局域网组网技术（第2版）：交换机性能参数详解

2023-11-19 理论教育版权反馈

【摘要】：交换机的性能的好坏影响整个网络的状况，因此进一步了解交换机的参数和性能不仅是必要的，而且有助于用户更好地做出符合实际需求的选择。转发速率体现了交换引擎的转发性能。

目前市场上的交换机品种繁多，应用技术不同，价格差异较大，不同的交换机所能提供的性能也不一样，不同的技术应用影响着企业网络的整体性能。交换机的性能的好坏影响整个网络的状况，因此进一步了解交换机的参数和性能不仅是必要的，而且有助于用户更好地做出符合实际需求的选择。

1.转发速率

包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小，单位是pps。转发速率（Forwarding Rate）指基于64字节分组，在单位时间内交换机转发的数据总数。转发速率体现了交换引擎的转发性能。交换机达到线速时包转发率的计算公式：

(1 000 Mbit×千兆端口数量+100 Mbit×百兆端口数量+10 Mbit×十兆端口数量+其他速率的端口类推累加)/[(64+12+8)bytes×8 bit/bytes]=1.488 Mpps×千兆端口数量+0.148 8 Mpps×百兆端口数量+其他速率的端口类推累加｡

如果交换机的该指标参数值小于此公式计算结果，则说明不能够实现线速转发，反之还必须进一步衡量其他参数。

2.传输速率

交换机的传输速度是指交换机端口的数据交换速度。目前常见的有10 Mb/s、100 Mb/s、1 000 Mb/s等几类。除此之外还有10 Gb/s交换机，但目前市场供给很少。

10/100 Mb/s自适应交换机适合工作组级别使用，纯100 Mb/s或1 000 Mb/s交换机一般应用在部门级以上的应用或骨干级别的应用中。10 Gb/s的交换机主要用在电信等骨干网络上。

3.端口吞吐量

该参数反映端口的分组转发能力，常采用两个相同速率的端口进行测试，与被测口的位置有关。吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接受的最大速率。

吞吐量和转发速率是反映网络设备性能的重要指标，一般采用FDT（Full Duplex Throughput）来衡量，指64字节数据包的全双工吞吐量。

满配置吞吐量是指所有端口的线速转发率之和。

满配置吞吐量（Mpps）=1.488 Mpps×千兆端口数量+0.148 8 Mpps×百兆端口数量+其他速率的端口类推累加

4.背板带宽与交换容量

交换引擎的作用是实现系统数据包交换、协议分析、系统管理，它是交换机的核心部分，类似于PC的CPU+OS，分组的交换主要通过专用的ASIC芯片实现。

背板带宽是指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。由于所有端口间的通信都要通过背板完成，所有背板能够提供的带宽就成为端口间并发通信时的瓶颈。带宽越大，能够给各通信端口提供的可用带宽越大，数据交换速度越快；带宽越小，则能够给各通信端口提供的可用带宽越小，数据交换速度也就越慢。因此，背板带宽越大，交换机的传输速率越快（单位为b/s）。背板带宽也叫交换带宽。如果交换机背板大于交换容量，则可以实现线速交换。

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（全双工模式）。如果这一数值小于背板带宽，则可实现线速转发。(www.chuimin.cn)

5.端口类型

应用方面：按端口的组合目前主要有三种，纯百兆端口产品、百兆和千兆端口混合产品、纯千兆产品，每一种产品所应用的网络环境不同，如果是应用于核心骨干网络上，最好选择纯千兆产品；如果是处于上连骨干网上，选择百兆+千兆的混合产品；如果是边缘接入，预算多一点就选择混合产品，预算少的话，直接采用原有的纯百兆产品。

6.端口数量

交换机设备的端口数量是交换机最直观的衡量因素，通常此参数是针对固定端口交换机而言的，常见的标准的固定端口交换机端口数有8、16、24、48等（以8的倍数提供端口）。

固定端口交换机虽然价格相对便宜，但由于它只能提供有限的端口和固定类型的接口，无论是从可连接的用户数量上，还是从可使用的传输介质上来讲都具有一定的局限性，但这种交换机在工作组中应用较多，一般适用于小型企业网络、管理子系统和工作区子系统环境。

7.缓存和MAC地址数量

每台交换机都维护着一张MAC地址表，记录MAC地址与端口的对应关系，从而根据MAC地址将访问请求直接转发到对应的端口。存储的MAC地址数量越多，数据转发的速度和效率也就越高，抗MAC地址溢出供给能力也就越强。

缓存用于暂时存储等待转发的数据。如果缓存容量较小，当并发访问量较大时，数据将被丢弃，从而导致网络通信失败。只有缓存容量较大，才可以在组播和广播流量很大的情况下，提供更佳的整体性能，同时保证最大可能的吞吐量。目前，几乎所有的廉价交换机都采用共享内存结构，由所有端口共享交换机内存，均衡网络负载并防止数据包丢失。

8.管理功能

具有管理功能的交换机是中高端交换机具有的功能，目的是让企业的网络处于可管理状态和提高网络通信的性能。不同的交换机提供的管理内容不同，通常交换机的管理内容包括VLAN、三层交换、端口聚合、负载均衡、生成树和SNMP功能等。根据管理功能的不同，交换机的价格差异较大，从几百元到几十万元不等。可网管交换机在外观上都有一个共同的特点，即在交换机前面板或后面板都提供一个Console端口。虽然Console端口的接口类型因不同品牌或型号的集线器而可能不同，有的为DB−9串行口，有的为RJ−45端口。但共同的一点就是在该端口都标注有“Console”字样，只要找到标有这个字样的端口即属于可网管型交换机。

9.虚拟局域网（VLAN）

VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个更小的局域网，从而实现虚拟工作组的数据交换技术。这种技术可以实现端口的分隔，即便在同一个交换机上，处于不同VLAN的端口也是不能通信的。它还有利于网络的安全，不同VLAN不能直接通信，杜绝了广播信息的不安全性。第三个优势是可以进行灵活的管理，更改用户所属的网络不必换端口和连线，只更改软件配置就可以了。

VLAN能将网络划分为多个广播域，从而有效地控制广播风暴的发生；可以用于控制网络中不同部门、不同节点之间的互相访问。

10.冗余支持

冗余组件一般包括：管理卡、交换结构、接口模块、电源、冷却系统、机箱风扇等。另外，对于提供关键服务的管理引擎及交换阵列模块，不仅要求冗余，还要求这些部分具有“自动切换”的特性，以保证设备冗余的完整性，当有一块这样的部件失效时，冗余部件能够接替工作，以保障设备的可靠性。

局域网组网技术（第2版）：交换机性能参数详解

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