网络交换技术及交换机性能的评定

chenzq1604

看了
www.it.com.cn
的一篇文章的总结:
1、三种交换技术
2、交换机的性能分析
原文：
http://www.it.com.cn/f/network/055/8/109588.htm
　[color="#ff0000"]三种交换技术
　　由交换技术出现先后和采用的技术，交换技术主要分为三种：端口交换、帧交换和信元交换。
　　端口交换
　　端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。以大主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为：
　　（1） 模块交换：将整个模块进行网段迁移。
　　（2） 端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。
　　（3） 端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当，那么还可以在一定程度进行客错，但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换。
帧交换
　　帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种：
　　（1） 直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。
　　（2） 存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。
　　前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。因此，各厂商把后一种技术作为重点。
　　有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元，该信元处理极易用硬件实现，处理速度快，同时能够完成高级控制功能，如优先级控制。
　　信元交换
　　ATM技术代表了网络和通讯技术发展的未来方向，也是解决目前网络通信中众多难题的一剂“良药”，ATM采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源节点和目标、节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力
　[color="#ff0000"]交换机的性能评定
　　评定准则

　　面对形形色色的交换机，我们怎样去评定一台交换机的性能呢？首先我们要知道怎样去了解以太交换机的性能。其次要知道交换机给出来的参数的内在含义，也就是数字的内在因素。
　　一般在阅读各品牌交换机的产品说明时，你会不会对“数字”产生感觉？比如当看到“每秒处理1.6Mbps的网络数据包”等数字时，能不能立刻分析这个数字是好是坏呢？单从这样一个数字我们可能不能获得分辨这个数字好坏的信息。但只要我们了解了相关的知识，通过相互比较后，我们就能得到结果。所以要分辨出“每秒处理1.6Mbps的网络数据包”到底是好是坏，我们还要先了解相关的知识。下面我们将会给出分析的依据。
　　在交换机的领域中，有3项资料是非常重要的，分别是：
　　（1） 处理包的能力
　　（2） 资料交换带宽
　　（3） 流量控制
在10 Mbps的以太网中，每秒能够产生的数据包数目最多是14，880个，而在100 Mbps的以太网中则每秒最多能够产生148，809个数据包。下面以现在的主流100 Mbps 为例来说明：
　　如果交换机的每一个端口同时产生这么多的数据包，那是不是说一个N口的交换机每秒可能同时收到148，809×N个数据包呢？这个能力我们称之为处理数据包的能力。这些数据包进入交换机后，就开始一连串的动作，首先是对比物理地址（MAC address），然后进行交换动作知道数据包到达目的地址，这个时间我们称之为延迟时间，延迟时间当然是越短越好的了。
　　当然，交换机同时收到148，809×N个封包，但交换机有没有处理能力呢？在每个端口双向100 Mbps的情况下，每个口的吞吐量为200 Mbps。如果是N口的交换机在完美的情况之下，能交换的数据流量将会达到200 Mbps×N，该数字为资料交换带宽，但有没有如此完美的交换机呢？如果没有，就会出现这样一种现象：那些发过来的数据大量丢失。因此，丢包率就成为交换机的一项重要的评估指标了。为了避免出现过高的丢包率，交换机有一种功能，就是在许多包输入的情况下，此时交换机已超过负荷，所以它会主动发出“我已满，请不要再送！”的信号给每个端口，暂时停止向交换机送数据包，该功能称之为“流量控制”。
　　一台交换机能够称之为交换机，必须要具备上述的所有功能。但一台交换机是否完美，我们如何分辨出一台交换机是完美的，那些交换机是完美的。我们将会在下面作出具体的讨论。
实例评定

　　了解了以上对交换机的评定准则后，下面我们将给出几个型号的交换机进行实际的探讨。收集的五款品牌交换机的资料如下所示：

　　（1） 3Com Superstack Ⅱ 3300：12-port N-Way Swicth
　　（2） Baystack 350T: 16-port N-Way Swicth
　　（3） D-Link 5016: 16-port N-Way Swicth
　　（4） Cisco 2924: 24-port N-Way Swicth
　　（5） D-Link 5024: 24-port N-Way Swicth
　　根据前面的评定准则，我们有：
　　ⅰ） 处理包的能力：148，809×N
因此在理论上，12口的N-Way 交换机每秒应能接收到148，809bps×12＝1.8Mbps的数据包。

　　16口的N-Way 交换机每秒应能接收到148，809bps×16＝2.4Mbps的数据包。
　　24口的N-Way 交换机每秒应能接收到148，809bps×12＝3.6Mbps的数据包。
　　然而这些品牌的资料显示：
　　3Com Superstack Ⅱ 3300 每秒处理0.5Mbps的数据包，达到理论值的0.5/1.8=28%.
　　Baystack 350T每秒处理1.6Mbps的数据包，达到理论值的1.6/2.4=67%。
　　D-Link 5016每秒处理2.38Mbps的数据包，达到理论值的2.38/2.4=99%。
　　Cisco 2924每秒处理3Mbps的数据包，达到理论值的3/3.6=83%。
　　D-Link 5024每秒处理3.2Mbps的数据包，达到理论值的3.2/3.6=90%。
　　从以上的五个数字的比较得知，3Com Superstack Ⅱ 3300 这个型号不怎样，Baystack 350T勉强可以，Cisco 2924还算不错。D-Link 5024和D-Link 5016都是很不错的产品。
　　ⅱ） 资料交换带宽 200Mbps×N
　　理论上，在每个端口双向100Mbps的情况下，每秒的交换能力是：
　12-port：200Mbps×12＝2,400Mbps；
　　16-port：200Mbps×16＝3,200Mbps；
　　24-port：200Mbps×24＝4,800Mbps；
　　而资料显示：
　　3Com Superstack Ⅱ 3300： 800/2400=33%
　　Baystack 350T: 1200/3200=37.5%
　　D-Link 5016 3200/3200=100%
　　Cisco 2924 3200/4800=67%
　　D-Link 5024 4800/4800=100%
　　综合以上的两项评定准则得到的十个数字，可以得知3Com Superstack Ⅱ 3300 这个产品优待改进，Baystack 350T勉强可以，Cisco 2924还算不错。D-Link 5024和D-Link 5016都是比较优秀的产品。


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