Cisco交換機的參數(shù)與選擇

1、1,交換機的主要參數(shù),交換機的選擇策略,本課內(nèi)容,2,重點,二層和三層交換機的主要參數(shù) 核心層、匯聚層、接入層和網(wǎng)管交換機的選擇策略,難點,二層和三層交換機的主要參數(shù) 核心層、匯聚層、接入層和網(wǎng)管交換機的選擇策略,3,第3章 交換機的參數(shù)與選擇,就像梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋、立交橋等既功能相似，又各有其不同的特點和用途一樣，交換機的種類非常之多，不僅彼此之間的性能差異較大，而且各自擁有不同的特點，分別適用于不同的場合。因此，必須根據(jù)實際環(huán)境和應(yīng)用需要進行合理的選擇,4,3.1 交換機的主要參數(shù),3.1.1 三層交換機的主要參數(shù),1. 轉(zhuǎn)發(fā)速率 2. 背板帶寬 3. 可擴展性 4. 系統(tǒng)冗余,

2、5,1. 轉(zhuǎn)發(fā)速率,對于千兆交換機而言，若欲實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無阻塞傳輸，要求： 吞吐量（mpps）=萬兆端口數(shù)量14.88mpps+千兆端口數(shù)量1.488mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488mpps 如果交換機標(biāo)稱的吞吐量大于或等于計算值，那么，在三層交換時應(yīng)當(dāng)可以達到線速。其中，1個千兆端口在包長為64字節(jié)時的理論吞吐量為1.488 mpps，1個百兆端口在包長為64字節(jié)時的理論吞吐量為0.1488 mpps,6,1. 轉(zhuǎn)發(fā)速率,事實上，包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包（最小包）的個數(shù)作為計算基準(zhǔn)的。以千兆以太網(wǎng)端口為例，其計算方法如下：1 000 000 000 bps

3、/ 8bit /（64812）byte = 1 488 095pps 當(dāng)以太網(wǎng)幀為64byte時，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。由此可見，線速的千兆以太網(wǎng)端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488mpps。而快速以太網(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率，則為千兆以太網(wǎng)的十分之一，即0.1488mpps,7,例如，對于一臺擁有24個千兆端口的交換機而言，其滿配置吞吐量應(yīng)達到 241.488mpps = 35.71mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時，實現(xiàn)無阻塞的包交換。同樣，如果一臺交換機最多能夠提供176個千兆端口，那么，其吞吐量至少應(yīng)當(dāng)為261.8mpps（176 x 1.488mpps =

4、 261.8），才是真正的無阻塞結(jié)構(gòu)設(shè)計,8,下圖為充當(dāng)中小型網(wǎng)絡(luò)核心層的cisco catalyst 4500系列交換機，依據(jù)所采用超級引擎的不同，其轉(zhuǎn)發(fā)速率分別為48mpps、75mpps和102mpps。對于cisco catalyst 4510r而言，盡管最多可以支持384個1000mbps端口和2個10gbps端口，但是，若欲實現(xiàn)線速轉(zhuǎn)發(fā)，其端口組合應(yīng)當(dāng)為2個10gbps端口+48個1000mbps端口；或者68個1000mbps端口,9,下圖為用于充當(dāng)大中型網(wǎng)絡(luò)核心層的cisco 6500系列交換機，依據(jù)所采用的超級引擎不同，其最大轉(zhuǎn)發(fā)速率分別為15 mpps、210 mpps和4

5、00 mpps。以cisco 6509為例，盡管最多可以支持32個10gbps端口或386個1000mbps端口，但是，即使采用性能最好的超級引擎supervisor engine 720，400mbps的轉(zhuǎn)發(fā)速率也只能支持26個10gbps端口，或者268個1000mbps端口的線速轉(zhuǎn)發(fā),10,2. 背板帶寬,帶寬是交換機接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量，就像是立交橋所擁有的車道的總和。由于所有端口間的通訊都需要通過背板完成，所以，背板所能提供的帶寬，就成為端口間并發(fā)通訊時的瓶頸。帶寬越大，提供給各端口的可用帶寬越大，數(shù)據(jù)交換速度越快。即背板帶寬決定著交換機的數(shù)據(jù)處理能力，

6、背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強。因此背板帶寬越大越好，特別是對那些匯聚層交換機和中心交換機而言。若欲實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的雙全工無阻塞傳輸，必須滿足最小背板帶寬的要求,11,2. 背板帶寬,背板帶寬計算公式如下： 背板帶寬=端口數(shù)量*端口速率*2 cisco catalyst 6500系列交換機依據(jù)插槽數(shù)量的不同，其背板帶寬分別為32gbps、256gbps和720gbps。根據(jù)上述公式計算，256gbps的背板只能滿足128個1000mbps端口的無阻塞并發(fā)傳輸。同理，由于cisco catalyst 4506系列交換機的背板帶寬僅為64gbps，因此，也就只能滿足32個1000mbps端口的無

7、阻塞并發(fā)傳輸,12,3. 可擴展性,由于三層交換機往往充當(dāng)核心層或匯聚層交換機，需要適應(yīng)各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，因此，其可擴展性就顯得尤其重要?？蓴U展性應(yīng)當(dāng)包括兩個方面： 插槽數(shù)量：插槽用于安裝各種功能模塊和接口模塊。由于每個接口模塊所提供的端口數(shù)量是一定的，因此，插槽數(shù)量也就從根本上決定著交換機所能容納的端口數(shù)量。另外，所有功能模塊（如超級引擎模塊、ip語音模塊、擴展服務(wù)模塊、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控模塊、安全服務(wù)模塊等）都需要占用一個插槽，因此，插槽數(shù)量也就從根本上決定著交換機的可擴展性,13,3. 可擴展性,模塊類型：毫無疑問，支持的模塊類型（如lan接口模塊、wan接口模塊、atm接口模塊、擴展功能模塊等

8、）越多，交換機的可擴展性越強。僅以局域網(wǎng)接口模塊為例，就應(yīng)當(dāng)包括rj-45模塊、gbic（giga bitrate interface converter）模塊、sfp（small form pluggable）模塊、10gbps模塊等等，以適應(yīng)大中型網(wǎng)絡(luò)中復(fù)雜環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求,14,如圖所示cisco catalyst 6513交換機擁有13個插槽，并且支持的模塊類型有幾十款，具有非常大的可擴展性，可適用于各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并可滿足各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求，因此，非常適宜充當(dāng)大中型網(wǎng)絡(luò)中的核心交換機,15,4. 系統(tǒng)冗余,第三層交換機作為網(wǎng)絡(luò)核心或骨干，其工作狀態(tài)的穩(wěn)定性直接決定著網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性

9、，而部件的物理損壞又是無法絕對避免的，因此，交換機系統(tǒng)的部件冗余就顯得尤其重要。通常情況下，電源模塊、超級引擎等重要部件都必須提供冗余支持，從而保證所提供應(yīng)用和服務(wù)的連續(xù)性，減少關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和服務(wù)的中斷。 cisco catalyst 6507r交換機就提供了電源模塊和超級引擎的冗余,16,cisco catalyst 4507r交換機,17,5. 管理功能,交換機的管理功能（management）是指交換機如何控制用戶訪問交換機，以及用戶對交換機的可視程度如何。三層交換機必須支持snmp協(xié)議，并且提供友好的設(shè)備管理界面。除了可以由廠商提供的網(wǎng)管軟件管理外，還必須能夠被第三方管理軟件進行遠程管

10、理，實現(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的統(tǒng)一管理，降低管理成本、減化管理操作。如圖catalyst 4506交換機遠程管理頁面,18,catalyst 4506交換機遠程管理頁面,19,3.1.2 二層交換機的主要參數(shù),1. 端口類型 2. 端口速率 3. 延時 4. mac地址數(shù) 5. vlan表項 6. 延擴方式 7. 鏈路匯聚 8. 管理功能,20,1. 端口類型,交換機常見的端口有4種類型，即光纖端口、雙絞線端口、gbic插槽或sfp插槽,2. 端口速率,從端口速率看，主要有100mbps和1000mbps兩種。常見的搭配形式有n*10/100mbps、n*1000mbps+m*100mbps和n*1

11、000mbps三種,21,n*100mbps交換機,n*1000mbps+m*100mbps交換機,n*1000mbps交換機,22,交換機延時（latency）也稱延遲時間，是指從交換機接收到數(shù)據(jù)包到開始向目的端口復(fù)制數(shù)據(jù)包之間的時間間隔，所采用的轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)等因素均會影響延時。延時越小，數(shù)據(jù)的傳輸速率越快，網(wǎng)絡(luò)的效率也就越高。特別是對于多媒體網(wǎng)絡(luò)而言，較大的數(shù)據(jù)延遲，往往導(dǎo)致多媒體的短暫中斷，所以，交換機的延遲時間越小越好,3. 延時,23,4. mac地址數(shù),不同交換機每個端口所能夠支持的mac數(shù)量不同。在交換機的每個端口，都有足夠內(nèi)存（buffer）記憶多個mac地址，從而“記住”該端口所

12、連接站點的情況,24,5. vlan表項,vlan的主要作用有兩點，一是將大的網(wǎng)絡(luò)劃分為若干小的子網(wǎng)絡(luò)，從而減少廣播提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率；二是提高網(wǎng)絡(luò)安全性，控制用戶對某個子網(wǎng)絡(luò)的訪問，有效地保護敏感數(shù)據(jù),25,6. 延擴方式,交換機擴展端口聽方式有兩種，一是級聯(lián)，二是堆疊,cisco catalyst 2950/2960系列、catalyst 3550/3560系列和catalyst 3750系列交換機，都是既支持級聯(lián)又支持堆疊,26,cisco catalyst 3560系列交換機,27,鏈路匯聚技術(shù)是將多臺設(shè)備之間的多條物理鏈路捆綁為一個邏輯鏈路，使得該邏輯鏈路的容量為所有物理鏈路的容量之和

13、。同時，當(dāng)其中一條物理鏈路中斷時，整個邏輯鏈路不會中斷，大大地提高了網(wǎng)絡(luò)連接的可靠性,7. 鏈路匯聚,28,8. 管理功能,應(yīng)用于大中型網(wǎng)絡(luò)中的交換機應(yīng)當(dāng)都擁有管理功能，并且能夠被第三方管理軟件所管理。可網(wǎng)管交換機借助如vlan、擴展樹、qos、端口聚合等，用于實現(xiàn)廣播域的劃分、冗余鏈路的智能選擇、服務(wù)質(zhì)量控制，以及將若干端口綁定在一起從而成倍地增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，從而適應(yīng)大中型網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)控制和網(wǎng)絡(luò)管理的需要,29,8. 管理功能,應(yīng)用于大中型網(wǎng)絡(luò)中的交換機應(yīng)當(dāng)都擁有管理功能，并且能夠被第三方管理軟件所管理?？删W(wǎng)管交換機借助如vlan、擴展樹、qos、端口聚合等，用于實現(xiàn)廣播域的

14、劃分、冗余鏈路的智能選擇、服務(wù)質(zhì)量控制，以及將若干端口綁定在一起從而成倍地增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，從而適應(yīng)大中型網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)控制和網(wǎng)絡(luò)管理的需要,30,3.2 交換機的選擇策略,3.2.1 核心交換機的選擇,1. 擴展能力 2. 性能參數(shù) 3. vlan支持 4. 三層交換 5. 四層交換 6. 模塊冗余 7. 鏈路冗余,選擇核心層交換機時，應(yīng)當(dāng)注重考察以下幾個參數(shù),7. 鏈路冗余 8. 路由冗余 9. 路由表項 10. 路由協(xié)議 11. qos 12. 安全性能 13. 技術(shù)潛力,31,冗余模塊,模塊冗余,32,虛擬路由冗余協(xié)議,熱備份路由協(xié)議,路由冗余,33,cisco catal

15、yst交換機認(rèn)證方式設(shè)置頁面,安全性能,34,3.2.2 匯聚層交換機的選擇,選擇匯聚層交換機時，應(yīng)當(dāng)注重考察以下幾個參數(shù),1. 背板帶寬 2. 三層交換 4. 端口類型 3. 鏈路匯聚,35,1. 背板帶寬,背板帶寬作為交換機的重要參數(shù)之一，決定著是否能否實現(xiàn)二層交換的線速轉(zhuǎn)發(fā)。對于一些規(guī)模較小的網(wǎng)絡(luò)而言，匯聚層往往采用二層交換機，其主要作用就是將接入層交換機的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至核心交換機，因此，判斷交換機能否勝任其工作，主要考察的性能參數(shù)就是其背板帶寬,36,1. 背板帶寬,例如，cisco catalyst 3560g系列有4款產(chǎn)品，分別catalyst 3560g-48ts、catalyst

16、3560g-48ps、catalyst 3560g-24ts和catalyst 3560g-24ps，分別擁有48或24個10/100/1000mbps端口和4個基于sfp的千兆以太網(wǎng)端口，合計有42或28個1000mbps端口，而其背板帶寬為32gbps，因此，對于catalyst 3560g-24ts和catalyst 3560g-24ps而言，基本上可以滿足線速交換的需要。但是，對于catalyst 3560g-48ts、catalyst 3560g-48ps而言，則背板帶寬顯然有些捉襟見肘,37,cisco catalyst 3560g交換機,38,2. 三層交換,匯聚采用三層交換機,39,3.2.3 接入層交換機的選擇,選擇接入層交換機時，應(yīng)當(dāng)注重考察以下幾個參數(shù),1. 端口類型 2. 延擴方式 3. 網(wǎng)絡(luò)管