安防監(jiān)控網(wǎng)絡中核心交換機的背板帶寬及包轉(zhuǎn)發(fā)率算法詳解

        交換機的背板帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的數(shù)據(jù)量。背板帶寬標志了交換機總的數(shù)據(jù)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。同時整機轉(zhuǎn)發(fā)性能可達4T-bit，解決外置AC處理性能瓶頸，助力客戶向802。一臺交換機的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)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(shù)*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(zhuǎn)發(fā)線速

第二層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps 百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps 其余類型端口數(shù)*相應計算方法，如果這個速率能≤標稱二層包轉(zhuǎn)發(fā)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(zhuǎn)發(fā)線速

第三層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps 百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps 其余類型端口數(shù)*相應計算方法，如果這個速率能≤標稱三層包轉(zhuǎn)發(fā)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(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標準是以單位時間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包的個數(shù)作為計算基準的。對于千兆以太網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)64byte包時的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps?？焖僖蕴W(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一，為148.8kpps。通過建立和維護DHCPSnooping綁定表，對不符合綁定表項的報文直接丟棄。

*對于萬兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps。

*對于千兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps。

*對于快速以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488Mpps。

*對于OC－12端口，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.17Mpps。

*對于OC－48端口，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)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(nèi)部結構息息相關。目前交換機的內(nèi)部結構主要有以下幾種：一是共享內(nèi)存結構，這種結構依賴中心交換引擎來提供全端口的連接，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(nèi)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(nèi)存的價格會很高，因而交換機內(nèi)核成為性能實現(xiàn)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(xiàn)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，中間通過一條的總線連接。其優(yōu)點是減少了交叉總線數(shù)，降低了成本，減少了總線爭用；工程中，除了對攝像機、存儲服務器、硬盤等要正確選擇外，還有一項重要的設備-交換機。但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。

華為交換機選型之S5720-HI系列盒式敏捷交換機

隨著接入服務器萬兆網(wǎng)卡的普及，S5720HI系列交換機在大型企業(yè)或者數(shù)據(jù)中心里面一般用于接入層交換機，S5720-HI系列交換機提供固定全千兆接入及萬兆上行端口。

S5720-HI系列交換機主要有以下三個型號：S5720-32C-HI-24S-AC、S5720-56C-HI-AC、S5720-56C-PWR-HI-AC。32C和56C指的是交換機的端口數(shù)量；71Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時，實現(xiàn)無阻塞的包交換。32C指的是交換機有24個千兆SFP，8個復用的10/100/1000base-T以太網(wǎng)端口Combo，4個10GE SFP ，56C指的是交換機有48個10/100/1000base-T，4個10GE SFP 。PWR指的是交換機支持POE功能。

24個千兆SFP，8個復用的千兆10/100/1000base-T以太網(wǎng)端口Combo，4個萬兆SFP 提供2個接口子卡插槽（其中1個插槽是預留增值擴展插槽）支持1 1電源備份，AC、DC及AC/DC電源混插，默認配置1個600W AC電源包轉(zhuǎn)發(fā)率：216Mpps交換容量：598Gbps/5.98Tbps

48個10/100/1000base-T以太網(wǎng)端口，4個萬兆SFP 提供2個接口子卡插槽（其中1個插槽是預留增值擴展插槽）支持1 1電源備份，AC、DC及AC/DC電源混插，默認配置1個600W AC電源包轉(zhuǎn)發(fā)率：252Mpps交換容量：598Gbps/5.98Tbps

當交換機出現(xiàn)故障之后應該怎么辦，交換機故障解決辦法整理解析！

交換機剛加電時網(wǎng)絡無法通信

【故障現(xiàn)象】

交換機剛剛開啟的時候無法連接至其他網(wǎng)絡，需要等待一段時間才可以。另外，需要使用一段時間之后，訪問其他計算機的速度才快，如果有一段時間不使用網(wǎng)絡，再訪問的時候速度又會慢下來。

【故障分析】

由于這臺交換機是一臺可網(wǎng)管交換機，為了避免網(wǎng)絡中存在拓撲環(huán)，從而導致網(wǎng)絡癱瘓，可網(wǎng)管交換機在默認情況下都啟用生成樹協(xié)議。這樣即使網(wǎng)絡中存在環(huán)路，也會只保留一條路徑，而自動切斷其他鏈路。所以，當交換機在加電啟動的時候，各端口需要依次進入偵聽、學習和轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，這個過程大約需要3~5分鐘時間。綠色節(jié)能設計S2700功耗低，采用新一代高集成芯片和節(jié)能電路設計，均衡散熱，支持空閑端口休眠。

如果需要迅速啟動交換機，可以在直接連接到計算機的端口上啟動“PortFast”，使得該端口立即并且轉(zhuǎn)換至轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，這樣設備可以立即連接到網(wǎng)絡，避免端口由偵聽和學習狀態(tài)向轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)過渡而必須的等待時間。

【故障解決】

如果需要在交換機加電之后迅速實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，可以禁用擴展樹協(xié)議，或者將端口設置為PortFast模式。不過需要注意的是，這兩種方法雖然省略了端口檢測過程，但是一旦網(wǎng)絡設備之間產(chǎn)生拓撲環(huán)，將導致網(wǎng)絡通信癱瘓。

安防監(jiān)控項目中如何合理選擇交換機？

交換機的接口數(shù)量和速率是選擇監(jiān)控交換機的重要指標。

交換機的接口數(shù)量可依據(jù)接入設備數(shù)量來決定，同時會預留部分接口供后續(xù)擴展使用；為保障視頻流量無阻塞、不丟包、實時傳輸，需要選擇端口速率合適的交換機，主要考慮以下幾點：

1、 監(jiān)控交換機的使用帶寬與IPC的碼流大小密切相關；

2、 IPC的峰值帶寬需求=碼流×120%，峰值帶寬下可以保障IPC穩(wěn)定使用；

3、 NVR添加IPC后，會同時取IPC的主碼流和子碼流；

4、 交換機的實際帶寬建議不超過端口速率的70%，即百兆接口不建議超過70M帶寬，千兆接口不建議超過700M帶寬。

快速計算公式：帶寬值=（主碼流 子碼流）*取流路數(shù)×1.2

條件一：攝像機碼流為4.5Mbps,16個攝像機就是14*4.5=63Mbps，那么，接入層交換機上傳端口必須滿足峰值帶寬需求=碼流×120%=63Mbps×120%=75.6Mbps/S的傳輸速率要求,由上可知交換機實際傳輸速率(通常為標稱值的70%，100M的也就70M左右)，顯然是不符合要求的，那么接入層交換機就應選用具有1000M上傳端口的交換機。黃燈閃爍：USB升級后，設備重啟完成后SYS燈黃燈*閃爍，表示設備升級成功，應可拔出U盤。

條件二：交換機的背板帶寬：如選擇24口的交換機，自帶二個1000M口，總共26口，則接入層的交換機背板帶寬要求為：(24*100M*2 1000*2*2)/1000=8.8Gbps的背板帶寬。

條件三：包轉(zhuǎn)發(fā)率：一個1000M口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps/s, 則接入層的交換機交換速率為：24*100M/1000M 2)*1.488=6.55Mpps/S。通常我們將滿足條件2和3的交換機稱之為線速交換機。根據(jù)以上條件得出：當有16路1080攝像機接入一個交換機是，此交換機必須具有1個1000M上傳口，16（不含16）個以上的100M接入端口。那么匯聚層交換機及核心交換機也將依次通過計算選擇性能滿足的交換機。在監(jiān)控項目實施的過程中，由于POE交換機的布線方便，傳輸距離遠，也得到更多的選用，其選擇也可參考以上計算方法。背板帶寬標志了交換機總的數(shù)據(jù)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。