万兆以太网交换机的选型

如何根据摄像头数量选择一个合适的交换机经常有朋友提到，100台摄像头用什么交换机合适，网络管理员在视频监控系统安装过程中往往会出现图像卡频的情况，最大的原因是什么呢？如何才能解决此类问题？其实这些都是跟交换机的选择有关，这是个老问题，虽然前面我们有提到过这类问题，但是仍然有不少的朋友多次问到，那我们今天就把关于接入层的交换机选择问题了解清楚。

可以看下，这是我们传常用到的三层网络，主要做接入层、汇聚层、核心层组成，我们今天就主要了解下接入层的交换机选择。

一、影响交换机的因素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、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。

二、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(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/(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。

快速以太网的统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。

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。

思科路由器和交换机的万兆以太网端口类型和可插拔模块揭密您可能已经阅读了大量关于万兆以太网（以下简称10GbE）的文章，进而确信它将是您的数据中心下一项需要采用的技术。

现在，您需要做的是深入了解这项技术的具体细节。

或者，您可能在寻找您的下一个配线间升级方案，或者考虑用10GbE满足下一代城域网（MAN）的需要。

或者，您可能只是一个喜欢站在技术前沿的技术爱好者。

如果您符合上面这几种情况中的任何一种，本文就可以帮助您全面地了解10GbE技术和标准的端口类型，以及理解思科交换机、路由器上的多种10GbE可插拔模块的区别、共性和应用。

IEEE 802.3ae任务小组于2002年将10GbE确立为标准。

虽然它已存在三年，这在互联网时代足以让一项标准成为过时的技术，但是10GbE技术仍然处于旺盛发展的时期，而10GbE市场也还处于起步阶段。

在深入可插拔光接口的细节之前，首先让我们了解一下10GbE标准，以及各种10GbE标准端口类型的主要应用。

基于光纤的10GbE：802.3ae概览首先要指出的是，10GbE仍然属于以太网，只是速度快得多。

除了将速度水平提高到了10000Gb/s以外，IEEE 802.3ae 10GbE标准的主要目标是保留以太网的帧格式，保持802.3标准的最大和最小帧尺寸，以及只支持全双工操作（因而不符合CSMA/CD协议的要求）。

IEEE 802.3ae标准的很大一部分都是用于定义10GbE物理层。

随着标准化工作的深入，人们定义了四种主要的光接口类型，它们可以在不同的距离上支持单模和多模光纤。

按照IEEE的术语，这些接口被称为依赖于物理介质的子层，简称PMD。

除了这四种PMD以外，该标准还制定了两个用以支持LAN和WAN应用的物理层规范（PHY）系列。

一般而言，PHY的属性是在负责编码和解码功能的物理编码子层（PCS）定义的。

目前，总共有七种10GbE 端口类型（如图1所示）。

IEEE 802.3ae PMD子层10GbE标准所规定的PMD子层看起来似乎容易混淆。

万兆以太网产品种类随着万兆以太网标准的制定，市场上出现了许多支持万兆以太网的产品。

从其产品体系结构来看，目前的万兆以太网产品可以分为两大种类：一种是万兆以太网交换模块；另一种是真正的万兆以太网交换机/路由器。

万兆以太网接口模块目前市场上大多数支持万兆以太网的产品是在千兆以太网交换机/路由器的基础上增加万兆以太网接口模块。

千兆以太网交换机产品从1997年问世以来，经过几年的发展，技术上已经成熟。

许多千兆以太网设备提供商为了尽快进入万兆以太网市场，便直接在千兆产品上增加万兆以太网模块。

万兆以太网技术和千兆以太网技术定义了MAC层和物理层规范，对上层协议透明。

而千兆以太网体系结构的交换机加上万兆以太网接口模块是比较经济的网络解决方案。

但是，由于千兆以太网交换机在体系结构设计、背板带宽、交换能力和ASIC处理能力等方面是根据千兆的要求设计的，当接口速度提高10倍达到万兆时，通常不能很好地胜任，更没有足够的扩展能力以满足未来的网络升级。

例如，大多数千兆以太网交换机的线卡插槽和背板之间接口带宽只有8Gbps，即便每个线卡只有1个万兆以太网接口时，在理论上也不可能达到万兆的速度。

另外，交换矩阵容量、包转发能力以及包处理芯片等都将严重影响到整个交换机支持万兆以太网的能力。

因此，仅支持万兆以太网模块的千兆以太网交换机还不能称为真正意义上的“万兆以太网交换机”。

万兆以太网交换机/路由器真正为万兆以太网技术而重新设计体系结构的交换机/路由器通常被生产厂商称为“下一代”产品，现在市场上已经能够找到这类产品。

万兆以太网交换机/路由器在硬件设计中主要有以下特点。

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。

同时，被选购的设备应当满足在未来线卡端口密度增加时，交换机只需替换线卡而无需替换系统背板的要求。

万兆三层核心交换机产品概述此系列交换机是公司推出的一款万兆三层交换机，目前推出四款，此系列是一款增强型IPv6万兆以太网交换机，具备先进的硬件处理能力和最丰富的业务特性。

整机采用模块化设计，最大支持4个万兆SFP铺口，在实现千兆汇聚或接入时保留进一步支持10GE的扩展能力，支持IPv4/IPv6 硬件双栈及线速转发，使客户能够从容应对即将带来的IPv6时代其提供高容量的交换能力，可广泛应用在大型政府、企事业单位网络的汇聚层；或中小型网络的核心层。

产品分类：A24 个10/100/1000M 电口；4个千兆SFP复用光口；1-4个万兆SFP镒口（扩展卡）；1 个Console 口；B24个千兆SFP光口；8 个10/100/1000M 复用电口；1-4个万兆SFP镒口（扩展卡）；1 个Console 口；C48 个10/100/1000M 电口；4个千兆SFP复用光口；1-4个万兆SFP镒口（扩展卡）；1 个Console 口；D48个千兆SFP光口；4 个10/100/1000M 复用电口；1-4个万兆SFP镒口（扩展卡）；1 个Console 口；产品特点：丰富的端口类型，灵活的端口扩展A 系列交换机支持2块万兆扩展卡，每块扩展卡支持1-2个万兆SFP碱口，用户可根据组网情况灵活选择1-4个万兆端口。

同时还提供多样化的千兆端口，如：24个千兆光口或电口，以及48个千兆光口或电口，能够满足大型网络汇聚或中小型网络核心的不同的组网需求。

强大的处理能力A 基于VCore-III MIPS-based CPU 强大、稳定的处理能力；B提供高达350Gbps的交换容量，端口全线速过滤转发96Mpps； C/D提供高达350Gbps的交换容量，端口全线速过滤转发131Mpps；保证主干网络的大流量数据无阻塞转发。

完善的安全控制策略支持基于端口的用户IP+MAC地址认证、基于端口的802.1X认证、远程Radius、NAS认证，支持IP ACL、MAC ACL Vlan ACL、支持基于三、四层的ACL功能，有效防御ARP攻击和病毒；支持完善的风暴控制功能，可对广播、组播、单播风暴进行抑制。

一、交换机选型：1.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。

交换机机箱内部背后设置的大量的铜线，而背板带宽指的是这些铜线提供的带宽，与背板带宽有关的，是背板铜线部署的多少；交换容量是实际业务板卡与交换引擎之间的连接带宽，真正标志了交换机总的数据交换能力，与交换容量有关的，是业务插槽与管理引擎上的交换芯片，交换容量是决定交换机性能转发的主要因素。

所有单端口容量*端口数量之和的2倍<背板带宽，才可以实现全双工无阻塞交换。

比如cisco公司的Catalyst2950G-48,它有48个100Mbit/s端口和2个1000Mbit/s 端口，它的背板带宽应该不小于13.6Gbit/s，才能满足线速交换的要求。

计算如下：(2*1000+48*100)*2(Mbit/s)=13.6(Gbit/s)2.满配置吞吐量(Mpps)=满配置GE端口数×1.488Mpps,其中1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为1.488Mpps。

例如:1台最多能够提供64个千兆端口的交换机，其满配置吞吐量应达到64×1.488Mpps = 95.2Mpps，才能够确保在任何端口均线速工作时，提供无阻塞的包交换。

假如一台交换机最多能够提供176个千兆端口，而宣称的吞吐量为不到261.8Mpps(176 x 1.488Mpps = 261.8)，那么用户有理由认为该交换机采用的是有阻塞的结构设计。

1.488的由来：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。

计算方法如下：一个数据包的实际长度为(64＋8＋12)byte=(512+64+96)bit=672bit,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1.488095Mpps=1000Mbit/s/672bit。

ZXR10 8912E核心交换机核心交换机：L2/L3/L4、14个插槽交换容量：5.12Tbps包转发率：3840MppsZXR10 8908E 核心交换机核心交换机：L2/L3/L4、10个插槽交换容量：5.12Tbps包转发率：3840MppsZXR10 8905E 核心交换机核心交换机：L2/L3/L4、7个插槽交换容量：3.2Tbps包转发率2400MppsZXR10 8902E 核心交换机核心交换机：L2/L3/L4、4个插槽交换容量：1.28Tbps包转发率：960Mpps定位：运营商IP城域网、IDC网络、校园网、园区网和企业网络的骨干层、核心层。

ZXR10 8912万兆MPLS路由交换机万兆MPLS交换机：L2/L3/L4、14个插槽交换容量：2880Gbps包转发率：2143MppsZXR10 8908万兆MPLS路由交换机万兆MPLS交换机：L2/L3/L4、10个插槽交换容量：1920Gbps包转发率：1428MppsZXR10 8905万兆MPLS路由交换机万兆MPLS交换机：L2/L3/L4、7个插槽交换容量：1200Gbps包转发率：893MppsZXR10 8902万兆MPLS路由交换机万兆MPLS交换机：L2/L3/L4、4个插槽交换容量：480Gbps包转发率：357Mpps定位：运营商IP城域网、校园网、电子政务网和大型企事业网路的骨干层、核心层、汇聚层。

ZXR10 5952E易维MPLS路由交换机盒式交换机：L2/L3、全千兆接入交换容量：320Gbps包转发率：132Mpps16个GE SFP光接口或RJ 45电口，4个子卡：8个GE SFP/电口，1个扩展槽：4个万兆SFP+光接口、4个GE SPF、4个GE电ZXR10 5928E易维MPLS路由交换机盒式交换机：L2/L3、全千兆接入交换容量：240Gbps包转发率：96Mpps24个GE电口，1个扩展插槽，4个万兆SFP+光接口、4个GE SFP、4个GE电ZXR10 5928E-Fl易维MPLS路由交换机盒式交换机：L2/L3、全千兆接入交换容量：240Gbps包转发率：96Mpps24个GE SFP，1个扩展槽，4个万兆SFP+光接口、4个GE SFP、4个GE电ZXR10 5916E易维MPLS路由交换机盒式交换机：L2/L3、全千兆接入交换容量：240Gbps包转发率：78Mpps12个GE电口，1个扩展槽，4个万兆SFP+光接口、4个GE SFP、4个GE电定位：园区网中心和IP城域网汇聚层。

华为交换机命名规则在华为S系列园区交换机中，每个系列中都有许多种不同机型，特别是像S1700、S2700、S3700、S5700这样应用范围比较广、机型比较多的中低端产品系列，每个系列中的每款机型的硬件配置或多或少有所不同，所以在正式介绍这些交换机系列前先介绍它们的命名规则，以便能快速地进行华为S系列交换机选型。

但因为不同系列的主要应用环境和所包括的机各不相同，所以它们在命名规则上也存在许多不同。

下面分别予以介绍。

1．S1700系列机型的命名规则S1700系列比较特殊，它是专门为个人和小型企业用户量身打造的SOHO级交换机。

由于应用、功能比较简单，一般不需要配置或者通过简单的Web配置即可使用。

目前S1700系列中，网管型和非网管型交换机各有5款机型，具体将在本章后面介绍。

下面以S1700-8-AC、S1700-28GFR-4P-AC和S1700-52FR-2T2P-AC 3款机型为例介绍S1700系列交换机的命名规则，如图1-2所示。

各部分含义说明如表1-1所示。

表1-1 S1700系列命名规则中各部分的含义标号含义A表示设备为交换机B表示产品系列，其中“17”表示17系列，“00”是子系列号C 表示最大可用端口数。

S1700系列交换机支持的最大端口数不同，目前分别为8、24、28、52个D 表示下行端口类型，G为千兆端口。

如果无此部分则表示该机型的下行端口为百兆端口E 表示设备的网管类型，F代表全网管类型，W代表W eb网管型。

无此部分表示该机型为非网管机型F表示设备安装结构，R 表示为机架型结构。

无此部分表示该机型为桌面型结构 G 表示上行端口数H 表示对应的上行端口的类型，其中T 表示双绞线以太网电口，P 表示SFP 模块光口，TP 表示光口和电口的Combo 端口，无此部分表示该机型无上行端口I 表示设备的供电方式，目前S1700系列仅支持交流供电方式（AC ）2．S2700系列机型的命名规则为了满足不同用户的需求，S2700系列提供了多款机型。

交换机的主要技术指标交换机的主要技术指标交换（1）机架插槽数：指机架式交换机所能安插的最大模块数。

（2）扩展槽数：指固定配置式带扩展槽交换机所能安插的最大模块数。

（3）最大可堆叠数：指可堆叠交换机的堆叠单元中所能堆叠的最大交换机数目。

显然，此参数也说明了一个堆叠单元中所能提供的最大端口密度与信息点连接能力。

（4）支持的网络类型：一般情况下，固定配置式不带扩展槽交换机仅支持一种类型的网络，机架式交换机和固定配置式带扩展槽交换机可支持一种以上类型的网络，如支持以太网、快速以太网、千兆以太网、ATM、令牌环、FDDI等。

一台交换机所支持的网络类型越多，其可用性和可扩展性将越强。

（5）最大SONET端口数：SONET（Synchronous Optical Network，同步传输网络）是一种高速同步传输网络规范，最大速率可达2.5Gbit/s。

一台交换机的最大SONET端口数是指这台交换机的最大下传的SONET接口数。

（6）背板吞吐量：背板吞吐量也称背板带宽，单位是每秒通过的数据包个数（pps），表示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。

一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但同时成本也将会越高。

（7）MAC地址表大小：连接到局域网上的每个端口或设备都需要一个MAC地址，其他设备要用到此地址来定位特定的端口及更新路由表和数据结构。

一个设备MAC地址表的大小反映了该设备能支持的最大节点数。

（8）支持的协议和标准：局域风交换机所支持的协议和标准内容，直接决定了交换机的网络适应能力。

判断交换机性能好坏的九个因素【文章摘要】把握千兆交换机的主要性能指标是关键，而判断交换机性能的好坏，需要从以下几方面的因素出发...把握千兆交换机的主要性能指标是关键，而判断交换机性能的好坏，需要从以下几方面的因素出发：转发技术存储转发技术要求交换机在接收到全部数据包后再决定如何转发，采用该技术的千兆交换机可以在转发之前检查数据包的完整性和正确性，减少了不必要的数据转发。

产品手册Cisco Nexus 5548P、5548UP、5596UP 和 5596T 交换机Cisco Nexus 5000 系列交换机新增产品Cisco Nexus 5000 系列交换机产品概述如今，数据中心已越来越多地应用各种机架式服务器和刀片服务器，这些服务器都拥有功能强大的多核处理器。

机架内计算密度的快速增长和虚拟化软件的日渐普及共同加速带动了对万兆以太网和整合 I/O 的需求，而 Cisco Nexus® 5000 系列交换机可与这些应用完美匹配。

Cisco Nexus 5000 系列拥有低延迟特性，可选的自前而后或自后而前冷却方式、铜缆或光纤接入端口，以及后朝向数据端口，广泛适用于各种物理、虚拟、存储访问和高性能计算环境，使客户可以灵活地满足数据中心要求，并以与业务目标相一致的步调进行逐步扩展。

该交换机系列使用直通架构，所有端口均支持线速万兆以太网，同时保持稳定的低延迟，不受数据包大小和服务启用状态影响。

它支持一套统称为数据中心桥接 (DCB) 的网络技术，该技术可以增强以太网的可靠性、高效性和可扩展性。

这些特性可让交换机通过无损以太网交换矩阵支持多个流量类别，从而实现 LAN、SAN 和集群环境的整合。

此款交换机可将以太网光纤通道 (FCoE) 连接到本地光纤通道，从而在动态简化机架内布线的同时保护已有的存储系统投资。

除了支持服务器上的标准万兆以太网网络接口卡 (NIC)，Cisco Nexus 5000 系列还与被称为融合网络适配器 (CNA) 的多功能适配器相集成，结合了以太网 NIC 和光纤通道主机总线适配器 (HBA) 的功能，使得向单独、统一网络交换矩阵的过渡变得更加透明，并与现有操作规范、管理软件和操作系统驱动程序保持一致。

该交换机系列与集成收发器和 Twinax 布线解决方案兼容，因此无需购买昂贵的光纤收发器，即可在机架级别实现更具成本效益的万兆以太网到服务器的连接。