认识千兆以太网和路由交换机技术

　　2.4 线速的包转发 

　　现在厂商往往直称自己的路由交换机的每个端口都是线速的，那么怎么判定一个路由交换 机中所有的端口是否线速呢?线速的衡量标准是以64byte的数据包(第二层或第三层包)作为 计算基准，常用的基准如下： 

　　◆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148.8kpps。 

　　◆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。 对于千兆以太网来说，计算方法如下： (64+8+12)byte×1，488，095pps.×8bit=1，000，000，000bps 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。快速以太网的统速端 口包转发率正好为千兆以太网的十分之一，为148.8kpps。 对于POS端口来说，计算方法如下： 一个OC-12的SDH中容器的有效速率约为599MbPs，将其除以64×8bit的包长度，就可以 得出一个线速的OC-12POS端口的包转发率为1.17Mpps。OC-48的容器的有效速率为OC-12一 的四倍，所以OC-48 POS端口的线速包转发率为1.17×4=4.68Mpps。 

　　3 、路由交换机选型标准 

　　3.1 路由交换机造型五项主要标准 针对广电部门在建设宽带IP城域网需要进行千兆路由交换机选型的实际工作，本文列出了 五项主要的选型标准供广电部门参考，通过这五项选型标准，基本上可以比较各厂家的路由交 换机性能的优劣： *背板容量 *无阻塞千兆端口数量 *第二层包转发速度 *第三层包转发速度 *路由数量 

　　3.1.1 背板容量 

　　衡量路由交换机容量大小的主要指标是交换机的背板容量，其单位是GbPs。 

　　3.1.2 无阻塞千兆端口数量 

　　一个千兆路由交换机可以交换或路由多个千兆以太网端口，但其支持的最大千兆以太网 端口数量并不意味着它可以全部无阻塞的线速交换这些千兆端口。原因在于有些千兆路由交 换机的设计目标是为计算机服务器提供千兆连接，而现有的计算机上千兆网卡的通信速度受 限于计算机的总线，远远达不到1000MbPS，一般是300～400MbPS，因此对于这些安装了千兆 以太网卡的服务器，并没有必要为其提供线速的千兆交换。但一些厂商的产品往往回避这一 设计目标，一味宣传千兆路由交换机支持的最多千兆端口数量，而真正衡量千兆路由交换机 的能力的是其可以交换的无阻塞千兆端口数量。 

　　3.1.3第二层包转发速度 

　　对于千兆路由交换机来说，第二层包转发速度就是其转发以太网帧的速度。以PPS(包每 秒)为衡量单位。 

　　3.1.4第三层包转发速度 

　　第三层包转发速度指千兆路由交换机转发第三层协议包的速度，如转发IP或IPX包的速度。 以PPS(包每秒)为衡量单位。 

　　这里需要指出的是，第二层包转发速度和第三层包转发速度是两个不同的概念。很多厂 商往往只提包转发速度，而没有明确区分是第二层还是第三层的包转发速度。对于采用分布 式路由的路由交换机，一般情况下，第二层包转发速度等于第三层包转发速度。对于采用集 中式路由的路由交换机，其第三层包转发速度往往不等于第二层的包转发速度，因为集中式 路由需要一个单独的路由模块来进行第三层包转发，而第二层包转发是在各个千兆接口模块 中进行的。 

　　3.1.5路由数量 

　　路由交换机中路由表支持的路由数量越多，意味着可支持的网络拓扑结构越大，典型的 城域网路由交换机的路由数量是64K/每端口。这里需要明确的是厂商宣称的路由数量是每个 机箱还是每个端口支持的数量，通常情况下，每机箱的路由数量=端口数量×每端口的路由数量。 当前的Internet中实际运行BGP-4的骨干路由器的路由表大小约为77K(资料来源： www.telatra.net/ops/bgPtable.html)，并且在缓慢增长，增长速率的放慢主要是由于 CIDR技术的采用。对于一个城域网路由交换机来说，支持64K的路由表容量是可以满足未来很 长时间内的城域网需求。 

　　3.2 判断千兆路由交换机无阻塞的标准 

　　一个千兆路由交换机需要符合以下几个要求才可以实现真正的无阻塞。 

　　(1)背板是无阻塞结构，常见的算法是如果背板容量≥端口数量×端口速率×2，那么这 个路由交换机在背板上是无阻塞的。 

　　(2)第二层包转发线速，算法是如果机箱的第二层包转发率=千兆端口数量×1.488Mpps， 那么讲路由交换机在做第二层交换的时候可以做到线建。 

　　(3)第三层包转发线速，算法是如果机箱的第三层包转发率=千兆端口数量×1.488Mpps， 那么这个路由交换机在做第三层交换的时候可以做到线速。 

　　有很多厂商的产品数据满足第二层和第三层线速的标准，但不满足背板无阻塞的标准，这 种情况表明其第二层和第三层线速是在数据包未通过背权交换的条件下取得的;如果有大量的 数据包需要通过其背板转发，那么这个路由交换机将无法做到统速。 

　　另一种情况是背板满足无阻塞的要求，但是其第二层和第三层的包转发率未满足统速标准， 这说明此路由交换机的包转发模块存在瓶颈。 

　　需要澄清的是，在本文中述及的阻塞和拥塞在路由交换机里是二个不同的概念。拥塞是当 多个端口向一个端口同时发送数据时，由于接收端口的速率小于多个端口速率之和而引起的数 据丢包或发送速率下降的问题，这一问题可以通过标准的IEEE802.3X流控协议来加以控制。阻 塞是由于交换机内部结构的缺陷而引起的单个端口通信速率达不到全速率的问题，这一问题不 是可以通过流技协议加以避免的。 

　　4、结束语 

　　千兆以太网技术正在日趋成熟，除了原有的兼容性，宽带，廉价，对IP良好的支撑的特点， 正在增强其可靠性，可扩展性。在当前广电宽带城域网主要承载IP业务的趋势下，千兆以太网 是建设宽带城域网的首选技术。

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