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。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。S7700采用全可编程架构，可以完全自定义流量的转发模式、转发行为和查找算法。
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。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。S6720-LI系列交换机是华为公司自主开发的新一代精简型全万兆盒式交换机，可用于园区网和数据中心万兆接入。
*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；今天我将会带领大家学习一下华为的业界25GE接入TOR交换机CE8860。但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。
初识华为交换机
华为交换机的产品线非常齐全。大的分类有传统以太网交换机和当前热门的云计算交换机。下面主要介绍传统以太网交换机。
T比特核心路由交换机：S7703、S7706、S7712、S9303、S9306、S9312、S9703、S9706、S9712
全万兆三层交换机：S6700-24-EI、S6700-48-EI
全千兆三层交换机：S5700系列 分为精简版（U） 标准版（SI） 增强版（EI） 高版（HI）
百兆三层交换机（支持千兆上行）S3700系列 分为标准版（SI） 增强版（EI） 高版（HI）
百兆二层交换机S2700系列 分为标准版（SI） 增强版（EI）
SOHO交换机 S1700分为网管型和非网管型
从用户***上来划分
数据中心交换机（核心交换机）。数据中心的核心层可以选用如S9700、S9300或者S7700系列，此三种交换机均是T比特级的核心路由交换机，可以满足大型数据中心对端口带宽和交换性能的要求。接入层的S6700和S5700系列分别是全万兆和全千兆高性能三层交换机，交换容量分别可以达到960Gbit/s和256Gbit/s，可满足中小型数据中心的要求。交换机应当能够实现线速交换，即交换速率达到传输线上的数据传输速度，从而消除交换瓶颈。
核心交换机。核心层可以选用S9700、S9300、S7700、S6700、S5700、S3700系列交换机。其中S9700和S9300可作为大型园区网络核心交换机，S7700、S6700可作为中兴园区网络的核心交换机，S5700、S3700可以作为中小型网络的核心交换机。黄灯闪烁：USB升级后，设备重启完成后SYS灯黄灯*闪烁，表示设备升级成功，应可拔出U盘。
汇聚交换机。汇聚层可以采用S7700、S6700、S5700、S3700系列交换机。其中S7700和S6700系列交换机可作为大型园区网络的汇聚交换机，S5700系列可以作为中型园区网的汇聚交换机，S3700可以作为中小型园区网的汇聚交换机。华为是一家生产销售通信设备的民营通信科技公司，是***的信息与通信技术(ICT)解决方案供应商。
接入交换机。接入层可以采用S5700、S3700、S2700、S1700系列交换机。其中S5700可以作为大型园区网络的全千兆接入交换机，S3700和S2700可作为中小型园区网络的百兆到桌面的接入交换机，S1700可作为小型园区网络的百兆到桌面的接入交机。广泛应用于企业园区接入、汇聚，数据中心千兆接入等多种应用场景。
华为交换机命名规则，下面以5700系列为例
比如：
S5700S-52P-LI-AC
S5700S-48TP-PWR-SI
注释：1、S代表交换机 2、57为产品系列 3、00表示子系列 4、第二个S表示该机型为商业型号 5、52（48）表示可用端口数 6、P（TP）表示上行端口的类型 其中C 表示设备支持插卡 TP表示上行端口为支持光口和电口的combo口 P表示上行端口为光口 7、PWR表示支持POE供电，没有则表示不支持 8、LI（SI）表示软件版本类型 EI为增强版 SI为标准版 HI为高版版 LI为简化版 9、AC表示交流电供电，如果是DC表示为直流供电
下一节咱们继续学习华为交换机的操作系统（VRP）
交换机原理
一、基本以太网
1、以太网标准：
以太网是Ethernet的意思，过去使用的是十兆标准，现在是百兆到桌面，千兆做干线。
常见的标准有：
10BASE-2 细缆以太网
10BASE-5 粗缆以太网
10BASE-T 星型以太网
100BASE-T 快速以太网
1000BASE-T 千兆以太网
2、接线标准
星型以太网采用双绞线连接，双绞线是8芯，分四组，两芯一组绞在一起，故称双绞线。
8芯双绞线只用其中4芯：1、2、3、6。
常见接线方式有两种：
568B接线规范： 白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕
1 2 3 4 5 6 7 8
568A接线规范： 白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕
将568B的1和3对调，2和6对调，就得到568A。
3、接线方法
两边采用相同的接线方式叫做平接，两边采用不同的接线方式叫扭接。
不同的设备之间连接，使用平接线；相同的设备连接使用扭接线。
电脑、路由器与集线器、交换机连接时使用平接线。
这是因为网线中的4条线，一对是输入，一对是输出，输入应该与输出对应。
如果将1和3连接，2和4连接，相当于自己的输出送给自己的输入。
这样可以使网卡进入工作状态，阻止空接口关闭，而影响有些程序的运行。
二、交换机原理与应用
1、冲突域和广播域
交换机是根据网桥的原理发展起来的，学习交换机先认识两个概念：
(1)冲突域：
冲突域是数据必然发送到的区域。
HUB是无智能的信号驱动器，有入必出，整个由HUB组成的网络是一个冲突域。
交换机的一个接口下的网络是一个冲突域，所以交换机可以隔离冲突域。
(2)广播域：
广播数据时可以发送到的区域是一个广播域。
交换机和集线器对广播帧是透明的，所以用交换机和HUB组成的网络是一个广播域。
路由器的一个接口下的网络是一个广播域。所以路由器可以隔离广播域。
2、交换机原理
(1)端口地址表
端口地址表记录了端口下包含主机的MAC地址。端口地址表是交换机上电后自动建立的，
保存在RAM中，并且自动维护。
交换机隔离广播域的原理是根据其端口地址表和转发决策决定的。
(2)转发决策
交换机的转发决策有三种操作：丢弃、转发和扩散。
丢弃：当本端口下的主机访问已知本端口下的主机时丢弃。
转发：当某端口下的主机访问已知某端口下的主机时转发。
扩散：当某端口下的主机访问未知端口下的主机时要扩散。
每个操作都要记录下发包端的MAC地址，以备其它主机的访问。
(3)成存期：
生成期是端口地址列表中表项的寿命。每个表项在建立后开始进行倒记时，每次发送
数据都要刷新记时。对于长期不发送数据主机，其MAC地址的表项在生成其结束时删除。
所以端口地地表记录的总是***活动的主机的MAC地址。
