路由器与交换机各自的技术衡量指标以及三层交换机与路由器的区别(附目录)

衡量网络设备（交换机/路由器等）的指标参数 (1)线速&转发速率-pps (1)线速-pps (1)转发速率（吞吐率）-pps (2)线速背板带宽&背板带宽-bps (3)线速背板带宽（端口总带宽）-bps (3)背板带宽（交换带宽，交换容量）-bps (3)端口吞吐量&满配吞吐量-pps (3)端口吞吐量-pps (3)满配吞吐量-pps (3)交换机 (4)交换过程 (4)交换方式 (4)直通式（Cut Through） (4)存储转发式（Store and Forward） (4)无碎片直通式（Fragment Free） (5)交换机的端口 (5)交换机的网管方式 (5)二层协议（链路层协议） (5)路由器 (6)定义 (6)路由器的功能 (6)路由器的基本工作原理 (6)路由器的接口 (7)接口种类 (7)各种接口的工作原理 (8)路由协议支持 (8)路由器性能 (10)CPU，内存，端口密度等 (14)三层交换机与路由器的区别 (15)主要适用的环境不一样 (15)性能体现不一样 (22)核心路由器十项性能指标 (23)衡量网络设备（交换机/路由器等）的指标参数线速&转发速率-pps线速-pps（个人理解定义，非官方定义）指的是网络设备已最小包长（64Byte），最小包间隔（12Byte）的条件下每秒转发的包的个数。

单位是Pps PPS=Pulse Per Second(实际上也可以看做是Packet Per Second，只不过这里的Packet是最小的64Byte 的packet，Packet之间的间隔也是最小的12Byte)RFC规定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。

在以太网中，每个帧头都加上了8个字节的前导符（7个10101010八位组，1个10101011八位组），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帧间隙是12个字节，虽然帧间隙在实际应用中有可能会比12个字节要大，但是在衡量交换机包转发能力时应当采用最小值。

线速度计算公式：当交换机达到线速时包转发率Mpps(Mega packet per second)＝(1000Mbit×千兆端口数量＋100Mbit×百兆端口数量＋10Mbit×十兆端口数量＋其它速率的端口类推累加)/((64+12+8)bytes×8bit/bytes)＝1.488Mpps×千兆端口数量+0.1488Mpps×百兆端口数量+其它速率的端口类推累加它所描述的实际内容是: 交换机的端口每秒能转发的包的数量。

((64+12+8)bytes×8bit/bytes) 是一个最小包，包前引导，最小包间隔所占的bit数(64+12+8)bytes中的64Byte是指包长，12Byte是指包间隙的最小长度，8Byte 是知道包引导字节的长度。

线速度可以分为：二层转发线速度和三层转发线速度，计算方法是一样的。

转发速率（吞吐率）-pps转发速率是设备标称的所有端口转发最小包(64Byte+8Byte+12Byte)的速率总和无阻塞如果设备标称的转发速率等于设备应具有的线速率，那么设备的所有端口都可以以线速接收帧，并能无延迟地处理被称为“无阻塞（Nonblocking）”，之所以这样叫是因为设备内部没有等待处理的帧（没有阻塞）。

理解：线速度实在最小包长，最小包间隙的情况下获得的，每秒转发包的次数（pps），所以在这样的条件下，单位时间需要转发的包的个数是极限值。

实际使用中由于包长会大于64Byte的最大包长，包间隔也会大于12Byte，所以交换机单位时间内转发的包的数量不会达到线速率，这样也就表示交换设备内部没有等待处理。

线速背板带宽&背板带宽-bps线速背板带宽（端口总带宽）-bps（自己理解定义，非官方定义）线速背板带宽也叫做总带宽，是指所有端口以全双工最大速率（与线速度工作的条件相同）工作时所有端口的带宽之和=端口数×相应端口速率bps×2（全双工模式）例如2个1000Mbps的交换机的端口总带宽（线速背板带宽）为：2x1000Mbpsx2=4000Mbps背板带宽（交换带宽，交换容量）-bps背板带宽也叫做交换带宽是指设备标称的背板带宽，如果线速背板带宽（端口总带宽）<标称背板带宽，那么说明设备的背板有能力提供带宽使得所有的端口以线速度工作。

端口吞吐量&满配吞吐量-pps端口吞吐量-pps端口吞吐量是指全双工，64Byte包长情况下，在没有丢包的情况下，端口能够转发的最多包的数量。

端口吞吐量的测试方法常采用两个相同速率端口进行测试，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。

其测试方法是：在测试中以一定速率发送一定数量的帧，并计算待测设备传输的帧，如果发送的帧与接收的帧数量相等，那么就将发送速率提高并重新测试；如果接收帧少于发送帧则降低发送速率重新测试，直至得出最终结果。

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，该指标既包括吞吐率指标也涵盖了报文转发率指标。

满配吞吐量-pps是指所有端口的吞吐量之和，如果所有端口能以线速度工作的话，那么满配吞吐量就是设备的线速度（自己定义，非官方定义）交换机交换机主要起到数据交换的作用，其中交换能力是衡量交换机的基本参数，主要参数有：线速度（二层线速度），转发速度（吞吐率），背板带宽（交换带宽，交换容量）与线速背板带宽等交换过程交换机内部转发数据包的关键部件:a.背板总线 b.交换矩阵,具体工作过程:交换机通常拥有一条带宽很高的背板总线和一个内部交换矩阵。

交换机的所有端口都挂接在这条背板总线上,当控制电路收到数据包后,交换机处理芯片立即查找其内存中的MAC地址表,以确认该目的MAC的NIC（Network Interface Card 网卡）挂在哪一个端口上,然后通过内部交换矩阵迅速将该包转送到目的端口,如果该目的MAC地址不存在,则广播到除接收端口以外的其他所有端口(通常称为泛洪)。

交换方式直通式（Cut Through）当输入接口检测到一个数据帧时，就检查帧头，根据帧内的目的地址把数据帧发送到相应接口。

优点：交换速度快，延迟非常小。

缺点：不提供错误检测服务，有可能将出错的数据帧转发出去。

不提供缓存，不能将速率不同的接口直接接通，容易丢帧。

当接口数量较多时，交换电路会很复杂。

存储转发式（Store and Forward）这种方式先将数据帧完整的接收下来，先检查帧是否正确，再根据目的地址转发到指定接口。

优点：提供错误检测，改善了网络性能。

支持速度不同的接口的转发服务，使交换机可以连接速度不同的网段。

缺点：传输延时较大，需要较大的缓存容量。

无碎片直通式（Fragment Free）它检查数据帧的长度是否够64个字节，若小于64字节，说明是碎片，进行丢弃，若大于64字节，则转发该帧。

碎片通常是由于以太网中的冲突造成的，如果一个数据帧在发送中检测到冲突，就会停止发送，但它已发送的部分就成为无用的碎片。

利用这种方式可避免碎片的转发，提高了网络效率。

交换机的端口以太网端口Access类型：端口只能属于一个Vlan，一般用于交换机与用户之间的连接Trunk类型：端口可以属于多个Vlan，可以接受和发送多个Vlan报文Hybrid类型：端口可以属于多个Vlan，可以接受和发送多个Vlan报文，端口可以允许多个Vlan的报文发送时不携带标签，而Trunk端口只允许缺省Vlan的报文发送时不携带标签交换机的网管方式网管是指网络管理员通过网络管理程序对网络上的资源进行集中化的管理，包括配管理、性能和记账管理、问题管理、操作管理和变化管理等。

一般交换机厂商会提供管理软件或第三方管理软件来远程管理交换机，现在常见的网管类型包括：IBM网络管理（Netview）、HP Openview、Sun Solstice Domain Manager、Rmon管理、Snmp管理、基于WEB管理等，网络管理界面分为命令行方式（CLI）与图形用户界面（GUI）方式，不同的管理程序反映了该设备的可管理性及可操作性。

二层协议（链路层协议）链路层主要的协议有：HDLC,PPP,PPTP，L2TP，LAP-B，LAP-D，LAP-E，802.1Q 等，具体需要进一步总结，并结合某款交换机进行深入学习路由器定义路由器主要起到路由转发的作用，其中转发能力是衡量路由器的基本参数要解释路由器的概念，首先得知道什么是路由。

所谓“路由”，是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作，而路由器，正是执行这种行为动作的机器，它的英文名称为 Router,是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读懂”对方的数据，从而构成一个更大的网络。

路由器很多时候充当网关的角色。

路由器的功能第一，网络互连，路由器支持各种局域网和广域网接口，主要用于互连局域网和广域网，实现不同网络互相通信；第二，数据处理，提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能；第三，网络管理，路由器提供包括配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。

路由器的基本工作原理为了完成“路由”的工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据－－路由表（Routing Table），供路由选择时使用。

路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。

路由表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。

在路由器中涉及到两个有关地址的名字概念，那就是：静态路由表和动态路由表。

由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态（st ati c）路由表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。

动态（Dynamic）路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。

路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。

为了简单地说明路由器的工作原理，现在我们假设有这样一个简单的网络。

如图所示，A、B、C、D四个网络通过路由器连接在一起。

现在我们来看一下在如图所示网络环境下路由器又是如何发挥其路由、数据转发作用的。