Gbps（双向）的接口带宽以支持单线卡4个万兆以太网接口的密度。 b

9、.交换容量 交换容量是指系统中用户接口之间交换数据的最大能力，用户数据的交换是由交换矩阵实现的。传统的总线式交换方式容量有限，不再被万兆以太网交换机所采用，取而代之的是矩阵式交换，这也是中高端千兆以太网交换机的主要交换形式。在选择万兆以太网交换机时，系统的实际交换容量、最大可利用交换容量和交换芯片总容量都是非常重要的指标。c.数据包转发能力 标准的以太网帧尺寸在64字节到1518字节之间。由于以太网交换机只是对以太网帧的帧头进行分析和处理，相同传送速度时单位时间内要处理小尺寸帧的数量比大尺寸帧的数量更多，在衡量交换机包转发能力时应当采用最小尺寸的包进行评价。数据包转发能力比背板带宽和交换能力更

10、有实际意义，在选购时同样需要重视在配置ACL和QoS等服务功能时的处理能力。 产品的性能指标分析: 一般我们经常见到有背板容量、交换引擎的转发性能、整体吞吐量(或带宽)等参数。背板带宽一般是指模块化交换机。它决定了各模板与交换引擎间的连接带宽的最高上限。由于模块化交换机体系结构的不同， 背板带宽并不能完全有效地代表交换机的真正性能。 而固定端口交换机实际上并不存在背板带宽这个概念。 交换引擎的转发性能: 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地反应交换机的性能。而对于固定端口的交换机，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，就是我们所讲的交换引

11、擎的转发性能。无疑这一指标是决定交换机性能的关键。另外，对于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。采用不同体系结构的模块化交换机这两个参数的关联意义是不同的。 不过对于一般的局域网络用户而言，我们只关心这两个指标就可以了。对于大型园区网络和城域网络的用户，讨论一下交换机的体系结构和第三层优化算法，还是有一些意义的。 整体吞吐量: 有时，厂家在项目技术答辩时会提到这一指标。 它是把交换机所提供的所有端口总和的带宽转算为包转发率而得到的。对于可堆叠的10/100M边缘交换机这一指标是几乎没有实际意义的，因为堆叠系统是要上连到核心交换系统中的，上连带宽才是真正有意义的。

12、比如: 你可以堆叠上百个100M端口但上联带宽只有2Gbps，性能瓶颈在上连带宽，而不是在堆叠的交换系统本身。对于采用分布式交换的模块化交换机而同时又应用到大型园区或城域网络上这一指标是有一定意义的。总而言之，对于一般的局域网络用户而言，交换引擎的转发性能是决定该系统性能的关键指标。 以前的交换机采用总线交换的数据交换方式，这种方式的主要特点是没有专门的交换芯片，通过共享背板总线进行各线卡之间的数据传递，各线卡分时占用背板总线。主要优点是结构和技术比较简单，突出缺点是交换容量受背板总线带宽限制，无法构建大容量系统。不适合做为万兆的交换架构体系。 采用矩阵结构实现无阻塞交换的Crossbar结构

13、是一种新的交换架构体系。Crossbar交换结构的交换网，在内部没有带宽的瓶颈，不会因为带宽资源不够而产生阻塞。并且Crossbar交换结构具有良好的QoS保障机制和按端口按优先级的流控功能。Crossbar交换结构的大容量和强大的扩容能力正是万兆选择这种结构的原因，这种交换结构极大地提高了高端设备的容量和未来的扩展能力。 Crossbar交换网的扩展能力非常强，交换容量可以做得很大，基本不受硬件条件限制，足以满足当前和未来几年网络对交换容量的需求。 ASIC挑起万兆重担 在以往的网络中，交换机的中央处理单元有一些厂商的设备采用了NP(网络处理器)来作中央处理单元。而如今万兆对交换机性能几乎无止境的需求，迫使厂商和研究机构把目光投向了ASIC。但由于万兆应用在处理延迟和容量方面的要求，万兆交换机全部采用了ASIC芯片作为中央处理单元。