交换机的线速

来源：互联网发布：智慧树网络课程答案编辑：程序博客网时间：2024/06/10 04:16

描述交换机性能可以使用“线速”这个概念，那它是什么意思呢？所谓的线速是指经过交换机处理的理想状态下最大数据率。描述数据率可以用bps（bit per second）和mpps（million packets per second）这两个单位来描述。

当用bps来描述时，直接用bit数来表示。当用mpps来描述时，需要进行一定的转换。如：

1Gbps=1000000000/8/(64+12+8)=1.488Mpps

利用这个式子，可以将bps转化为mpps。

那么交换机的背板带宽以及二层三层的线速怎么算呢？一般来讲，计算方法如下:
1）线速的背板带宽
考察交换机上所有端口能提供的总带宽。计算公式为端口数*相应端口速率*2（全双工模式）如果总带宽≤标称背板带宽，那么在背板带宽上是线速的。
2）第二层包转发线速
第二层包转发率=千兆端口数量×1.488Mpps+百兆端口数量*0.1488Mpps+其余类型端口数*相应计算方法，如果这个速率能≤标称二层包转发速率，那么交换机在做第二层交换的时候可以做到线速。
3）第三层包转发线速
第三层包转发率=千兆端口数量×1.488Mpps+百兆端口数量*0.1488Mpps+其余类型端口数*相应计算方法，如果这个速率能≤标称三层包转发速率，那么交换机在做第三层交换的时候可以做到线速。

那么计算那个1.488和0.1488式子中的12和8怎么来的呢？这个要涉及到以太网帧的发送过程中的帧间隙了（IFG）。

1.什么是 IFG？（What）

IFG(Interframe Gap),帧间距，以太网相邻两帧之间的时间断；以太网发送方式是一个帧一个帧发送的，帧与帧之间需要间隙，即帧间距IFG也可称其为IPG (Interpacket Gap)。IFG指的是一段时间，不是距离，单位通常用微秒（μs）或纳秒（ns）。如下图所示：

图 1 帧间距

2.为什么需要IFG？（Why）

网络设备和组件在接收一个帧之后，需要一段短暂的时间来恢复并为接收下一帧做准备。

3.IFG的大小为多少？（Importance）

IFG的最小值是 96 bit time，即在媒介中发送96位原始数据所需要的时间，在不同媒介中IFG的最小值是不一样的：

不管 10M/100M/1000M的以太网，两帧之间最少要有96bit；IFG_min=96bit/speed (s)

则：10M_min: 9600 ns

100M_min: 960 ns

1000M_min: 96 ns

4.如何使用IFG？（How）

举个具体例子说明，IFG在以太网的流控机制中解决速度匹配问题；

这里涉及到以太网的流控机制，如下图：

图 2以太网传输示例

1) 设备1以其自身的工作时钟(OSC1)向设备2发送到待发数据；

2) 数据包进入设备2：

a) 经过时钟数据恢复器（CDR）的处理，从数据中提取时钟，并基于提取的时钟（CLK2），将数据包存入接收缓存，此时，CLK2和OSC1是同步的；

b) 数据从接收缓存，经过上层协议的处理，存入发送缓存；

3) 发送缓存以设备2的工作时钟(OSC2)发送数据，由于以太网是异步工作的，故OSC1和OSC2作为不同设备的本地时钟，并不能做到完全同频(以太网设备的工作时钟允许有正负50ppm的频差)，上图假设OSC1大于OSC2，那么设备2的接收的速度将大于发送的速度，如果接收缓冲满了，将造成丢包；

如何解决上述丢包问题？

在设备2的发送侧通过减小IFG(帧间距)来加快其发送有效数据包的速度，从而使得发送速度能跟上接收速度。

5.IFG在我们实际工作的应用？

这里主要提到Smartbit 6000C在产测中的使用。

使用原理：

IFG增大，设备的有效速度减小，可以解决因速度过快丢包的问题；

IFG减小（但必须大于 96 bit time），设备的有效速度增大，可以解决因速度过慢导致测试超时的问题。

补充：

以太网的发送方式是按照一个帧一个帧来发送的，帧与帧之间需要间隙，叫做帧间隙（InterFrame Gap，IFG）。IFG的长度是96bit（12 Byte），也称为以太网最小帧间隙。此外还可能有Idle时间。

互联网帧间隙共20字节，其中包括：

以太网最小帧间隙 12 Byte（IEEE802.3）

数据链路层帧 7 Byte前导字符（用于时钟同步）

帧开始标识 1 Byte（标识帧的开始）