核心交換機主要參數如何計算？如何選擇？
產品資訊2018年11月07日
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核心交換機主要參數如何計算？前面我們說到了核心交換機，但是有些人可能還會有疑問，為什么選擇了相應的核心交換機達不到預期效果。這主要是核心交換機選型的主要參數您可能還不了解。這里河姆渡小編詳細為您介紹一下核心交換機的主要參數及其計算方式。
核心交換機主要參數有可擴展性、轉發速率、背板帶寬、四層交換、系統冗余等參數。核心交換機應當全部采用模塊化結構，必須擁有相當數量的插槽，具有強大的網絡擴展能力，可以根據現實或者未來的需要選擇不同數量、不同速率和不同接口類型的模塊，以適應千變萬化的網絡需求。那么影響核心交換機的因素有哪些呢？
一、背板帶寬
背板帶寬也稱交換容量，是交換機接口處理器或接口卡和數據總線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。由于所有端口間的通信都需要通過背板完成，所以背板所能提供的帶寬，就成為端口間并發通信時的瓶頸。
帶寬越大，提供給各端口的可用帶寬越大，數據交換速度越大；帶寬越小，給各端口提供的可用帶寬越小，數據 交換速度也就越慢。也就是說，背板帶寬決定著交換機的數據處理能力，背板帶寬越高，所能處理數據的能力就越強。若欲實現網絡的全雙工無阻塞傳輸，必須滿足最小背板帶寬的要求。
計算公式如下：背板帶寬=端口數量×端口速率×2
提示：對于三層交換機而言，只有轉發速率和背板帶寬都達到最低要求，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個端口，
背板帶寬=24*1000*2/1000=48Gbps。
二、二層三層的包轉發率
網絡中的數據是由一個個數據包組成，對每個數據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，單位時間內通過的數據包數量。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，標志著交換機的具體性能。如果吞吐量太小，就會成為網絡瓶頸，給整個網絡的傳輸效率帶來負面影響。交換機應當能夠實現線速交換，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。對于三層核心交換機而言，若欲實現網絡的無阻塞傳輸，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，那么交換機在做第二層和第三層交換的時候可以做到線速。
那么公式如下
吞吐量（Mpps）=萬兆位端口數量×14.88 Mpps+千兆位端口數量×1.488 Mpps+百兆位端口數量×0.1488 Mpps。
算出的吞吐如果小于你交換機的吞吐量的話，那就可以做到線速。
這里面萬兆位端口與百兆端口如果有就算上去，沒有就可以不用算。
例如，對于一臺擁有24個千兆位端口的交換機而言，其滿配置吞吐量應達到24×1.488 Mpps=35.71 Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時，實現無阻塞的包交換。同樣，如果一臺交換機最多能夠提供176個千兆位端口，那么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。
那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?
包轉發線速的衡量標準是以單位時間內發送64byte的數據包(最小包)的個數作為計算基準的。對于千兆以太網來說，計算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps 說明：當以太網幀為64byte時，需考慮 8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。故一個線速的千兆以太網端口在轉發64byte包時的包轉 發率為1.488Mpps。快速以太網的統速端口包轉發率正好為千兆以太網的十分之一，為148.8kpps。
*對于萬兆以太網，一個線速端口的包轉發率為14.88Mpps。
*對于千兆以太網，一個線速端口的包轉發率為1.488Mpps。
*對于快速以太網，一個線速端口的包轉發率為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（背板帶寬、包轉發率）那么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，除了保留了升級擴展的能力外就是軟件效率/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，整體性能比較高。不過背板帶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，因為后者是個設計值，測試很困難的并且意義不是很大。
三、可擴展性
可擴展性應當包括兩個方面：
1、插槽數量：插槽用于安裝各種功能模塊和接口模塊。由于 每個接口模塊所提供的端口數量是一定的，因此插槽數量也就從根本上決定著交換機所能容納的端口數量。另外，所有功能模塊(如超級引擎模塊、IP語音模塊、 擴展服務模塊、網絡監控模塊、安全服務模塊等)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擴展性。
2、模塊類型：毫無疑問，支持的模塊類型(如LAN接口模塊、WAN接口模塊、ATM接口模塊、 擴展功能模塊等)越多，交換機的可擴展性越強。僅以局域網接口模塊為例，就應當包括RJ-45模塊、GBIC模塊、SFP模塊、10Gbps模塊等，以適 應大中型網絡中復雜環境和網絡應用的需求。
四、四層交換
第四層交換用于實現對網絡服務的快速訪問。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)應用端口號，被設計用于高速Intranet應用。四層交換除了負載均衡功能外，還支持基于應用類型和用戶ID的傳輸流控制功能。此 外，四層交換機直接安放在服務器前端，它了解應用會話內容和用戶權限，因而使它成為防止非授權訪問服務器的理想平臺。
五、模塊冗余
冗余能力是網絡安全運行的保證。任何廠商都不能保證其產品在運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于設備的冗余能力。對于核心交換機而 言，重要部件都應當擁有冗余能力，比如管理模塊冗余、電源冗余等，這樣才可以在最大程度上保證網絡穩定運行。
六、路由冗余
利用HSRP、VRRP協議保證核心設備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臺交換機出現故障時，三層路由設備和虛擬網關能夠快速切換，實現雙線路的冗余備份，保證整網穩定性。
背板帶寬也稱交換容量，是交換機接口處理器或接口卡和數據總線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。由于所有端口間的通信都需要通過背板完成，所以背板所能提供的帶寬，就成為端口間并發通信時的瓶頸。
帶寬越大，提供給各端口的可用帶寬越大，數據交換速度越大；帶寬越小，給各端口提供的可用帶寬越小，數據 交換速度也就越慢。也就是說，背板帶寬決定著交換機的數據處理能力，背板帶寬越高，所能處理數據的能力就越強。若欲實現網絡的全雙工無阻塞傳輸，必須滿足最小背板帶寬的要求。
計算公式如下：背板帶寬=端口數量×端口速率×2
提示：對于三層交換機而言，只有轉發速率和背板帶寬都達到最低要求，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個端口，
背板帶寬=24*1000*2/1000=48Gbps。
二、二層三層的包轉發率
網絡中的數據是由一個個數據包組成，對每個數據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，單位時間內通過的數據包數量。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，標志著交換機的具體性能。如果吞吐量太小，就會成為網絡瓶頸，給整個網絡的傳輸效率帶來負面影響。交換機應當能夠實現線速交換，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。對于三層核心交換機而言，若欲實現網絡的無阻塞傳輸，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，那么交換機在做第二層和第三層交換的時候可以做到線速。
那么公式如下
吞吐量（Mpps）=萬兆位端口數量×14.88 Mpps+千兆位端口數量×1.488 Mpps+百兆位端口數量×0.1488 Mpps。
算出的吞吐如果小于你交換機的吞吐量的話，那就可以做到線速。
這里面萬兆位端口與百兆端口如果有就算上去，沒有就可以不用算。
例如，對于一臺擁有24個千兆位端口的交換機而言，其滿配置吞吐量應達到24×1.488 Mpps=35.71 Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時，實現無阻塞的包交換。同樣，如果一臺交換機最多能夠提供176個千兆位端口，那么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。
那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?
包轉發線速的衡量標準是以單位時間內發送64byte的數據包(最小包)的個數作為計算基準的。對于千兆以太網來說，計算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps 說明：當以太網幀為64byte時，需考慮 8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。故一個線速的千兆以太網端口在轉發64byte包時的包轉 發率為1.488Mpps。快速以太網的統速端口包轉發率正好為千兆以太網的十分之一，為148.8kpps。
*對于萬兆以太網，一個線速端口的包轉發率為14.88Mpps。
*對于千兆以太網，一個線速端口的包轉發率為1.488Mpps。
*對于快速以太網，一個線速端口的包轉發率為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（背板帶寬、包轉發率）那么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，除了保留了升級擴展的能力外就是軟件效率/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，整體性能比較高。不過背板帶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，因為后者是個設計值，測試很困難的并且意義不是很大。
三、可擴展性
可擴展性應當包括兩個方面：
1、插槽數量：插槽用于安裝各種功能模塊和接口模塊。由于 每個接口模塊所提供的端口數量是一定的，因此插槽數量也就從根本上決定著交換機所能容納的端口數量。另外，所有功能模塊(如超級引擎模塊、IP語音模塊、 擴展服務模塊、網絡監控模塊、安全服務模塊等)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擴展性。
2、模塊類型：毫無疑問，支持的模塊類型(如LAN接口模塊、WAN接口模塊、ATM接口模塊、 擴展功能模塊等)越多，交換機的可擴展性越強。僅以局域網接口模塊為例，就應當包括RJ-45模塊、GBIC模塊、SFP模塊、10Gbps模塊等，以適 應大中型網絡中復雜環境和網絡應用的需求。
四、四層交換
第四層交換用于實現對網絡服務的快速訪問。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)應用端口號，被設計用于高速Intranet應用。四層交換除了負載均衡功能外，還支持基于應用類型和用戶ID的傳輸流控制功能。此 外，四層交換機直接安放在服務器前端，它了解應用會話內容和用戶權限，因而使它成為防止非授權訪問服務器的理想平臺。
五、模塊冗余
冗余能力是網絡安全運行的保證。任何廠商都不能保證其產品在運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于設備的冗余能力。對于核心交換機而 言，重要部件都應當擁有冗余能力，比如管理模塊冗余、電源冗余等，這樣才可以在最大程度上保證網絡穩定運行。
六、路由冗余
利用HSRP、VRRP協議保證核心設備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臺交換機出現故障時，三層路由設備和虛擬網關能夠快速切換，實現雙線路的冗余備份，保證整網穩定性。
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