設(shè)備管理_網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)用--交換機(jī)性能參數(shù)

1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)用 交換機(jī)性能參數(shù) 北風(fēng)網(wǎng)教師 小林 2 目前使用的交換機(jī)一般是以太網(wǎng)交換機(jī) 選擇交換機(jī)需要了解交換機(jī)的性能和多種參數(shù) 下面首先介紹交換機(jī)的性能和主要參數(shù) 以太網(wǎng)交換機(jī)性能 3 交換模式 目前以太網(wǎng)交換主要有兩種交換模式 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和直通轉(zhuǎn)發(fā) 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式是指交換機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí) 首先存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)幀 直到整個(gè)數(shù)據(jù)幀正確接收完成后 再確定向哪兒轉(zhuǎn)發(fā)出去 直通轉(zhuǎn)發(fā)模式是指交換機(jī)一旦接受到數(shù)據(jù)幀的頭部信息 就開(kāi)始確定該數(shù)據(jù)幀應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)到哪個(gè)端口 并不需要等待整個(gè)數(shù)據(jù)幀接收完成后才確定 所以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式較直通轉(zhuǎn)發(fā)模式要慢 但它避免了轉(zhuǎn)發(fā)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)幀 如某些不足規(guī)定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)幀等等 華為 3COM公司的S系列交換機(jī)都以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)為主 4 二層轉(zhuǎn)發(fā)能力 以太網(wǎng)交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)能力決定了局域網(wǎng)的交換能力 其轉(zhuǎn)發(fā)能力可以用是否支持線(xiàn)速轉(zhuǎn)發(fā) 交換容量和包轉(zhuǎn)發(fā)率來(lái)衡量 以華為H3CS系列交換機(jī)S3928為例 其交換容量為32Gbit s 包轉(zhuǎn)發(fā)率為9 6Mpps 完全滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)接入甚至匯聚的功能 5 組播技術(shù) 隨著新的業(yè)務(wù)需求不斷的涌現(xiàn) 組播技術(shù)已經(jīng)成為目前和將來(lái)不可缺少的技術(shù)之一 能否很好的支持組播技術(shù)更是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)者必須考慮的關(guān)鍵之一 6 組播的基本思想是 源主機(jī)只發(fā)送一份數(shù)據(jù) 這份數(shù)據(jù)中的目的地址為組播組地址 組播組中的所有接收者都可接收到同樣的數(shù)據(jù)拷貝 并且只有組播組內(nèi)的主機(jī) 目標(biāo)主機(jī) 可以接收該數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡(luò)中其它主機(jī)不能收到 組播組用D類(lèi)IP地址 224 0 0 0 239 255 255 255 來(lái)標(biāo)識(shí) 組播 組播 7 生成樹(shù)協(xié)議 為了達(dá)到網(wǎng)絡(luò)不間斷服務(wù)的目標(biāo) 在網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建冗余鏈路是必不可少的 由此形成的網(wǎng)絡(luò)環(huán)路必將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)效率降低甚至不可用 而生成樹(shù)協(xié)議正是為此而生 所以能否支持生成樹(shù)協(xié)議同樣是交換機(jī)性能指標(biāo)之一 8 生成樹(shù)協(xié)議 STP spanningtreeprotocol 是由DEC開(kāi)發(fā)的一個(gè)網(wǎng)橋到網(wǎng)橋的協(xié)議 DEC生成樹(shù)算法隨后被IEEE802委員會(huì)修訂并發(fā)布在IEEE802 1d規(guī)范中 DEC和IEEE802 1d的算法是有區(qū)別的 而且也不兼容 對(duì)所有的交換機(jī)使用相同的STP版本進(jìn)行驗(yàn)證是非常重要的 因?yàn)椴煌?lèi)的STP版本將導(dǎo)致網(wǎng)橋循環(huán) 這將對(duì)以太網(wǎng)的物理網(wǎng)段造成損害 生成樹(shù)協(xié)議 9 生成樹(shù)協(xié)議的目的是維持一個(gè)無(wú)回路的網(wǎng)絡(luò) 一條無(wú)回路的路徑是這樣實(shí)現(xiàn)的 如果一個(gè)設(shè)備在拓?fù)渲邪l(fā)現(xiàn)了一個(gè)回路 它將阻塞一個(gè)或多個(gè)冗余的端口 并不斷地掃描網(wǎng)絡(luò) 如果出現(xiàn)一個(gè)故障或是添加一個(gè)鏈接會(huì)被交換機(jī)很快地發(fā)現(xiàn) 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí) 生成樹(shù)協(xié)議將重新配置交換機(jī)的各個(gè)端口以避免鏈接丟失或出現(xiàn)新的回路 生成樹(shù)協(xié)議 10 生成樹(shù)協(xié)議 11 端口匯聚 盡管以太網(wǎng)的端口帶寬越來(lái)越大 但是在很多場(chǎng)合使用單端口仍然不能滿(mǎn)足我們業(yè)務(wù)的需求 這時(shí)候交換機(jī)能否支持端口匯聚功能也變得非常重要 12 TRUNK 端口匯聚 是在交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間比較經(jīng)濟(jì)的增加帶寬的方法 如服務(wù)器 路由器 工作站或其他交換機(jī) 這中增加帶寬的方法在當(dāng)單一交換機(jī)和節(jié)點(diǎn)之間連接不能滿(mǎn)足負(fù)荷時(shí)是比較有效的 TRUNK的主要功能就是將多個(gè)物理端口 一般為2 8個(gè) 綁定為一個(gè)邏輯的通道 使其工作起來(lái)就像一個(gè)通道一樣 將多個(gè)物理鏈路捆綁在一起后 不但提升了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的帶寬 而且數(shù)據(jù)還可以同時(shí)經(jīng)由被綁定的多個(gè)物理鏈路傳輸 具有鏈路冗余的作用 在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或其他原因斷開(kāi)其中一條或多條鏈路時(shí) 剩下的鏈路還可以工作 端口匯聚 13 TRUNK功能比較適合于以下方面具體應(yīng)用 1 TRUNK功能用于與服務(wù)器相聯(lián) 給服務(wù)器提供獨(dú)享的高帶寬 2 TRUNK功能用于交換機(jī)之間的級(jí)聯(lián) 通過(guò)犧牲端口數(shù)來(lái)給交換機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換提供捆綁的高帶寬 提高網(wǎng)絡(luò)速度 突破網(wǎng)絡(luò)瓶頸 進(jìn)而大幅提高網(wǎng)絡(luò)性能 3 Trunk可以提供負(fù)載均衡能力以及系統(tǒng)容錯(cuò) 由于Trunk實(shí)時(shí)平衡各個(gè)交換機(jī)端口和服務(wù)器接口的流量 一旦某個(gè)端口出現(xiàn)故障 它會(huì)自動(dòng)把故障端口從Trunk組中撤消 進(jìn)而重新分配各個(gè)Trunk端口的流量 從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容錯(cuò) 端口匯聚 14 MAC地址表 交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的依據(jù)就是MAC地址表 因而MAC地址表的大小 學(xué)習(xí)規(guī)則也是交換機(jī)的性能指標(biāo)之一 15 交換機(jī)之所以能夠直接對(duì)目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包 而不是像集線(xiàn)器一樣以廣播方式對(duì)所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包 最關(guān)鍵的技術(shù)就是交換機(jī)可以識(shí)別連在網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)卡MAC地址 并把它們放到一個(gè)叫做MAC地址表的地方 這個(gè)MAC地址表存放于交換機(jī)的緩存中 并記住這些地址 這樣當(dāng)需要向目的地址發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí) 交換機(jī)就可在MAC地址表中查找這個(gè)MAC地址的節(jié)點(diǎn)位置 然后直接向這個(gè)位置的節(jié)點(diǎn)發(fā)送 所謂MAC地址數(shù)量是指交換機(jī)的MAC地址表中可以最多存儲(chǔ)的MAC地址數(shù)量 存儲(chǔ)的MAC地址數(shù)量越多 那么數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的速度和效率也就就越高 MAC地址表 16 但是不同檔次的交換機(jī)每個(gè)端口所能夠支持的MAC數(shù)量不同 在交換機(jī)的每個(gè)端口 都需要足夠的緩存來(lái)記憶這些MAC地址 所以Buffer 緩存 容量的大小就決定了相應(yīng)交換機(jī)所能記憶的MAC地址數(shù)多少 通常交換機(jī)只要能夠記憶1024個(gè)MAC地址基本上就可以了 而一般的交換機(jī)通常都能做到這一點(diǎn) 所以如果對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不是很大的情況下 這參數(shù)無(wú)需太多考慮 當(dāng)然越是高檔的交換機(jī)能記住的MAC地址數(shù)就越多 這在選擇時(shí)要視所連網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模而定了 MAC地址表 17 服務(wù)質(zhì)量 QoS QoS是交換機(jī)的又一重要指標(biāo) 根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)不同 重要程度的不同進(jìn)行數(shù)據(jù)流的劃分 有區(qū)別的對(duì)待這些數(shù)據(jù)流 是保障緊急重要業(yè)務(wù)的重要措施 是發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)價(jià)值的有效方式 18 QoS的英文全稱(chēng)為 QualityofService 中文名為 服務(wù)質(zhì)量 QoS是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機(jī)制 是用來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問(wèn)題的一種技術(shù) QoS具有如下功能 服務(wù)質(zhì)量 QoS 19 1 分類(lèi)分類(lèi)是指具有QoS的網(wǎng)絡(luò)能夠識(shí)別哪種應(yīng)用產(chǎn)生哪種數(shù)據(jù)包 沒(méi)有分類(lèi) 網(wǎng)絡(luò)就不能確定對(duì)特殊數(shù)據(jù)包要進(jìn)行的處理 所有應(yīng)用都會(huì)在數(shù)據(jù)包上留下可以用來(lái)識(shí)別源應(yīng)用的標(biāo)識(shí) 分類(lèi)就是檢查這些標(biāo)識(shí) 識(shí)別數(shù)據(jù)包是由哪個(gè)應(yīng)用產(chǎn)生的 以下是4種常見(jiàn)的分類(lèi)方法 QoS 20 1 協(xié)議有些協(xié)議非常 健談 只要它們存在就會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)延遲 因此根據(jù)協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行識(shí)別和優(yōu)先級(jí)處理可以降低延遲 應(yīng)用可以通過(guò)它們的EtherType進(jìn)行識(shí)別 譬如 AppleTalk協(xié)議采用0 x809B IPX使用0 x8137 根據(jù)協(xié)議進(jìn)行優(yōu)先級(jí)處理是控制或阻止少數(shù)較老設(shè)備所使用的 健談 協(xié)議的一種強(qiáng)有力方法 2 TCP和UDP端口號(hào)碼許多應(yīng)用都采用一些TCP或UDP端口進(jìn)行通信 如HTTP采用TCP端口80 通過(guò)檢查IP數(shù)據(jù)包的端口號(hào)碼 智能網(wǎng)絡(luò)可以確定數(shù)據(jù)包是由哪類(lèi)應(yīng)用產(chǎn)生的 這種方法也稱(chēng)為第四層交換 因?yàn)門(mén)CP和UDP都位于OSI模型的第四層 QoS 21 3 源IP地址許多應(yīng)用都是通過(guò)其源IP地址進(jìn)行識(shí)別的 由于服務(wù)器有時(shí)是專(zhuān)門(mén)針對(duì)單一應(yīng)用而配置的 如電子郵件服務(wù)器 所以分析數(shù)據(jù)包的源IP地址可以識(shí)別該數(shù)據(jù)包是由什么應(yīng)用產(chǎn)生的 當(dāng)識(shí)別交換機(jī)與應(yīng)用服務(wù)器不直接相連 而且許多不同服務(wù)器的數(shù)據(jù)流都到達(dá)該交換機(jī)時(shí) 這種方法就非常有用 4 物理端口號(hào)碼與源IP地址類(lèi)似 物理端口號(hào)碼可以指示哪個(gè)服務(wù)器正在發(fā)送數(shù)據(jù) 這種方法取決于交換機(jī)物理端口和應(yīng)用服務(wù)器的映射關(guān)系 雖然這是最簡(jiǎn)單的分類(lèi)形式 但是它依賴(lài)于直接與該交換機(jī)連接的服務(wù)器 QoS 22 2 標(biāo)注在識(shí)別數(shù)據(jù)包之后 要對(duì)它進(jìn)行標(biāo)注 這樣其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備才能方便地識(shí)別這種數(shù)據(jù) 由于分類(lèi)可能非常復(fù)雜 因此最好只進(jìn)行一次 識(shí)別應(yīng)用之后就必須對(duì)其數(shù)據(jù)包進(jìn)行標(biāo)記處理 以便確保網(wǎng)絡(luò)上的交換機(jī)或路由器可以對(duì)該應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)先級(jí)處理 通過(guò)采納標(biāo)注數(shù)據(jù)的兩種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 即IEEE802 1p或差異化服務(wù)編碼點(diǎn) DSCP 就可以確保多廠(chǎng)商網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠?qū)υ摌I(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)處理 在選擇交換機(jī)或路由器等產(chǎn)品時(shí) 一定要確保它可以識(shí)別兩種標(biāo)記方案 雖然DSCP可以替換在局域網(wǎng)環(huán)境下主導(dǎo)的標(biāo)注方案IEEE802 1p 但是與IEEE802 1p相比 實(shí)施DSCP有一定的局限性 在一定時(shí)期內(nèi) 與IEEE802 1p設(shè)備的兼容性將十分重要 作為一種過(guò)渡機(jī)制 應(yīng)選擇可以從一種方案向另一種方案轉(zhuǎn)換的交換機(jī) QoS 23 3 優(yōu)先級(jí)設(shè)置一旦網(wǎng)絡(luò)可以區(qū)分電話(huà)通話(huà)和網(wǎng)上瀏覽 優(yōu)先級(jí)處理就可以確保進(jìn)行Internet上大型下載的同時(shí)不中斷電話(huà)通話(huà) 為了確保準(zhǔn)確的優(yōu)先級(jí)處理 所有業(yè)務(wù)量都必須在網(wǎng)絡(luò)骨干內(nèi)進(jìn)行識(shí)別 在工作站終端進(jìn)行的數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)處理可能會(huì)因人為的差錯(cuò)或惡意的破壞而出現(xiàn)問(wèn)題 黑客可以有意地將普通數(shù)據(jù)標(biāo)注為高優(yōu)先級(jí) 竊取重要商業(yè)應(yīng)用的帶寬 導(dǎo)致商業(yè)應(yīng)用的失效 這種情況稱(chēng)為拒絕服務(wù)攻擊 通過(guò)分析進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的所有業(yè)務(wù)量 可以檢查安全攻擊 并且在它們導(dǎo)致任何危害之前及時(shí)阻止 QoS 24 業(yè)務(wù)接口 分為普通接入接口和上行匯聚端口 交換機(jī)支持的接口數(shù)量的多少直接決定了交換機(jī)的接入性能 交換機(jī)支持的接口類(lèi)型直接決定了交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用位置 如100M或10M接入端口的交換機(jī)一般用于網(wǎng)絡(luò)的邊緣接入層 而1000M接入端口的交換機(jī)一般應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)核心層或匯聚層 25 可擴(kuò)展接口模塊種類(lèi) 能否支持可擴(kuò)展模塊和支持可擴(kuò)展模塊的數(shù)量是衡量交換機(jī)可擴(kuò)展性的重要指標(biāo) 可擴(kuò)展接口模塊主要有如下可擴(kuò)展接口模塊 1端口1000Base SX模塊1端口1000Base LX模塊1端口1000Base T模塊1端口100Base FX單模模塊1端口100Base FX多模模塊1端口100Base TX模塊1端口1000Base ZX長(zhǎng)距模塊 單模70Km 1端口1000Base LXGL中距模塊 單模40Km 堆疊模塊2端口100Base TX透明傳輸模塊6端口100Base FX多模模塊6端口100Base FX單模模塊6端口10 100Base T模塊 26 快速以太網(wǎng)使用的介質(zhì)有二線(xiàn)和四線(xiàn)兩大類(lèi) 二線(xiàn)實(shí)現(xiàn)叫做100BASE X 使用雙絞線(xiàn)電纜的叫做100BASE TX 使用光纜實(shí)現(xiàn)叫做100BASE FX 四線(xiàn)實(shí)現(xiàn)使用雙絞線(xiàn)叫做100BASE T4 可支持的網(wǎng)線(xiàn)類(lèi)型 根據(jù)不同的QuidwayS系列交換機(jī)有不同的網(wǎng)線(xiàn)類(lèi)型 27 同樣 千兆以太網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)也分為二線(xiàn)和四線(xiàn) 二線(xiàn)實(shí)現(xiàn)叫做1000BASE X 可以使用光纖發(fā)送短波長(zhǎng)激光信號(hào) 1000BASE SX 或使用光纖發(fā)送長(zhǎng)波長(zhǎng)激光信號(hào) 1000BASE LX 以及使用屏蔽雙絞線(xiàn)發(fā)送電信號(hào) 1000BASE CX 四線(xiàn)實(shí)現(xiàn)使用雙絞線(xiàn)電纜 1000BASE T 28 光纖千兆位以太網(wǎng)包括1000Base SX 1000Base LX 1000Base ZX等 其中 SX Short wave 為短波 LX longwave 為長(zhǎng)波 和ZX extendedrange 為超長(zhǎng)波 1000Base SX和1000Base LX既可使用單模光纖 也可使用多模光纖 1000Base ZX則只能使用單模光纖 29 主板 背板 提供各業(yè)務(wù)接口和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元的聯(lián)系通道 背板交換容量的大小直接決定了交換機(jī)的最大交換容量 這是交換機(jī)交換性能的一個(gè)重要指標(biāo) 主處理器 CPU 交換機(jī)運(yùn)算的核心部件 它的主頻直接決定了交換機(jī)的運(yùn)算速度 用單位時(shí)間內(nèi)能夠完成的計(jì)算量來(lái)衡量 內(nèi)存 RAM 為CPU運(yùn)算提供動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間 內(nèi)存空間的大小與CPU的主頻共同決定了計(jì)算的最大運(yùn)算量 FLASH RAM 提供永久存儲(chǔ)功能 主要保存配置文件和系統(tǒng)文件 FLASH能夠快速恢復(fù)業(yè)務(wù) 有效地保證了交換機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn) 同時(shí)還為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的升級(jí)維護(hù)提供方便 快捷的方式 如使用FTP TFTP升級(jí)或配置等等 30 1 線(xiàn)速的背板帶寬 考察交換機(jī)上所有端口能提供的總帶寬 計(jì)算公式 端口數(shù) 相應(yīng)端口速率 2 全雙工模式 如果總帶寬 標(biāo)稱(chēng)背板帶寬 那么在背板帶寬上是線(xiàn)速的 線(xiàn)速 31 2 第二層包轉(zhuǎn)發(fā)線(xiàn)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(lèi)型端口數(shù) 相應(yīng)計(jì)算方法 如果這個(gè)速率 標(biāo)稱(chēng)二層包轉(zhuǎn)發(fā)速率 那么交換機(jī)在做第二層交換的時(shí)候可以做到線(xiàn)速 32 3 第三層包轉(zhuǎn)發(fā)線(xiàn)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(lèi)型端口數(shù) 相應(yīng)計(jì)算方法 如果這個(gè)速率 標(biāo)稱(chēng)三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率 那么交換機(jī)在做第三層交換的時(shí)候可以做到線(xiàn)速 如果能滿(mǎn)足上面三個(gè)條件 那么我們就說(shuō)這款交換機(jī)真正做到了線(xiàn)速 33 包轉(zhuǎn)發(fā)線(xiàn)速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包 最小包 的個(gè)數(shù)作為計(jì)算基準(zhǔn)的 對(duì)于千兆以太網(wǎng)來(lái)說(shuō) 計(jì)算方法如下 1 000 000 000bps 8bit 64 8 12 byte 1 488 095pps說(shuō)明 當(dāng)以太網(wǎng)幀為64byte時(shí) 需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開(kāi)銷(xiāo) 故一個(gè)線(xiàn)速的千兆以太網(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)64byte包時(shí)的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1 488Mpps 快速以太網(wǎng)的統(tǒng)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 對(duì)于萬(wàn)兆以太網(wǎng) 一個(gè)線(xiàn)速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14 88Mpps 對(duì)于千兆以太網(wǎng) 一個(gè)線(xiàn)速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1 488Mpps 說(shuō)明 1 488Mpps是如何得到的 34 電源系統(tǒng) 輸入電壓的可變化范圍和最大輸出電流等是電源系統(tǒng)的重要指標(biāo) 功耗 功耗也是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的重要考核指標(biāo)之一 因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)設(shè)備都需要長(zhǎng)時(shí)間的可靠運(yùn)行 功耗和散熱