网络设备的电气特性(二)

第一篇主要说的是传输介质,第二篇主要讲交换机。内容基本总结自《网络系统集成与工程设计》这本书,很实用,之前关于网络电气特性的很多不明白的问题都从本书找到了答案。配图来源与互联网,都是 Google 出来的,如有版本问题,请联系 jaseywang 的 gmail 点 com。

下面说交换路由。
首先是交换机。
从管理角度讲,分为傻瓜交换机和智能交换机。区别很简单,智能的有个 console 口。
从结构看,分为固定交换机和模块化交换机。
基本上汇聚曾之下(包括) 的都是固定的
模块化的就是『可插拔』的,这可以选择不同数量、不同速率和不同类型接口的模块,比如 Cisco 4503 系列的。

从协议角度,分为二层、三层、四层。
二层的纯 MAC
三层的可以实现 VLAN 间的路由,比如 3550, 3560, 3570 系列
四层的走 TCP/UDP 端口,比如 4500, 4900, 6500 系列。

从传输速率来看,分为快速以太网交换机、千兆交换机、万兆交换机。
百兆的大多是 100Mb/s,可能会提供 2-4 个 1000Mb/s 的端口,支持类型包括 100Base-TX 双绞线和 100Base-FX 光纤端口。常见的 2950, 2960 系列。
千兆大部分端口为 1000Mb/s,然后 2-4 个 10Gb/s 端口,既有固定交换机也有模块化交换机。主要包括 1000Base-T 双绞线、1000Base-SX 光纤、1000Base-LX 光纤、1000Mb/s SFP 插槽,常见的比如 3750G 系列
万兆的既有固定的也有模块的,比如 4500E 系列。

从交换机端口速率的一致性角度分为对称与非对称。
非对称就是拥有不同端口速率的固定交换机,通常是 2-4 个高速率,其余的为低速率。比如 3750E 系列,2 个 10GB/s,24-48 个 1Gb/s 的端口
对称交换机指所有端口速率相同,比如 2950-24T 的所有端口都为 100Mb/s;2960G 拥有 8-52 个 1Gb/s 端口;而 3560E-12D 则拥有 12  个 10Gb/s 的端口。

接下来是路由器。
基本是高中低档,一般情况下,将背板带宽大于 40G 的划到高端里面,25-40 的为中端,剩下的为低端。比如 1800/2800/3800 都是低端,7200/7600 属于中端,10000/12000 属于高端。

按结构划分跟交换机类似,分为固定以及模块化。

交换机的选购参数。

一、三层交换机

常见的有 6500, 4900, 4500, 4000 以及 3750, 3560, 3550 等。

1. 转发速率。
转发速率(Mpps, million packets per second)是指在不丢包的情况下,单位时间内发送 64bytes的数据包的个数。转发速率也称吞吐量,比如千兆的,要实现线速交换,就是交换机达到传输线上的数据传输速度,需要的 Mpps:
1000×10^6/8/(64+8+12)=1448095pps=1.488Mpps
百兆、万兆的同理。因此,对于个交换机而言,要实现无阻塞的传输速率,其 Mpps 最低要这么多:
吞吐量(Mpps) = 万兆端口数量 x 14.88 Mpps + 千兆端口数量 x 1.488 Mpps + 百兆端口数量 x 0.1488 Mpps

比如对于 4510R 而言,其吞吐量为 102Mpps,最多支持 384 个 1Gb/s 和 2 个 10Gb/s 的端口,因此要实现线速转发,比较好的搭配是 2 x 10Gb/s + 48 x 1Gb/s 或者 68 x 1Gb/s。而对于 6509 而言,最多可以支持 32 x 10Gb/s 或 386 x 1Gb/s,但是即使采用性能最好的 Supervisor Engine 720 引擎,其 400Mpps 的吞吐量也只能支持 26 个 10Gb/s 的端口或者 268 个 1Gb/s 的端口。

2. 背板带宽
这个表示的是交换机的接口处理器或者接口卡与数据总线之前的最大的数据吞吐量。要实现全双工的无阻塞传输,需要的条件如下:
背板带宽 = 端口数 x 端口速率 x 2
比如 6500 系列的,假使为 256Gb/s,则只能满足 128 个 1Gb/s 的无阻塞并发传输。

对于三层而言,根据实际的应用情况,需要上面二者同时达标,才比较理想。

3. 可扩展性
一般三层交换机往往充当比较高的角色,因此可扩展性就比较重要。这主要体现在,第一是插槽的数量,第二就是模块的类型。如果插槽的数量越过,支持的模块类型越丰富,其扩展性也就越强。

4. 冗余性
通常情况下,电源模块,管理引擎模块都是需要冗余的,从而保证业务的连续

5. 管理功能
这个基本三层都有提供

二、二层交换机
1. 端口类型
常见的就四种,光纤端口,双绞线端口,GBIC(Giga Bitrate Interface Converter) 端口,SFP(Small Form Pluggable) 插槽。为了增加灵活性,光纤端口已经逐步的被 SFP 或者 GBIC 取代。

2. 端口速率
一般就是 100Mb/s 和 1000Mb/s 的。

3. MAC 地址数
性能不同支持的 MAC 地址数也不同,也就是说其实是内存的大小限制了 MAC 的地址数量。不过对于接入层的交换机而言,这个不会成为瓶颈,一般 1024 个 MAC 就足够了,而一般的交换机都能达到这个性能。

4. VLAN 表项
这个目前也基本不是瓶颈。

5. 扩展方式
基本就是级联和堆叠两种,采用级联方式,交换机之间通过一个端口通信,这明显会成为瓶颈;采用堆叠方式的话,需要专门的模块和电缆,不过这可以是堆叠的交换机实现告诉的无阻塞扩展。

6. 管理功能
无非就是 VLAN, SPT, EtherChannel, os 等功能。

我之前也总结了一份,但是没这个全,可结合起来参考下。

接下来是路由器的选择。需要考虑的问题如下。
1. 接口类型
常见的有通用串行接口(如 RS-232 DTE/DCE, V.35 DTE/DCE)、10Mb/s 以太网接口、1000Mb/s 以太网接口、SFP 接口、ATM 接口等。

2. CPU
在比较高端的路由上,包转发和查询功能通常由 ASIC 芯片完成,CPU 只是实现路由协议、计算路由以及分发路由等任务。CPU 的性能并不能完全体现路由器的性能

3. 内存
有多种类型,如 Flash、DRAM 等,跟 CPU 类型,原则上越大越好,但是不能完全代表

4. 背板
体现了路由的吞吐量

5. 路由表
越大越好