交换机的背板容量、交换容量和包转发能力2

交换机的交换容量，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。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。 

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（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：1，000，000，000bitps/[((64＋8＋12）byte*8bit/byte))/pack] =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148.8mpps。 

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的POS端口，一个线速端口的包转发率为1.17Mpps。 

对于OC－48的POS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，中央内存的价格会很高，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 









包转发率，也称端口吞吐量，是指路由器在某端口进行的数据包转发能力，单位通常使用pps（包每秒）来衡量。一般来讲，低端的路由器包转发率只有几K到几十Kpps，而高端路由器则能达到几十Mpps（百万包每秒）甚至上百Mpps。如果小型办公使用，则选购转发速率较低的低端路由器即可，如果是大中型企业部门应用，就要严格这个指标，建议性能越高越好。 

数据包转发能力 

标准的以太网帧尺寸在64字节到1518字节之间。由于以太网交换机只是对以太网帧的帧头进行分析和处理，相同传送速度时单位时间内要处理小尺寸帧的数量比大尺寸帧的数量更多，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。以太网支持最小尺寸的帧大小为64个字节，加上传输需要的20个字节的帧间隔，总共是84个字节。因此，一个万兆以太网端口理论上最多要处理10000Mbitsps /[ (84bytes*8bit/byte)/pack] = 14.88Mpps。 

在衡量交换机是否具备线速转发能力时，可用以下方法计算：整体转发能力Mpps / 14.88Mpps=可支持的线速万兆端口数。例如，一台具备400Mpps的交换机，满足线速转发要求时它允许配置的最大万兆以太网端口数为400Mpps/14.88Mpps=27个。超过27个万兆端口在理论上就达不到线速能力。 

数据包转发能力比背板带宽和交换能力更有实际意义，在选购时同样需要重视在配置ACL和QoS等服务功能时的处理能力。