2024年5月10日发(作者：)
交换机的几大参数指标
第一、交换机内存 交换机中可能有多种内存，例如Flash（闪存）、DRAM（动态内存）等。内存用作
存储配置、作为数据缓冲等。交换机采用了以下几种不同类型的内存，每种内存以不同方式协助交换机工作。
1.只读内存（ROM）
只读内存（ROM）在交换机中的功能与计算机中的ROM相似，主要用于系统初始化等功能。 顾名思义，ROM
是只读存储器，不能修改其中存放的代码。如要进行升级，则要替换ROM芯片。
2.闪存（Flash） 闪存（Flash）是可读可写的存储器，在系统重新启动或关机之后仍能保存数据。
3.随机存储器（RAM） RAM也是可读可写的存储器，但它存储的内容在系统重启或关机后将被清除。
第二、网络标准 局域网（LAN）的结构主要有三种类型：以太网（Ethernet）、令牌环（Token Ring）、
令牌总线(Token Bus)以及作为这三种网的骨干网光纤分布数据接口（FDDI）。它们所遵循的都是IEEE（美
国电子电气工程师协会）制定的以802开头的标准,目前共有11个与局域网有关的标准,它们分别是： IEEE
802.1── 通用网络概念及网桥等
IEEE 802.2── 逻辑链路控制等
IEEE 802.3──CSMA/CD访问方法及物理层规定
IEEE 802.4──ARCnet总线结构及访问方法,物理层规定
IEEE 802.5──Token Ring访问方法及物理层规定等
IEEE 802.6── 城域网的访问方法及物理层规定
IEEE 802.7── 宽带局域网
IEEE 802.8── 光纤局域网(FDDI)
IEEE 802.9── ISDN局域网 IEEE 802.10── 网络的安全
IEEE 802.11── 无线局域网
第三、交换方式 目前交换机在传送源和目的端口的数据包时通常采用直通式交换、存储转发式和碎片隔离
方式三种数据包交换方式。目前的存储转发式是交换机的主流交换方式。
1、直通交换方式（Cut-through） 采用直通交换方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是纵横
交叉的线路矩阵电话交换机。它在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，
启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口，
实现交换功能。由于它只检查数据包的包头（通常只检查14个字节），不需要存储，所以切入方式具有延
迟小，交换速度快的优点。所谓延迟（Latency）是指数据包进入一个网络设备到离开该设备所花的时间。
它的缺点主要有三个方面：一是因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来，所以无法检查所传
送的数据包是否有误，不能提供错误检测能力；第二，由于没有缓存，不能将具有不同速率的输入／输出
端口直接接通，而且容易丢包。如果要连到高速网络上，如提供快速以太网（100BASE－T）、FDDI或ATM
连接，就不能简单地将输入／输出端口“接通”，因为输入／输出端口间有速度上的差异，必须提供缓存；
第三，当以太网交换机的端口增加时，交换矩阵变得越来越复杂，实现起来就越困难。
2、存储转发方式（Store-and-Forward） 存储转发（Store and Forward）是计算机网络领域使用得
最为广泛的技术之一，以太网交换机的控制器先将输入端口到来的数据包缓存起来，先检查数据包是否正
确，并过滤掉冲突包错误。确定包正确后，取出目的地址，通过查找表找到想要发送的输出端口地址，然
后将该包发送出去。正因如此，存储转发方式在数据处理时延时大，这是它的不足，但是它可以对进入交
换机的数据包进行错误检测，并且能支持不同速度的输入／输出端口间的交换，可有效地改善网络性能。
它的另一优点就是这种交换方式支持不同速度端口间的转换，保持高速端口和低速端口间协同工作。实现
的办法是将10Mbps低速包存储起来，再通过100Mbps速率转发到端口上。
3、碎片隔离式（Fragment Free） 这是介于直通式和存储转发式之间的一种解决方案。它在转发前先
检查数据包的长度是否够64个字节（512 bit），如果小于64字节，说明是假包（或称残帧），则丢弃该
包；如果大于64字节，则发送该包。该方式的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢，但由于能
够避免残帧的转发，所以被广泛应用于低档交换机中。
使用这类交换技术的交换机一般是使用了一种特殊的缓存。这种缓存是一种先进先出的FIFO（First
In First Out），比特从一端进入然后再以同样的顺序从另一端出来。当帧被接收时，它被保存在FIFO中。
如果帧以小于512比特的长度结束，那么FIFO中的内容（残帧）就会被丢弃。因此，不存在普通直通转发
交换机存在的残帧转发问题，是一个非常好的解决方案。数据包在转发之前将被缓存保存下来，从而确保
碰撞碎片不通过网络传播，能够在很大程度上提高网络传输效率。
第四、背板带宽 交换机的背板带宽，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，也叫交换带宽，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。
但是，我们如何去考察一个交换机的背板带宽是否够用呢？一般来讲，我们应该从两个方面来考虑：
1）所有端口容量乘以端口数量之和的2倍应该小于背板带宽，这样可实现全双工无阻塞交换，证明
交换机具有发挥最大数据交换性能的条件。
2）满配置吞吐量(Mpps)=满配置端口数×1.488Mpps，其中1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞
吐量为1.488Mpps。例如，一台最多可以提供64个千兆端口的交换机，其满配置吞吐量应达到 64×1.488Mpps
= 95.2Mpps，才能够确保在所有端口均线速工作时，提供无阻塞的包交换。如果一台交换机最多能够提供
176个千兆端口，而宣称的吞吐量不到261.8Mpps(176 x 1.488Mpps = 261.8)，那么用户有理由认为该交
换机采用的是有阻塞的结构设计。
一般是两者都满足的交换机才是合格的交换机。 背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息
息相关。目前交换机的内部结构主要有以下几种：一是共享内存结构，这种结构依赖中心交换引擎来提供全
端口的高性能连接，由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这种方法需要很大的内存带宽、很高的管理费
用，尤其是随着交换机端口的增加，中央内存的价格会很高，因而交换机内核成为性能实现的瓶颈；二是
交叉总线结构，它可在端口间建立直接的点对点连接，这对于单点传输性能很好，但不适合多点传输；三
是混合交叉总线结构，这是一种混合交叉总线实现方式，它的设计思路是，将一体的交叉总线矩阵划分成
小的交叉矩阵，中间通过一条高性能的总线连接。其优点是减少了交叉总线数，降低了成本，减少了总线争
用；但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。
第五、包转发率 包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。单位一般位pps（包每秒），一般交
换机的包转发率在几十Kpps到几百Mpps不等。包转发速率是指交换机每秒可以转发多少百万个数据包
（Mpps），即交换机能同时转发的数据包的数量。包转发率以数据包为单位体现了交换机的交换能力。
其实决定包转发率的一个重要指标就是交换机的背板带宽，背板带宽标志了交换机总的数据交换能力。一
台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，也就是包转发率越高。 第七、 VLAN 支持
VLAN，是英文Virtual Local Area Network的缩写，中文名为"虚拟局域网"， VLAN是一种将局域网（LAN）
设备从逻辑上划分（注意，不是从物理上划分）成一个个网段（或者说是更小的局域网LAN），从而实现虚
拟工作组（单元）的数据交换技术。
VLAN这一新兴技术主要应用于交换机和路由器中，但目前主流应用还是在交换机之中。不过不是所有
交换机都具有此功能，只有三层以上交换机才具有此功能，这一点可以查看相应交换机的说明书即可得知。
VLAN的好处主要有三个：
(1)端口的分隔。即便在同一个交换机上，处于不同VLAN的端口也是不能通信的。这样一个物理的交换机可
以当作多个逻辑的交换机使用。
(2)网络的安全。不同VLAN不能直接通信，杜绝了广播信息的不安全性。
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