交换机的背板带宽，交换容量，包转发率区别以前计算公式

转自：https://blog.csdn.net/yxwmzouzou/article/details/46535823

上次我去某二级城市参加招标答疑会，本来以为是个很简单的形式而已，结果开会才知道形势凶险的很。当中有个问题引起了大家的注意，就是交换机的交换容量与包转发率的问题，用户本来是需要24口千兆的交换机，参数要求是交换容量>=32Gbps, 包转发率>=35Mpps. 咋一看没有什么问题，结果有人提出，参数肯定有问题，包转发率为35Mpps,那么对应的交换容量=35Mpps*8*84*2=47Gbps. 那么为什么这里只要求达到32G以上，如果只是满足32G的话，那么端口就无法做到线路转发了，这个设备参数是不是有问题?

 当时我也楞了一下，因为是投标，可能大部分集成商都会投刚好满足32G的，而不会投超过32G的设备，
我正在考虑这个问题的时候，用户说了一句话出来：我可能用24口的少部分，我不会用完24个端口，
那么就可以满足了吧，况且我写的是>=32G,你们完全可以投32G以上的。对不对？
这时提问的集成商代理就没做声了，气氛很尴尬，估计他想也没有办法，就算了。从这个案例中，我想到了交换容量与包转发率的计算方法，特贴下下面，供大家欣赏：

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：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=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。快速以太网的线速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一，为148.8kpps。
*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

交换带宽=包转发速率8（64＋8＋12）2 (全双工)=1344包转发速率

一、背板带宽

交换机背板带宽含义
交换机的背板带宽也叫背板容量，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，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。

二、交换容量

它是内核CPU与总线的传输容量，一般比背板带宽小

H3C低端LSW交换均采用存储转发模式，交换容量的大小由缓存（BUFFER）的位宽及其总线频率决定。即，交换容量＝缓存位宽*缓存总线频率=96*133=12.8Gbps
H3C高端的交换机的交换容量可以等于端口总容量的2倍，端口总容量＝2*（n*100Mbps+m*1000Mbps）（n：表示交换机有n个100M端口，m：表示交换机有m个1000M端口）

三、包转发率

转发能力以能够处理最小包长来衡量，对于以太网最小包为64BYTE，加上帧开销20BYTE，因此最小包为84BYTE。

对于1个全双工1000Mbps接口达到线速时要求：转发能力＝1000Mbps/((64+20)*8bit)＝1.488Mpps
对于1个全双工100Mbps接口达到线速时要求：转发能力＝100Mbps/((64+20)*8bit)＝0.149Mpps
单位：Mpps （兆个包每秒）

100Mbit/s的以太网络，100M换算成byte则是100/8=12.5M byte/s，换算出来就是12500000bytes。

因为在以太网的数据包中，最小的数据包的大小是64byte/s，加上8个byte的前导字节以及12个byte帧间间隙，合计就是84byte。

那么用12500000/84=148809，所以就可以得到在100M吞吐量单向环境下的每秒最大的包转发个数148809，换算成k即为148.8k pps，也就是0.1488M pps。

0.1488M pps这个包转发率是100M的网络而言，那么1000M的网络，算出来的包转发率就应是1.488Mpps，对于10G网络对应的是14.88Mpps。

下面，我按这个数值来验证一下H3C的交换机在其网站上公布的数据，是否满足全端口“线速转发”。

1）
设备：H3C S3600-28P-EI
公布包转发率：9.6Mpps
接口：24个10/100Base-TX以太网端口，4个1000Base-X SFP千兆以太网端口(就是24个100M＋4个1000M）
计算：0.1488Mpps*24+1.488Mpps*4=3.5712Mpps+5.952Mpps=9.5232Mpps
结果9.5232Mpps < 公布包转发率：9.6Mpps,满足全端口“线速转发”。

2）
设备：S5500-28C-EI
包转发率（整机）： 95.2Mpps
接口：24个10/100/1000Base-T以太网端口，4个复用的1000Base-X千兆SFP端口，2个扩展插槽（每个扩展插槽接口卡最大配置2×10G接口）；
（也就是24*1000M＋2×2*10GE)

计算：1.488Mpps*24+14.88Mpps*2*2=35.712Mpps+59.52Mpps=95.232Mpps
结果95.232Mpps ＝包转发率（整机）： 95.2Mpps，满足全端口“线速转发”。

通过这样事例，可以清楚交换机厂商所公布的数据是“如何”的了吧！

这是在二层交换上面所能达到的包转发率，但是如果一个路由器在三层路由上面，甚至在开启nat的情况下，其包转发率会有很大降低，而这个值才是值得关心的，所以我们在看到很多商家在一直强调包转发个数148810个包，其实这是二层交换的理论极限值，而不是真正的路由器在三层工作时候的值。

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