二層以太網(wǎng)交換機功能性能指標(biāo)完全詳細(xì)解釋全解

1、二層以太網(wǎng)交換機功能、性能指標(biāo)完全詳細(xì)解釋一、物理特性交換機的物理特性是指交換機提供的外觀特性、物理連接特性、端口配置、底座類型、擴展能力、堆疊能力以及指示燈設(shè)置，反映了交換機的基本情況。1.端口配置端口配置指交換機包含的端口數(shù)目和支持的端口類型，端口配置情況決定了單臺交換機支持的最大連接站點數(shù)和連接方式?？焖僖蕴W(wǎng)交換機端口類型一般包括10Base-T100Base-TX100Base-FX其中10Base-T?口100Base-TX一般是由10M/100M自適應(yīng)端口提供，有的高性能交換機還提供千兆光纖接口。端口的工作模式分為半雙工和全雙工兩種。自適應(yīng)是IEEE802.3工作組發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，為

2、線端的兩個設(shè)備提供自動協(xié)商達(dá)到最優(yōu)互*作模式的機制。通過自動協(xié)商，線端的兩個設(shè)備可以自動從100Base-T4100Base-TX10Base-T中選擇端口類型，并選擇全雙工或半雙工工作模式。為了提供方便的級聯(lián)，有的交換機設(shè)置了單獨的Uplink（級聯(lián)）端口或通過MDI/MDI-X按鈕切換，對沒有Uplink端口或MDI/MDI-X按鈕的交換機則需要使用交叉線互連。2 .模塊化交換機的底座類型有三種：固定、模塊和混合。固定型交換機的端口永久安裝在交換機上。模塊化交換機有可以插接端口模塊和上行模塊的插槽?；旌闲徒粨Q機既包含固定端口又有可替換的上行端口。模塊化提供改變媒體類型和端口速度的靈活性，并

3、可以擴展交換機的端口數(shù)量和類型。模塊包括可互換媒體端口、可互換模塊和可互換上行端口。3 .堆疊特性堆疊為交換機提供簡單的端口擴展和統(tǒng)一的管理，提供交換機間高速互連。4 .熱插拔熱插拔對于減少網(wǎng)絡(luò)停機時間非常重要，在開機狀態(tài)下更換元件可以最大程度地避免中斷網(wǎng)絡(luò)的工作。熱插拔元件一般包括連接模塊、上行模塊、風(fēng)扇和電源。5 .指示燈指示燈可以為用戶提供直接明了的交換機工作狀態(tài)指示，一般包括電源指示燈、端口連接狀態(tài)指示燈、端口工作模式指示燈、鏈路活動指示燈、碰撞指示燈、插槽指示燈，有的交換機還提供Console指示燈、帶寬利用率指示燈。6 .控制指交換機是否為用戶提供簡單、方便、直接的*作按鈕，包括電

4、源開關(guān)、配置按鈕、重置按鈕。二、功能特性測試1 .轉(zhuǎn)發(fā)類型交換機轉(zhuǎn)發(fā)類型分為存儲轉(zhuǎn)發(fā)（store-and-forward和快速轉(zhuǎn)發(fā)（cut-through預(yù)類。存儲轉(zhuǎn)發(fā)在本質(zhì)上和傳統(tǒng)的LAN網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)方式相同。被轉(zhuǎn)發(fā)的幀在輸出端口等待，直到交換機完整地收到整個幀才開始轉(zhuǎn)發(fā)?？焖俎D(zhuǎn)發(fā)在交換機收到整個幀之前，就已經(jīng)開始轉(zhuǎn)發(fā)，因此可以有效地減少交換延遲。有些交換機提供“自適應(yīng)快速轉(zhuǎn)發(fā)”機制。這種設(shè)備支持存儲轉(zhuǎn)發(fā)和快速轉(zhuǎn)發(fā)兩種方式，但在某一確定時刻，交換機只在一種方式下工作。缺省情況下，絕大多數(shù)交換機都工作在低延遲的快速轉(zhuǎn)發(fā)方式。如果幀錯誤率超過用戶設(shè)定的閥值，交換機將自動配置工作在存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式。兩種方

5、式之間的切換機制因交換機而異。長預(yù)測（Longlook-ahead和短預(yù)測（Shortlook-aheadf1快速轉(zhuǎn)發(fā)交換的另外兩個屬性。長預(yù)測結(jié)合了快速轉(zhuǎn)發(fā)的低延遲和存儲轉(zhuǎn)發(fā)的完整性兩者的優(yōu)點，在一個幀的前64字節(jié)被處理之后，才開始轉(zhuǎn)發(fā)，這樣可以防止轉(zhuǎn)發(fā)殘幀（runt）。與之相反，短預(yù)測則在讀到幀頭（接收到一個有效的MAC地址）后立即轉(zhuǎn)發(fā)幀。存儲轉(zhuǎn)發(fā)是交換機應(yīng)提供的最基本的工作方式。通過向交換機發(fā)送一定數(shù)量不同大小的連續(xù)幀，測試其轉(zhuǎn)發(fā)延遲，分析幀的長度與延遲值之間的關(guān)系，確定交換機的轉(zhuǎn)發(fā)類型。在快速轉(zhuǎn)發(fā)情況下，當(dāng)幀的長度超過一個確定值之后，延遲值的曲線將變平，不再隨幀的長度而增加。而對于存儲

6、轉(zhuǎn)發(fā)，隨著幀長度的增加，轉(zhuǎn)發(fā)延遲也相應(yīng)增加。2 .過濾過濾的目的是通過去掉某些特定的數(shù)據(jù)幀提高網(wǎng)絡(luò)的性能、增強網(wǎng)絡(luò)的安全性。典型的過濾提供基于源和（或）目的地址或交換機端口的過濾，包括廣播、多播、單播，以及錯誤幀過濾。3 .消減交換機上的廣播風(fēng)暴會消耗大量帶寬，降低正常的網(wǎng)絡(luò)流量，給網(wǎng)絡(luò)性能帶來很大影響。廣播消減的目的是有效地減少網(wǎng)絡(luò)上的廣播風(fēng)暴。除了廣播風(fēng)暴還有不明目的MAC地址（單播）風(fēng)暴。消減的目的是通過減少某些特定類型的數(shù)據(jù)幀提高網(wǎng)絡(luò)的性能、增強網(wǎng)絡(luò)的安全性，保證正?；蚋匾木W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用正常運行。4 .端口干路端口干路（PortTrunking,也稱為端口聚集或鏈路聚集）為交換機提供了端

7、口捆綁技術(shù)，允許兩個交換機之間通過兩個或多個端口并行連接同時傳輸數(shù)據(jù)以提供更高的帶寬，并提供線路冗余。端口干路是目前許多交換機支持的一個高級特性。5 .協(xié)議支持所有的交換機都利用橋接技術(shù)在端口之間轉(zhuǎn)發(fā)幀，即具有地址學(xué)習(xí)功能，自動建立MAC地址和端口對應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)表，并根據(jù)幀的目的MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)幀到相應(yīng)的端口。絕大多數(shù)交換機支持802.1d跨越樹（SpanningTre咖、議。當(dāng)某個網(wǎng)段的數(shù)據(jù)包通過某個橋接設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€網(wǎng)段，而返回的數(shù)據(jù)包通過另一個橋接設(shè)備返回源地址。這個現(xiàn)象就叫“拓?fù)洵h(huán)”。跨越樹協(xié)議能夠自動檢測網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的邏輯環(huán)路，保留并行鏈路中的一條，而阻塞其他鏈路，從而達(dá)到消除環(huán)路的目的，

8、維持網(wǎng)絡(luò)中拓?fù)錁涞耐暾?。對于那些不支持E斬龍樹的交換機，在有多個交換機的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中網(wǎng)管人員一定要避免形成環(huán)路，若形成環(huán)路將造成單個幀可能在網(wǎng)絡(luò)中反復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)傳遞，幀的正常轉(zhuǎn)發(fā)傳遞被破壞，最終將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)崩潰。6 .流量控制當(dāng)通過一個端口的流量過大，超過了它的處理能力時，就會發(fā)生端口阻塞。流量控制的作用是防止在出現(xiàn)阻塞的情況下丟幀。網(wǎng)絡(luò)擁塞有可能是由線速不匹配（如100M向10M端口發(fā)送數(shù)據(jù)）或突發(fā)的集中傳輸造成的，它可能導(dǎo)致這幾種情況：延時增加、丟包、重傳增加，網(wǎng)絡(luò)資源不能有效利用。在半雙工方式下，流量控制是通過反向壓力（backpressure技術(shù)實現(xiàn)的，模擬產(chǎn)生碰撞，使得信息源降低發(fā)送速度。在

9、全雙工方式下流量控制一般遵循IEEE802.3x標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.3x規(guī)定了一種64字節(jié)的"Pause"MAC11幀的格式。當(dāng)端口發(fā)生阻塞時，交換機向信息源發(fā)送”Pause”幀，告訴信息源暫停一段時間再發(fā)送信息。在實際的網(wǎng)絡(luò)中，尤其是一般局域網(wǎng)，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況較少，所以有的廠家的交換機并不支持流量控制。高級交換機應(yīng)支持半雙工方式下的反向壓力和全雙工的IEEE802.3xo7,優(yōu)先級控制優(yōu)先級是交換機的一個高級特性，提供優(yōu)先級控制的交換機可以提供重要網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用優(yōu)先傳輸?shù)谋ＷC，這對于要提供QoS保證的設(shè)備是必需的。優(yōu)先級支持方式分為基于端口、MAC地址、IP地址和應(yīng)用的優(yōu)

10、先級控制，支持標(biāo)準(zhǔn)主要是確定是否支持802.1p標(biāo)準(zhǔn)。802.1p標(biāo)準(zhǔn)一般作為網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備提供QoS保證的一個主要協(xié)議。測試方法是為交換機配置相應(yīng)的優(yōu)先級控制策略，再向交換機發(fā)送相應(yīng)的連續(xù)數(shù)據(jù)幀，從數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)果上驗證優(yōu)先級控制的有效性，確認(rèn)高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)幀優(yōu)先傳輸，延遲低。8 .VLANVLAN用來將交換機劃分成多個子網(wǎng)絡(luò)，將站點之間的通信限定在同一虛網(wǎng)內(nèi)，一個VLAN就是一個獨立的廣播域。VLAN的定義方式有：物理端口、MAC地址、協(xié)議、IP地址和用戶自定義過濾方式等。802.1Q是VLAN的標(biāo)準(zhǔn)，是將VLANID封裝在幀頭，使得幀跨越不同設(shè)備，也能保留VLAN信息。不同廠家的交換機只要

11、支持802.1Q,VLAN就可以跨越交換機，進(jìn)行統(tǒng)一劃分管理。與VLAN有關(guān)的問題還有：是否允許一個站點同時在多個VLAN中；每個交換機可以定義的虛網(wǎng)的數(shù)目。與VLAN有關(guān)的另一個重要的問題是VLAN間的內(nèi)部連接方式。提供這種連接的交換機可以支持不同子網(wǎng)之間站點的通信，不需要附加的設(shè)備，如路由器；而沒有VLAN間連通機制的交換機要達(dá)到VLAN問通信,則必須借助路由器。9 .組播控制(IGMPSnooping)一般交換機對IP的多播數(shù)據(jù)同廣播數(shù)據(jù)一樣處理，它們將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)往所有其他的交換機端口，而不管該端口連接的網(wǎng)段是否需要它們。IGMP是路由器和它所連接的主機之間相互交換IP組信息的協(xié)議，有

12、了IGMPSnooping功能，交換機就能偵測經(jīng)過它的IGMP報文，從中學(xué)習(xí)IP組信息。攔截IGMProuter和IGMPHost發(fā)送的IGMP幀，進(jìn)行解釋后轉(zhuǎn)發(fā)IGMP幀，并設(shè)置交換模塊的組播幀的轉(zhuǎn)發(fā)機制，使得從Router傳送下來的組播幀，僅轉(zhuǎn)發(fā)給需要的端口。此項功能減少了不必要的網(wǎng)絡(luò)帶寬的浪費，對于VOD等視頻應(yīng)用性能的提高有很大幫助。三、性能測試1 .吞吐量吞吐量是反映交換機性能的最重要的指標(biāo)之一。根據(jù)RFC1242,吞吐量定義為交換機在不丟失任何一個幀的情況下的最大轉(zhuǎn)發(fā)速率。2 .延遲交換機典型的轉(zhuǎn)發(fā)類型有存儲轉(zhuǎn)發(fā)和快速轉(zhuǎn)發(fā)兩種。根據(jù)RFC1242存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式下延遲定義為：輸入幀的最

13、后一位到達(dá)輸入端口和輸出幀的第一位出現(xiàn)在輸出端口的時間間隔，即LIFO(LastInFirstOut)延遲?？焖俎D(zhuǎn)發(fā)模式下延遲定義為：輸入幀的第一位已到達(dá)輸入端口和輸出幀的第一位出現(xiàn)在輸出端口的時間間隔。對于交換機而言，延遲是衡量交換機性能的又一重要指標(biāo)，延遲越大說明交換機處理幀的速度越慢。另外，網(wǎng)管型交換機和非網(wǎng)管型交換機由于系統(tǒng)負(fù)載不同、處理方式的區(qū)別，在幀轉(zhuǎn)發(fā)延遲上會存在較大差異。3 .丟幀率根據(jù)RFC1242丟幀率定義為：在穩(wěn)態(tài)負(fù)載下由于缺少資源應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)而沒有的幀所占的比例。該項指標(biāo)可以用來描述過載狀態(tài)下交換機的性能。它的驗證過程是：在一定速率下向被測交換機發(fā)一定數(shù)量的幀，記錄幀的數(shù)量為

14、INPUT_COUNTER。統(tǒng)計接收端口收至U的幀的數(shù)量，記為OUTPUT_COUNTER丟幀率用下列公式計算：(INPUT_COUNTER-OUTPUT_COUNTER)乂100/INPUT_COUNTER丟幀率應(yīng)在不同負(fù)載下測量。首先在最大傳輸速率(定義見RFC1242下測量丟幀率。然后依次對最大傳輸速率的90%、80%、70%等負(fù)載測量丟幀率，直到相鄰兩遍都沒有丟幀。4 .背對背幀根據(jù)RFC1242背對背幀定義為：對于給定的媒體，從空閑狀態(tài)開始，以最小合法的時間間隔發(fā)送連續(xù)的固定長度的幀。驗證過程是以最小的幀間隔向被測交換機發(fā)送連續(xù)的突發(fā)幀，統(tǒng)計被轉(zhuǎn)發(fā)的幀數(shù)。若有丟幀，則減小突發(fā)長度，重

15、測；若沒有丟幀，則增加突發(fā)幀數(shù)量，重測直到得到被測交換機在不丟幀情況下可處理的最長突發(fā)幀數(shù)量。此項數(shù)值反映了交換機處理突發(fā)幀的能力。未達(dá)到線速的交換機具背對背幀的測試數(shù)據(jù)比較低。5 .MAC地址表深度MAC地址是由IEEE分配的，長度為6字節(jié)，又稱物理地址。連接到局域網(wǎng)的每個端口或設(shè)備都必須有至少一個MAC地址。地址表深度反映了交換機可以學(xué)習(xí)到的最大MAC地址數(shù)。交換機是根據(jù)目的MAC地址，查找MAC地址和端口對應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)表進(jìn)行數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)的。如果MAC地址表滿，當(dāng)交換機接收到不明目的MAC地址的后續(xù)幀，交換機將采取在所有端口廣播的策略；當(dāng)交換機接收到新的源地址后續(xù)幀，交換機將根據(jù)地址更新策略，或

16、者替換舊地址，或者丟棄新的源地址。過小的地址表將無法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變化，造成地址表或轉(zhuǎn)發(fā)表的動蕩，從而最終降低網(wǎng)絡(luò)性能。故地址表深度越大，則交換機支持的站點數(shù)越大，對網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)能力越好，避免了因網(wǎng)絡(luò)變化造成的地址表或轉(zhuǎn)發(fā)表的動蕩。目前一般交換機的地址表深度都較大，能夠適應(yīng)一般網(wǎng)絡(luò)的需要。6 .線端阻塞線端-阻塞(Head-of-line)指外出端口上的擁塞限制了通往非阻塞端口的吞吐量，與過載無關(guān)。線端阻塞通常存在于那些采用輸入排隊的交換機，由于隊列頭有轉(zhuǎn)發(fā)到阻塞端口的幀，造成后繼轉(zhuǎn)發(fā)到非阻塞端口的幀也必須等待，從而形成線端阻塞。而對于那些采用輸出排隊的交換機，線端阻塞現(xiàn)象將不存在。對于沒有流量控制

17、功能的交換機，由于不存在阻塞現(xiàn)象，故也不存在線端阻塞現(xiàn)象。測試方法是選擇四個端口(A、B、C、D),A向B以線速發(fā)連續(xù)數(shù)據(jù)幀，使B端口擁塞，C端口則同時以50%的線速向B、D發(fā)送相等流量的連續(xù)數(shù)據(jù)幀，從D端口的包接收情況驗證交換機能否消除線端阻塞，高性能的交換機不但能保證D端口不存在丟包，并且C到D的最大轉(zhuǎn)發(fā)速度能達(dá)到線速的50%。而完善的流控功能則可保證B也不丟包，丟包率為0o四、管理性測試1.管理方法目前高性能的交換機，提供的功能較多，要求網(wǎng)絡(luò)管理人員針對不同網(wǎng)絡(luò)需求，對交換機做相應(yīng)的配置，以達(dá)到設(shè)備最優(yōu)配置、最佳性能。在交換機的配置管理方法上，不同廠家的策略是不同的。總體上可以分成三種：

18、本地管理、遠(yuǎn)程管理和通過第三方平臺管理。本地管理有2種方法，一種是通過交換機的控制臺端口進(jìn)行；另一種方法是用交換機自帶的軟件。遠(yuǎn)程管理指通過Web、Rlogin、SLIP、PPP和Telnet對交換機進(jìn)行管理。有的高級、友好的交換機提供多種控制管理途徑。2,可管理性簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）是設(shè)置交換機配置和獲取交換機狀態(tài)信息的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。交換機應(yīng)支持多種不同的MIB,包括：EthernetMAU、EthernetInterfaceBridgeMIBII、ManagementInformation,InterfaceExtension,GenericTrap麗IPForwarding。很多交換

19、機還提供擴展的私有MIB。RMON是一種更高級的交換機監(jiān)控方法。以太網(wǎng)RMON標(biāo)準(zhǔn)定義了9個組：統(tǒng)計、狀態(tài)歷史、主設(shè)備表、矩陣表、主設(shè)備TopN、報警、事件、過濾和捕獲。某些交換機支持BOOTP0BOOTP服務(wù)器在交換機啟動時可以提供部分配置信息。3.鏡像端口端口鏡像功能可以將一個端口的流量自動復(fù)制到另一端口，以供網(wǎng)絡(luò)管理員在判斷網(wǎng)絡(luò)問題時對端口流量進(jìn)行實時分析，可為網(wǎng)絡(luò)管理人員提供一種監(jiān)測手段。交換機可以有專為鏡像目的而設(shè)計的端口。但對多數(shù)交換機而言，任何一個端口都可以配置成鏡像端口。某些交換機可以同時有多對多的端口鏡像。為了能使用網(wǎng)絡(luò)分析儀直接監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量，交換機必須支持端口鏡像。4,控制臺統(tǒng)計控制臺統(tǒng)計功能是指交換機在控制臺為網(wǎng)絡(luò)管理員提供在線的、實時的端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的各項統(tǒng)計信息，包括數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)、錯誤統(tǒng)計、數(shù)據(jù)幀按幀尺寸的分布等。這將有助于網(wǎng)管人員實時檢測網(wǎng)絡(luò)、分析網(wǎng)絡(luò)故障，而無須借助于專用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測設(shè)備。5.安全性管理對于提供控制管理功能的交換機，應(yīng)提供多級訪問權(quán)限和多種