包轉發率和背板帶寬計算方法

交換機的背板帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和數據總線間所能吞吐的最大數據量。背板帶寬標志了交換機總的數據交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬，一般的交換機的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一臺交換機的背板帶寬越高，所能處理數據的能力就越強，但同時設計成本也會越高。 一般來講，計算方法如下:

1、線速的背板帶寬

考察交換機上所有端口能提供的總帶寬。計算公式為端口數*相應端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬≤標稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。

2、第二層包轉發線速

第二層包轉發率=千兆端口數量×1.488Mpps+百兆端口數量*0.1488Mpps+其余類型端口數*相應計算方法，如果這個速率能≤標稱二層包轉發速率，那么交換機在做第二層交換的時候可以做到線速。

3、第三層包轉發線速

第三層包轉發率=千兆端口數量×1.488Mpps+百兆端口數量*0.1488Mpps+其余類型端口數*相應計算方法，如果這個速率能≤標稱三層包轉發速率，那么交換機在做第三層交換的時候可以做到線速。

那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?

包轉發線速的衡量標準是以單位時間內發送64byte的數據包（最小包）的個數作為計算基準的。（注，最小包意味著在相同時間內通過最多數量的報文）對于千兆以太網來說，計算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 說明：當以太網幀為64byte時，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。故一個線速的千兆以太網端口在轉發64byte包時的包轉發率為1.488Mpps?？焖僖蕴W的線速端口包轉發率正好為千兆以太網的十分之一，為148.8kpps。

*對于萬兆以太網，一個線速端口的包轉發率為14.88Mpps。

*對于千兆以太網，一個線速端口的包轉發率為1.488Mpps。

*對于快速以太網，一個線速端口的包轉發率為0.1488Mpps。

*對于OC－12的POS端口，一個線速端口的包轉發率為1.17Mpps。

*對于OC－48的POS端口，一個線速端口的包轉發率為468MppS。

所以說，如果能滿足上面三個條件，那么我們就說這款交換機真正做到了線性無阻塞。

背板帶寬資源的利用率與交換機的內部結構息息相關。目前交換機的內部結構主要有以下幾種：

一是共享內存結構，這種結構依賴中心交換引擎來提供全端口的高性能連接，由核心引擎檢查每個輸入包以決定路由。這種方法需要很大的內存帶寬、很高的管理費用，尤其是隨著交換機端口的增加，中央內存的價格會很高，因而交換機內核成為性能實現的瓶頸；

二是交叉總線結構，它可在端口間建立直接的點對點連接，這對于單點傳輸性能很好，但不適合多點傳輸；

三是混合交叉總線結構，這是一種混合交叉總線實現方式，它的設計思路是，將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過一條高性能的總線連接。其優點是減少了交叉總線數，降低了成本，減少了總線爭用；但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。

找了兩臺以太網交換機的性能參數，舉例說明。

實例1：二層以太網交換機，以第一個為例

1、所有接口物理帶寬=(24+4)*1000M/s*2=56G/s < 交換機背板交換容量 256G。所以，它的背板帶寬可以做到“線速”。

2、二層轉發速率=(24+4)*1.488Mpps=41.664Mpps < 51Mpps。所以，它的二層數據轉發能力可以實現“線速”（無阻塞）地轉發。

3、二層交換機不涉及三層報文轉發性能

實例2：三層以太網交換機，同樣以第一個為例

1、所有接口物理帶寬=(24*100M/s+2*1000M/s)*2=8.8G/s < 交換機背板交換容量 49.6G。所以，它的背板帶寬可以做到“線速”。

2、二層轉發速率=24*0.1488Mpps+2*1.448Mpp=6.4672Mpps < 12.8Mpps。所以，它的二層數據轉發能力可以實現“線速”（無阻塞）地轉發。

3、三層轉發速率的計算方式和計算結果同上——機器對三層數據也是可以線速轉發的。

另外，“二層轉發”和“三層轉發”有什么區別？從轉發性能上看，不都是12.8Mpps么？

其中的差別在于這么兩點：一是，轉發對象不同。一個是二層的數據幀，另一個是三層的數據報。二是，二層幀的目的mac不同。一個不一定是設備自身的mac，另一個是設備自身的mac。