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安防监控网络中核心交换机的背板带宽及包转发率算法详解

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。在企业数据中心的典型应用S12700部署在企业数据中心核心或者汇聚。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，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，那么交换机在做第三层交换的时候可以做到线速。

那么，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/（64＋8＋12）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1.488Mpps。具备VXLAN能力，支持网络虚拟化功能，满足园区网络一网多用的需求。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。

*对于万兆以太网，一个线速端口的包转发率为14.88Mpps。

*对于千兆以太网，一个线速端口的包转发率为1.488Mpps。

*对于快速以太网，一个线速端口的包转发率为0.1488Mpps。

*对于OC－12端口，一个线速端口的包转发率为1.17Mpps。

*对于OC－48端口，一个线速端口的包转发率为468MppS。

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，***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。于1987年在中国深圳正式注册成立，其总部位于中国广东省深圳市龙岗区坂田华为基地。

交换机为什么要划分vlan？

VLAN的好处是可以隔离冲突域和广播域，试想，如果一个局域网内有上百台主机，如果一旦产生广播风暴，那么，这个网络就会被彻底的瘫痪。

可以通过vlan还划分广播与，这样使得广播被限制在每一个vlan里面，而不会跨VLAN传播。不同vlan之间的成员在没有三层路由的前提下是不能互访的，这也是一种安全的考虑。2、网络管理方便

另外一个好处就是管理灵活，当一个用户需要切换到另外一个网络时，只需要更改交换机的vlan划分即可，而不用换端口和连线。举个简单的例子：

假如公司有2个办公地点，但是每个地点都只有几个人，但是这几个人都分别属于不同的部门，由于每个二层交换机只能提供一个网段，所以需要划分不同网段来实现的话，公司有几个部门就需要提供几个交换机，但是如果通过vlan来实现，你们只需要一台交换机即可实现。这样就节约了成本。例如，对于一台拥有24个千兆位端口的交换机而言，其满配置吞吐量应达到24×1。

另一个方面，如果现在在办公点A的某员工需要调到另外一个部门，而这个部门只在办公点B才有，那麼这时，他无需搬到B地点去，只需要将A地点的上连交换机的端口的vlan划到B地点的那个部门的vlan即可，这样就方便很多。

POE交换机为什么不普及？

poe交换机为什么不普及poe交换机出来也有十几年了，但是很多朋友在实际项目时，总是容易把poe交换机忽略，大家数人所选用的供电方式还是喜欢集中供电或者点对点供电，这里面当然有他们供电的优势。其中集中电源供电是在220V电源处接12V集中电源一个，再用2*1.0红黑电源线分别接给摄像头，12V供电距离不可超过100米。现在的220V转12V的开关电源一般可以调至14V左右的输出，根据线损和布线的环境 大致情况下100米内12V，300米内13V，500米内14V。产品规格解决方案应用大型园区网解决方案S7700智能路由交换机可以作为大型企业园区汇聚交换机设备，组建高可靠、业务易扩展、易管理的企业园区网络。

不过距离越远，所使用线越粗，300米以上的，就需要1.5平方的线保证稳定。

显而易见，集中供电有他独特的优势，施工较方便，便于维护，统一控制和管理，传输的距离远。当然除了集中供电，我们常用到的还有点对点的供电方式，这种供电就是从监控室直接引出220V交流电，在摄像机旁边接一个单独DC12V电源，再接在监控摄像头上，安装好支架即可。绿色闪烁：表示本设备为堆叠主设备或已使能堆叠功能但***未进行堆叠的设备。

他的优点就是220V交流电在传输过程中电压损耗低，抗干扰能力强。缺点就是比较麻烦，每个地方需要接个电源，施工起来有些麻烦。这里面我们不得不提到poe供电，很多人都说，poe供电不稳定，那么真的是这样的吗？

这里面有几个问题，都是平时我们在项目中遇到的。

工程商为什么不愿意用poe交换机？

1、受报价影响，poe交换机比普通的交换机价格高，一个16口的poe交换机随随便便五六百。我们平时接触的大多数项目都是中小项目，这个就需要面临报价的问题，价格高了，甲方不高兴，他才不管你是不是POE，如果报价低了，成本控制不下来，工程商赚不到钱。 与其这样，还不如使用普通交换机，同样实现功能，还能有一定的利润，甲方也能接受，一切都显得合情合理。2、维护起来麻烦，虽然poe交换机发展了十几年，技术已经比较成熟，但目前市场上面的线材或poe交换机品质优劣不一，有导致采用PoE供电过程中不稳定，后期的维护的工作量比较大，或者说，一个poe交换机给十几个监控摄像头供电，一旦这个poe交换机的供电模块出现了故障，那么所用监控就会停止工作。产品规格组网应用数据中心网络应用S5700-EI可用在数据中心，接入千兆服务器，再利用链路***汇聚到上层设备。而我们平时采用的电线就不同了，电线的供电稳定性高，就算采用风光互补供电系统也不会出现这类问题出现，所以在考虑到稳定性的问题上，我还是不会去使用POE交换机的。

3、功率有限，市场上的PoE交换机有两种标准，IEEE802.3af和IEEE802.3at。IEEE802.3af标准定义了供电功率为15.4W，IEEE802.3at标准定义了供电功率可达30W，由于供电标准不同其单端口供电功率也不同。比如摄像头功率为9W，使用af标准的PoE交换机即可；产品型号和外观产品特性和优势强大的业务处理能力，多样的安全控制完善的二、三层组播协议，支持PIM***、PIMDM、PIMS***、MLD、IGMPSnooping，满足多终端高清视频监控和视频会议接入需求。若摄像头功率为20W，需使用at标准的PoE交换机；若摄像头功率为30W以上，或者摄像头及其它的网络设备数量比较多的大型项目中，它的输出功率就有可能跟不上了。

4、供电距离有限，目前poe稳定的供电距离就在100米以上，特殊环境下还不到100m，这个对于很多项目来说，是一个比较麻烦的。