交换机的三层网络结构介绍

各层交换机背板带宽及包转发率的计算

对于一大型监控项目，其重点就是交换机的选择了，这里我们选用三层网络结构，网络结构为接入层‐汇聚层‐核心层。相对两层网络架构，三层架构网络组网规模更大，传输距离更远，网络可拓展性更强。

交换机的三层网络结构

有些规模的网络中，如果交换机分配不合理，时常会出现卡顿或掉线，甚至造成系统瘫痪。所以合理的选择和分配接入层、汇聚层、核心层交换机至关重要，而选择交换机的核心，在于品牌、及交换机本身的参数。

一、接入层交换机

对于接入层交换机的使用，如果项目本身不是很大的话，可以使用一些傻瓜交换机即可，一般项目中使用百兆交换机较多，一个百兆交换机带机量不要超过8个，8路以上摄像机需采用千兆上联交换机。

二、汇聚层交换机的选择

汇聚层承上启下，压力较大，需要考虑同时处理的监控查看的带宽。

第一步、确定汇聚层交换机带宽：如果1000路摄像机，汇聚层有8台交换机的话，则每台需要同时处理 125 只摄像机的 4M 码流（125* 4M=500M），也就意味着汇聚层交换机需要支持同时转发500M以上的交换容量。 这样的话一般的千兆交换机可以说是比较充足的。

第二步： 确定汇聚层的交换机的背板带宽：一个16口的千兆交换机，我们为了保证带宽充足，则交换机背板带宽要求为：

（16*1000M*2）/1000=32Gbps 的背板带宽。

第三步： 确定包转发率：一个 1000M 口的包转发率为 1.488Mpps/s，汇聚层下接则汇聚层的交换机交换速率为：16*1.488Mpps/s=23.44Mpps。

根据以上条件得出： 如果汇聚层选用16口的千兆交换机的话，则汇聚层需要满足背板带宽至少32Gbps，包转发率至少23.44Mpps。

三、核心层交换机的选择

核心交换机主要承担数据转发和网络架构设置功能，对交换能力、网路管理功能、稳定性要求也更高。另外，因为存储设备是在核心层上，需要考虑交换机的交换容量以及到核心链路的带宽和高速转发能力。所以要满足以下条件：

第一步：带宽：例如1000路监控的带宽至少为1000*4Mbps=4000Mbps，核心交换机建议选择高带宽的千兆或万兆交换机，上联端口为万兆，才能使数据通畅。

第二步：背板带宽：核心交换机如果有8个来自汇聚层的千兆接口、2个上联的万兆端口，以及4个可能接入其它的千兆端口，所以一共有12个千兆口与2个万兆口会在使用，为了保证带宽充足，则交换机背板带宽要求为：

（12*1000M*2+2*10000*2）/1000=64Gbps的背板带宽。

包转发率：一个千兆口的包转发率为1.488Mpps/s，一个万兆口的包转发率为14.88Mpps/s，为了保证能够线速转发，则至少会有12个千兆口与2个万兆口，则核心交换机交换速率为：

12*1.488Mpps/s+2*14.88Mpps/s=47.56Mpps。

根据以上条件得出：当有1000路摄像机接入网络时，核心层交换机至少需要满足背板带宽至少64Gbps，包转发率至少47.56Mpps。

而在实际项目中，如果核心交换机的12个口都接满载了设备的话，为了保证交换机不满载、有扩展性，我们最好是选用16口、或24口千兆接口、2个上联的万兆端口的核心交换机，则所需的背板带宽与包转发率更高。这样交换机容量与包转发率都是比较充足的，才能保证项目的数据高速交换。

交换机除了背板带宽与包转率性，它的性能影响因素还是挺多，例如可扩展性、插槽数量、模块类型、模块冗余、路由冗余等。

还有一个重点的因素就是品牌，大品牌的交换机背板带宽与包转率可以通过数据进行估算，数据的真实性能直观反映性能，有部分小的品牌的交换机包转率与背板带宽的数据虚高，无法真实反映性能。

所以我们在选择交换机时，需要算下背板带宽与包转发率，尤其是上了规模的网络监控项目，才能保证系统稳定可靠、画面不卡顿、图像不中断，减少故障的发生。
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