1、第第3 3章章 交换机的参数与选择交换机的参数与选择主讲人 王毅E-mail:HTTP:/61.128.163.23/sqgz/wangyi/Cisco1交换机的主要参数交换机的主要参数交换机的选择策略交换机的选择策略本本课课内内容容2二层和三层交换机的主要参数二层和三层交换机的主要参数核心层、汇聚层、接入层和网管交换核心层、汇聚层、接入层和网管交换机的选择策略机的选择策略二层和三层交换机的主要参数二层和三层交换机的主要参数核心层、汇聚层、接入层和网管交换核心层、汇聚层、接入层和网管交换机的选择策略机的选择策略3第第3 3章章 交换机的参数与选择交换机的参数与选择 就像梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索
2、桥、立就像梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥、立交桥等既功能相似，又各有其不同的特点和交桥等既功能相似，又各有其不同的特点和用途一样，交换机的种类非常之多，不仅彼用途一样，交换机的种类非常之多，不仅彼此之间的性能差异较大，而且各自拥有不同此之间的性能差异较大，而且各自拥有不同的特点，分别适用于不同的场合。因此，必的特点，分别适用于不同的场合。因此，必须根据实际环境和应用需要进行合理的选择。须根据实际环境和应用需要进行合理的选择。43.1 3.1 交换机的主要参数交换机的主要参数3.1.1 3.1.1 三层交换机的主要参数三层交换机的主要参数1.1.转发速率转发速率2.2.背板带宽背板带宽3.3.可扩展
3、性可扩展性4.4.系统冗余系统冗余51.1.转发速率转发速率 对于千兆交换机而言，若欲实现网络的无阻对于千兆交换机而言，若欲实现网络的无阻塞传输，要求：塞传输，要求：吞吐量（吞吐量（MppsMpps）=万兆端口数量万兆端口数量14.88Mpps+14.88Mpps+千千兆端口数量兆端口数量1.488Mpps+1.488Mpps+百兆端口数量百兆端口数量*0.1488Mpps0.1488Mpps 如果交换机标称的吞吐量大于或等于计算值，如果交换机标称的吞吐量大于或等于计算值，那么，在三层交换时应当可以达到线速。其中，那么，在三层交换时应当可以达到线速。其中，1 1个千兆端口在包长为个千兆端口在包
4、长为6464字节时的理论吞吐量为字节时的理论吞吐量为1.488 1.488 MppsMpps，1 1个百兆端口在包长为个百兆端口在包长为6464字节时的字节时的理论吞吐量为理论吞吐量为0.1488 0.1488 MppsMpps。61.1.转发速率转发速率 事实上，包转发线速的衡量标准是以单位事实上，包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送时间内发送64byte64byte的数据包（最小包）的个数的数据包（最小包）的个数作为计算基准的。以千兆以太网端口为例，其作为计算基准的。以千兆以太网端口为例，其计算方法如下：计算方法如下：1 000 1 000 000000 000000 bps/8bit/
5、bps/8bit/（64648 81212）byte=1 488 095ppsbyte=1 488 095pps当以太网帧为当以太网帧为64byte64byte时，需考虑时，需考虑8byte8byte的帧头和的帧头和12byte12byte的帧间隙的固定开销。由此可见，线速的帧间隙的固定开销。由此可见，线速的千兆以太网端口的包转发率为的千兆以太网端口的包转发率为1.488Mpps1.488Mpps。而。而快速以太网的线速端口包转发率，则为千兆以快速以太网的线速端口包转发率，则为千兆以太网的十分之一，即太网的十分之一，即0.1488Mpps0.1488Mpps。7 例如，对于一台拥有例如，对于一
6、台拥有2424个千兆端口的交换个千兆端口的交换机而言，其满配置吞吐量应达到机而言，其满配置吞吐量应达到 8 81.488Mpps=35.71Mpps1.488Mpps=35.71Mpps，才能够确保在，才能够确保在所有端口均线速工作时，实现无阻塞的包交所有端口均线速工作时，实现无阻塞的包交换。同样，如果一台交换机最多能够提供换。同样，如果一台交换机最多能够提供176176个千兆端口，那么，其吞吐量至少应当为个千兆端口，那么，其吞吐量至少应当为261.8Mpps261.8Mpps（176 x 1.488Mpps=261.8176 x 1.488Mpps=261.8），），才是真正的无阻塞结构设计
7、。才是真正的无阻塞结构设计。8 下图为充当中小型网络核心层的下图为充当中小型网络核心层的Cisco Catalyst Cisco Catalyst 45004500系列交换机，依据所采用超级引擎的不同，其转发系列交换机，依据所采用超级引擎的不同，其转发速率分别为速率分别为48Mpps48Mpps、75Mpps75Mpps和和102Mpps102Mpps。对于。对于Cisco Cisco Catalyst 4510RCatalyst 4510R而言，尽管最多可以支持而言，尽管最多可以支持384384个个1000Mbps1000Mbps端口和端口和2 2个个10Gbps10Gbps端口，但是，若欲
8、实现线速转发，其端端口，但是，若欲实现线速转发，其端口组合应当为口组合应当为2 2个个10Gbps10Gbps端口端口+48+48个个1000Mbps1000Mbps端口；或者端口；或者6868个个1000Mbps1000Mbps端口。端口。9 下图为用于充当大中型网络核心层的下图为用于充当大中型网络核心层的Cisco 6500Cisco 6500系系列交换机，依据所采用的超级引擎不同，其最大转发速列交换机，依据所采用的超级引擎不同，其最大转发速率分别为率分别为15 15 MppsMpps、210 210 MppsMpps和和400 400 MppsMpps。以。以Cisco Cisco 65
9、096509为例，尽管最多可以支持为例，尽管最多可以支持3232个个10Gbps10Gbps端口或端口或386386个个1000Mbps1000Mbps端口，但是，即使采用性能最好的超级引擎端口，但是，即使采用性能最好的超级引擎Supervisor Engine 720Supervisor Engine 720，400Mbps400Mbps的转发速率也只能支的转发速率也只能支持持2626个个10Gbps10Gbps端口，或者端口，或者268268个个1000Mbps1000Mbps端口的线速转端口的线速转发。发。102.2.背板带宽背板带宽 带宽是交换机接口处理器或接口卡和数据总带宽是交换机接
10、口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量，就像是立交桥所拥线间所能吞吐的最大数据量，就像是立交桥所拥有的车道的总和。由于所有端口间的通讯都需要有的车道的总和。由于所有端口间的通讯都需要通过背板完成，所以，背板所能提供的带宽，就通过背板完成，所以，背板所能提供的带宽，就成为端口间并发通讯时的瓶颈。带宽越大，提供成为端口间并发通讯时的瓶颈。带宽越大，提供给各端口的可用带宽越大，数据交换速度越快。给各端口的可用带宽越大，数据交换速度越快。即背板带宽决定着交换机的数据处理能力，背板即背板带宽决定着交换机的数据处理能力，背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强。因此背带宽越高，所能处理数据的能力就
11、越强。因此背板带宽越大越好，特别是对那些汇聚层交换机和板带宽越大越好，特别是对那些汇聚层交换机和中心交换机而言。若欲实现网络的双全工无阻塞中心交换机而言。若欲实现网络的双全工无阻塞传输，必须满足最小背板带宽的要求。传输，必须满足最小背板带宽的要求。112.2.背板带宽背板带宽背板带宽计算公式如下：背板带宽计算公式如下：背板带宽背板带宽=端口数量端口数量*端口速率端口速率*2 2 Cisco Catalyst 6500 Cisco Catalyst 6500系列交换机依据插系列交换机依据插槽数量的不同，其背板带宽分别为槽数量的不同，其背板带宽分别为32Gbps32Gbps、256Gbps256G
12、bps和和720Gbps720Gbps。根据上述公式计算，。根据上述公式计算，256Gbps256Gbps的背板只能满足的背板只能满足128128个个1000Mbps1000Mbps端口的端口的无阻塞并发传输。同理，由于无阻塞并发传输。同理，由于Cisco Catalyst Cisco Catalyst 45064506系列交换机的背板带宽仅为系列交换机的背板带宽仅为64Gbps64Gbps，因此，因此，也就只能满足也就只能满足3232个个1000Mbps1000Mbps端口的无阻塞并发端口的无阻塞并发传输传输 。123.3.可扩展性可扩展性 由于三层交换机往往充当核心层或汇聚层交换机，由于三
13、层交换机往往充当核心层或汇聚层交换机，需要适应各种复杂的网络环境，因此，其可扩展性就需要适应各种复杂的网络环境，因此，其可扩展性就显得尤其重要。可扩展性应当包括两个方面：显得尤其重要。可扩展性应当包括两个方面：插槽数量：插槽用于安装各种功能模块和接口模块。插槽数量：插槽用于安装各种功能模块和接口模块。由于每个接口模块所提供的端口数量是一定的，因此，由于每个接口模块所提供的端口数量是一定的，因此，插槽数量也就从根本上决定着交换机所能容纳的端口插槽数量也就从根本上决定着交换机所能容纳的端口数量。另外，所有功能模块（如超级引擎模块、数量。另外，所有功能模块（如超级引擎模块、IPIP语语音模块、扩展服
14、务模块、网络监控模块、安全服务模音模块、扩展服务模块、网络监控模块、安全服务模块等）都需要占用一个插槽，因此，插槽数量也就从块等）都需要占用一个插槽，因此，插槽数量也就从根本上决定着交换机的可扩展性根本上决定着交换机的可扩展性133.3.可扩展性可扩展性 模块类型：毫无疑问，支持的模块类模块类型：毫无疑问，支持的模块类型（如型（如LANLAN接口模块、接口模块、WANWAN接口模块、接口模块、ATMATM接接口模块、扩展功能模块等）越多，交换机的口模块、扩展功能模块等）越多，交换机的可扩展性越强。仅以局域网接口模块为例，可扩展性越强。仅以局域网接口模块为例，就应当包括就应当包括RJ-45RJ-
15、45模块、模块、GBICGBIC（Giga Giga BitrateBitrate Interface Converter Interface Converter）模块、）模块、SFPSFP（Small Form PluggableSmall Form Pluggable）模块、）模块、10Gbps10Gbps模模块等等，以适应大中型网络中复杂环境和网块等等，以适应大中型网络中复杂环境和网络应用的需求。络应用的需求。14 如图所示如图所示Cisco Catalyst Cisco Catalyst 65136513交换机拥有交换机拥有1313个插槽，并个插槽，并且支持的模块类型有几十款，且支持的
16、模块类型有几十款，具有非常大的可扩展性，可适具有非常大的可扩展性，可适用于各种复杂的网络环境，并用于各种复杂的网络环境，并可满足各种网络应用需求，因可满足各种网络应用需求，因此，非常适宜充当大中型网络此，非常适宜充当大中型网络中的核心交换机。中的核心交换机。154.4.系统冗余系统冗余 第三层交换机作为网络核心或骨干，其工第三层交换机作为网络核心或骨干，其工作状态的稳定性直接决定着网络的稳定性，而作状态的稳定性直接决定着网络的稳定性，而部件的物理损坏又是无法绝对避免的，因此，部件的物理损坏又是无法绝对避免的，因此，交换机系统的部件冗余就显得尤其重要。通常交换机系统的部件冗余就显得尤其重要。通常
17、情况下，电源模块、超级引擎等重要部件都必情况下，电源模块、超级引擎等重要部件都必须提供冗余支持，从而保证所提供应用和服务须提供冗余支持，从而保证所提供应用和服务的连续性，减少关键业务数据和服务的中断。的连续性，减少关键业务数据和服务的中断。Cisco Catalyst 6507RCisco Catalyst 6507R交换机就提供了电源模交换机就提供了电源模块和超级引擎的冗余。块和超级引擎的冗余。16Cisco Catalyst 6507RCisco Catalyst 6507R交换机交换机175.5.管理功能管理功能 交换机的管理功能（交换机的管理功能（ManagementManagemen
18、t）是指交换）是指交换机如何控制用户访问交换机，以及用户对交换机如何控制用户访问交换机，以及用户对交换机的可视程度如何。三层交换机必须支持机的可视程度如何。三层交换机必须支持SNMPSNMP协议，并且提供友好的设备管理界面。除了可协议，并且提供友好的设备管理界面。除了可以由厂商提供的网管软件管理外，还必须能够以由厂商提供的网管软件管理外，还必须能够被第三方管理软件进行远程管理，实现与其他被第三方管理软件进行远程管理，实现与其他网络设备的统一管理，降低管理成本、减化管网络设备的统一管理，降低管理成本、减化管理操作。如图理操作。如图Catalyst 4506Catalyst 4506交换机远程管理
19、页交换机远程管理页面。面。18Catalyst Catalyst 45064506交换机交换机远程管理页远程管理页面面 193.1.2 3.1.2 二层交换机的主要参数二层交换机的主要参数1.1.端口类型端口类型2.2.端口速率端口速率3.3.延时延时4.MAC4.MAC地址数地址数5.VLAN5.VLAN表项表项6.6.延扩方式延扩方式7.7.链路汇聚链路汇聚8.8.管理功能管理功能201.1.端口类型端口类型 交换机常见的端口有交换机常见的端口有4 4种类型，即光纤端种类型，即光纤端口、双绞线端口、口、双绞线端口、GBICGBIC插槽或插槽或SFPSFP插槽。插槽。2.2.端口速率端口速率
20、 从端口速率看，主要有从端口速率看，主要有100Mbps100Mbps和和1000Mbps1000Mbps两种。常见的搭配形式有两种。常见的搭配形式有n n*10/100Mbps10/100Mbps、n n*1000Mbps+m1000Mbps+m*100Mbps100Mbps和和n n*1000Mbps1000Mbps三种。三种。21 n n*100Mbps100Mbps交换机交换机N N*1000Mbps+m1000Mbps+m*100M100Mbpsbps交换机交换机 N N*1000Mbps1000Mbps交换机交换机 22 交换机延时（交换机延时（LatencyLatency）也称延
21、迟时间，）也称延迟时间，是指从交换机接收到数据包到开始向目的端是指从交换机接收到数据包到开始向目的端口复制数据包之间的时间间隔，所采用的转口复制数据包之间的时间间隔，所采用的转发技术等因素均会影响延时。延时越小，数发技术等因素均会影响延时。延时越小，数据的传输速率越快，网络的效率也就越高。据的传输速率越快，网络的效率也就越高。特别是对于多媒体网络而言，较大的数据延特别是对于多媒体网络而言，较大的数据延迟，往往导致多媒体的短暂中断，所以，交迟，往往导致多媒体的短暂中断，所以，交换机的延迟时间越小越好。换机的延迟时间越小越好。3.3.延时延时234.MAC4.MAC地址数地址数 不同交换机每个端口
22、所能够支持的不同交换机每个端口所能够支持的MACMAC数量不同。在交换机的每个端口，都有足够数量不同。在交换机的每个端口，都有足够内存（内存（BufferBuffer）记忆多个）记忆多个MACMAC地址，从而地址，从而“记住记住”该端口所连接站点的情况。该端口所连接站点的情况。245.VLAN5.VLAN表项表项 VLANVLAN的主要作用有两点，一是将大的的主要作用有两点，一是将大的网络划分为若干小的子网络，从而减少广网络划分为若干小的子网络，从而减少广播提高网络传输效率；二是提高网络安全播提高网络传输效率；二是提高网络安全性，控制用户对某个子网络的访问，有效性，控制用户对某个子网络的访问，
23、有效地保护敏感数据。地保护敏感数据。256.6.延扩方式延扩方式交换机扩展端口听方式有两种，一交换机扩展端口听方式有两种，一是级联，二是堆叠。是级联，二是堆叠。Cisco Catalyst 2950/2960Cisco Catalyst 2950/2960系列、系列、Catalyst 3550/3560Catalyst 3550/3560系列和系列和Catalyst Catalyst 37503750系列交换机，都是既支持级联又支持系列交换机，都是既支持级联又支持堆叠。堆叠。26Cisco Catalyst 3560Cisco Catalyst 3560系列交换机系列交换机 27 链路汇聚技术
24、是将多链路汇聚技术是将多台设备之间的多条物理链台设备之间的多条物理链路捆绑为一个逻辑链路，路捆绑为一个逻辑链路，使得该逻辑链路的容量为使得该逻辑链路的容量为所有物理链路的容量之和。所有物理链路的容量之和。同时，当其中一条物理链同时，当其中一条物理链路中断时，整个逻辑链路路中断时，整个逻辑链路不会中断，大大地提高了不会中断，大大地提高了网络连接的可靠性。网络连接的可靠性。7.7.链路汇聚链路汇聚288.8.管理功能管理功能 应用于大中型网络中的交换机应当都拥应用于大中型网络中的交换机应当都拥有管理功能，并且能够被第三方管理软件所有管理功能，并且能够被第三方管理软件所管理。可网管交换机借助如管理。
25、可网管交换机借助如VLANVLAN、扩展树、扩展树、QoSQoS、端口聚合等，用于实现广播域的划分、端口聚合等，用于实现广播域的划分、冗余链路的智能选择、服务质量控制，以及冗余链路的智能选择、服务质量控制，以及将若干端口绑定在一起从而成倍地增加网络将若干端口绑定在一起从而成倍地增加网络带宽，从而适应大中型网络对网络安全、网带宽，从而适应大中型网络对网络安全、网络应用、网络控制和网络管理的需要。络应用、网络控制和网络管理的需要。298.8.管理功能管理功能 应用于大中型网络中的交换机应当应用于大中型网络中的交换机应当都拥有管理功能，并且能够被第三方管都拥有管理功能，并且能够被第三方管理软件所管理
26、。可网管交换机借助如理软件所管理。可网管交换机借助如VLANVLAN、扩展树、扩展树、QoSQoS、端口聚合等，用于、端口聚合等，用于实现广播域的划分、冗余链路的智能选实现广播域的划分、冗余链路的智能选择、服务质量控制，以及将若干端口绑择、服务质量控制，以及将若干端口绑定在一起从而成倍地增加网络带宽，从定在一起从而成倍地增加网络带宽，从而适应大中型网络对网络安全、网络应而适应大中型网络对网络安全、网络应用、网络控制和网络管理的需要。用、网络控制和网络管理的需要。303.2 交换机的选择策略3.2.1 3.2.1 核心交换机的选择核心交换机的选择1.1.扩展能力扩展能力2.2.性能参数性能参数3
27、.VLAN3.VLAN支持支持4.4.三层交换三层交换5.5.四层交换四层交换6.6.模块冗余模块冗余7.7.链路冗余链路冗余选择核心层交换机时，应当注重考察选择核心层交换机时，应当注重考察以下几个参数：以下几个参数：7.7.链路冗余链路冗余8.8.路由冗余路由冗余9.9.路由表项路由表项10.10.路由协议路由协议11.11.QoSQoS12.12.安全性能安全性能13.13.技术潜力技术潜力31冗余模块冗余模块 模块冗余模块冗余 32 虚拟路由冗余协议虚拟路由冗余协议 热备份路由协议热备份路由协议 路由冗余路由冗余 33Cisco CatalystCisco Catalyst交换机认证方式
28、设置页面交换机认证方式设置页面 安全性能安全性能 343.2.2 3.2.2 汇聚层交换机的选择汇聚层交换机的选择 选择汇聚层交换机时，应当注选择汇聚层交换机时，应当注重考察以下几个参数：重考察以下几个参数：1.1.背板带宽背板带宽2.2.三层交换三层交换4.4.端口类型端口类型3.3.链路汇聚链路汇聚351.1.背板带宽背板带宽 背板带宽作为交换机的重要参数之一，决背板带宽作为交换机的重要参数之一，决定着是否能否实现二层交换的线速转发。对定着是否能否实现二层交换的线速转发。对于一些规模较小的网络而言，汇聚层往往采于一些规模较小的网络而言，汇聚层往往采用二层交换机，其主要作用就是将接入层交用二
29、层交换机，其主要作用就是将接入层交换机的数据转发至核心交换机，因此，判断换机的数据转发至核心交换机，因此，判断交换机能否胜任其工作，主要考察的性能参交换机能否胜任其工作，主要考察的性能参数就是其背板带宽。数就是其背板带宽。361.1.背板带宽背板带宽 例如，例如，Cisco Catalyst 3560GCisco Catalyst 3560G系列有系列有4 4款产款产品，分别品，分别Catalyst 3560G-48TSCatalyst 3560G-48TS、Catalyst Catalyst 3560G-48PS3560G-48PS、Catalyst 3560G-24TSCatalyst 3
30、560G-24TS和和Catalyst Catalyst 3560G-24PS3560G-24PS，分别拥有，分别拥有4848或或2424个个10/100/1000Mbps10/100/1000Mbps端口和端口和4 4个基于个基于SFPSFP的千兆以太的千兆以太网端口，合计有网端口，合计有4242或或2828个个1000Mbps1000Mbps端口，而其端口，而其背板带宽为背板带宽为32Gbps32Gbps，因此，对于，因此，对于Catalyst Catalyst 3560G-24TS3560G-24TS和和Catalyst 3560G-24PSCatalyst 3560G-24PS而言，基
31、本而言，基本上可以满足线速交换的需要。但是，对于上可以满足线速交换的需要。但是，对于Catalyst 3560G-48TSCatalyst 3560G-48TS、Catalyst 3560G-48PSCatalyst 3560G-48PS而言，则背板带宽显然有些捉襟见肘。而言，则背板带宽显然有些捉襟见肘。37Cisco Catalyst 3560GCisco Catalyst 3560G交换机交换机 382.2.三层交换三层交换汇聚采用三层交换机汇聚采用三层交换机 393.2.3 3.2.3 接入层交换机的选择接入层交换机的选择 选择接入层交换机时，应当注选择接入层交换机时，应当注重考察以下几
32、个参数：重考察以下几个参数：1.1.端口类型端口类型2.2.延扩方式延扩方式3.3.网络管理网络管理403.2.4 3.2.4 可网管交换机的选择可网管交换机的选择1.1.可网管交换机的特点可网管交换机的特点（1 1）提高网络稳定性）提高网络稳定性（2 2）提高网络安全性）提高网络安全性（3 3）提高网络传输效率）提高网络传输效率（4 4）支持复杂网络应用）支持复杂网络应用（5 5）支持远程监视与管理）支持远程监视与管理2.2.可网管交换机的应用可网管交换机的应用（1 1）中心交换机）中心交换机（2 2）汇聚层交换机）汇聚层交换机（3 3）重要的工作组交换机）重要的工作组交换机41可网管交换机
33、在网络中的应用可网管交换机在网络中的应用 423.3.选购时应当考虑的问题选购时应当考虑的问题选购可网管交换机时应当考虑的问题：选购可网管交换机时应当考虑的问题：（1 1）所处位置）所处位置 （2 2）网络应用）网络应用（3 3）所处环境）所处环境 （4 4）设备兼容性）设备兼容性（5 5）设备性能）设备性能43本本课课小小结结交换机的主要参数交换机的主要参数交换机的选择策略交换机的选择策略44作业作业1.1.请分别计算一个普通请分别计算一个普通10/100Mbps10/100Mbps、2424口交换口交换机的转发速率和最低背板带宽是多少。机的转发速率和最低背板带宽是多少。2.2.请简三层交换机的主要参数有哪些。请简三层交换机的主要参数有哪些。3.3.某大型企业需要购置两台核心交换机，请予某大型企业需要购置两台核心交换机，请予技术指导应从哪些方面来进行选择。技术指导应从哪些方面来进行选择。45谢谢！谢谢！46
