包转发率的计算－实例说明

 

包转发率，也称端口吞吐量，是指 路由器在某端口进行的数据包转发能力，单位通常使用pps（包每秒）来衡量。一般来讲，低端的路由器包转发率只有几K到几十Kpps，而高端路由器则能达到几十Mpps（百万包每秒）甚至上百Mpps。如果小型办公使用，则选购转发速率较低的低端路由器即可，如果是大中型企业部门应用，就要严格这个指标，建议性能越高越好。

 

 

100Mbit/s的以太网络，100M换算成byte则是100/8=12.5M byte/s，换算出来就是12500000bytes。
 
因为在以太网的数据包中，最小的数据包的大小是64byte/s，加上8个byte的前导字节以及12个byte帧间间隙，合计就是84byte。
 
那么用12500000/84=148809，所以就可以得到在100M吞吐量单向环境下的每秒最大的包转发个数148809，换算成k即为148.8k pps，也就是0.1488M pps。
 
0.1488M pps这个包转发率是100M的网络而言，那么1000M的网络，算出来的包转发率就应是1.488Mpps，对于10G网络对应的是14.88Mpps。
 
下面，我按这个数值来验证一下H3C的交换机在其网站上公布的数据，是否满足全端口“线速转发”。
 
1）
设备：H3C S3600-28P-EI
公布包转发率：9.6Mpps
接口：24个10/100Base-TX以太网端口，4个1000Base-X SFP千兆以太网端口(就是24个100M＋4个1000M）
计算：0.1488Mpps*24+1.488Mpps*4=3.5712Mpps+5.952Mpps=9.5232Mpps
结果9.5232Mpps < 公布包转发率：9.6Mpps,满足全端口“线速转发”。

2）
设备：S5500-28C-EI
包转发率（整机）： 95.2Mpps
接口：24个10/100/1000Base-T以太网端口，4个复用的1000Base-X千兆SFP端口，2个扩展插槽（每个扩展插槽接口卡最大配置2×10G接口）；
（也就是24*1000M＋2×2*10GE)
 
计算：1.488Mpps*24+14.88Mpps*2*2=35.712Mpps+59.52Mpps=95.232Mpps
结果95.232Mpps  ＝包转发率（整机）： 95.2Mpps，满足全端口“线速转发”。
 
通过这样事例，可以清楚交换机厂商所公布的数据是“如何”的了吧！
 
这是在二层交换上面所能达到的包转发率，但是如果一个路由器在三层路由上面，甚至在开启nat的情况下，其包转发率会有很大降低，而这个值才是值得关心的，所以我们在看到很多商家在一直强调包转发个数148810个包，其实这是二层交换的理论极限值，而不是真正的路由器在三层工作时候的值。 
 
 包转发率得计算和背板带宽得计算

交换机的背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps，也叫交换带宽，一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但同时设计成本也会越高。
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，1.488Mpps是怎么得到的呢?
包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64byte的数据包（最小包）的个数作为计算基准的。对于千兆以太网来说，计算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 说明：当以太网帧为64byte时，需考虑8byte的帧头和12byte的帧间隙的固定开销。故一个线速的千兆以太网端口在转发64byte包时的包转发率为1.488Mpps。快速以太网的统速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一，为148.8kpps。
*对于万兆以太网，一个线速端口的包转发率为14.88Mpps。
*对于千兆以太网，一个线速端口的包转发率为1.488Mpps。
*对于快速以太网，一个线速端口的包转发率为0.1488Mpps。
*对于OC－12的POS端口，一个线速端口的包转发率为1.17Mpps。
*对于OC－48的POS端口，一个线速端口的包转发率为468MppS。
所以说，如果能满足上面三个条件，那么我们就说这款交换机真正做到了线性无阻塞
背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。目前交换机的内部结构主要有以下几种：一是共享内存结构，这种结构依赖中心交换引擎来提供全端口的高性能连接，由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这种方法需要很大的内存带宽、很高的管理费用，尤其是随着交换机端口的增加，中央内存的价格会很高，因而交换机内核成为性能实现的瓶颈；二是交叉总线结构，它可在端口间建立直接的点对点连接，这对于单点传输性能很好，但不适合多点传输；三是混合交叉总线结构，这是一种混合交叉总线实现方式，它的设计思路是，将一体的交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵，中间通过一条高性能的总线连接。其优点是减少了交叉总线数，降低了成本，减少了总线争用；但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。

交换容量和包转发率之间什么关系

100M的光纤，296kpps的性能就可以做到线速转发了，而NBR2000达到了400kpps的性能，在这里就可以把NBR2000当成是一个网线一样透明了。


交换容量和包转发率之间什么关系  0014783879ad

有以下两种方法：

第一种方法如下：
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我总结一个公式：

转发带宽=包转发速率*8*（64＋8＋12）=1344*包转发速率

我的公式推算：
假设交换机有A、B、C三种接口各一个，它们的包转发率分别是X、Y、Z
64+8+12的意思为：基于64字节分组测试（以太网传输最小包长就是64字节）；8以太网中，每个帧头都要加上了8个字节的前导符；帧间隙最小为12字节。再乘8是转换为Bit为单位。

所以得：
  交换机转发带宽=X*8*（64+8+12）+Y*8*（64+8+12）+Z*8*（64+8+12）
                =（X+Y+Z）*1344;
                =交换机包转发率*1344

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第二种计算方法：
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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。
那么，1.488Mpps是怎么得到的呢
包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64byte的数据包（最小包）的个数作为计算基准的。对于千兆以太网来说，计算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 说明：当以太网帧为64byte时，需考虑8byte的帧头和12byte的帧间隙的固定开销。故一个线速的千兆以太网端口在转发64byte包时的包转发率为1.488Mpps。快速以太网的线速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一，为148.8kpps。
*对于万兆以太网，一个线速端口的包转发率为14.88Mpps。
*对于千兆以太网，一个线速端口的包转发率为1.488Mpps。
*对于快速以太网，一个线速端口的包转发率为0.1488Mpps。
*对于OC－12的POS端口，一个线速端口的包转发率为1.17Mpps。
*对于OC－48的POS端口，一个线速端口的包转发率为468MppS。
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//背板带宽计算公式：

背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但
同时设计成本也会上去。 但是，我们如何去考察一个交换机的背板带宽是否够用呢？显然，通过估算的方法是没有用的，我认为应该从两个方面来考虑：
1、）所有端口容量X端口数量之和的2倍应该小于背板带宽，可实现全双工无阻塞交换，证明交换机具有发挥最大数据交换性能的条件。
2、）满配置吞吐量(Mpps)=满配置GE端口数×1.488Mpps其中1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为1.488Mpps。

例如，一台最多可以提 供64个千兆端口的交换机，其满配置吞吐量应达到 64×1.488Mpps = 95.2Mpps
才能够确保在所有端口均线速工作时，提供无阻塞的包交换。

如果一台交换机最多能够提供176个千兆端口，而宣称的吞吐量为不到261.8Mpps(176 x 1.488Mpps = 261.8)，那么用户有理由认为该交换机采
用的是有阻塞的结构设计。

一般是两者都满足的交换机才是合格的交换机。

背板相对大，吞吐量相对小的交换机，除了保留了升级扩展的能力外就是软件效? ?专用芯片电路设计有问题；背板相对小。吞吐量相对大的交换机，整体性能比较高。不过背板带宽是可以相信厂家的宣传的，可吞吐量是无法相信厂家的宣传的，因为后者是个设计值，测试很困难的并且意义不是很大。

交换机的背版速率一般是：Mbps,指的是第二层，
对于三层以上的交换才采用Mpps

2950G-48
背板＝2×1000×2＋48×100×2(Mbps)＝13.6(Gbps)
相当于13.6/2=6.8个千兆口
吞吐量=6.8×1.488=10.1184Mpps

4506
背板64G
满配置千兆口
4306×5＋2（引擎）＝32
吞吐量＝32×1.488=47.616

bit

电脑记忆体中最小的单位，在二进位电脑系统中，每一bit 可以代表0 或 1 的数位讯号。

Byte

字节单位，一般表示存储介质大小的单位，一个B（常用大写的B来表示Byte）可代表一个字元(A~Z)、数字(0~9)、或符号(,.?!%&+-*/)，但中文字需要2个Byte。

1 Byte = 8    bits
1 KB   = 1024 Bytes
1 MB   = 1024 KB
1 GB   = 1024 MB
注意：在计算存储介质大小时，需要用2的n次方来换算（1KB = 2^10 Bytes）。

bps

“bits per second”常用于表示数据机及网络通讯的传输速率。例如GigabitEthernet端口：
5 minute input rate 38410000 bits/sec, 6344 packets/sec
382410000 bits/sec = 382.41Mbps
所以常说的快速以太网能达到百兆传输，其实实际传输文件大小只有10MB = 100Mb
注意：在计算传输速率时，直接用1000来换算（1 Mb = 1000 Kb = 1000,000 bit）。

Bps

“Byte per second”电脑一般都以Bps显示速度，但有时会跟传输速率混淆，例如ADSL宣称的带宽为1Mbps ，但在实际应用中，下载速度没有1MB ，只有1Mbps/8 = 128kBps

也就是说与传输速度有关的b一般指的是bit。
与容量有关的B一般指的是Byte。

pps - 包转发率

包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。单位一般位pps（包每秒），一般交换机的包转发率在几十Kpps到几百Mpps不等。包转发速率是指交换机每秒可以转发多少百万个数据包（Mpps），即交换机能同时转发的数据包的数量。
包转发率以数据包为单位体现了交换机的交换能力。

Gbps - 背板带宽

交换机的背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps，也叫交换带宽，一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但同时设计成本也会越高。

从以下两个方面可以判断一台交换机背板带宽的可用性：
1、（所有端口容量×端口数量×2）小于等于背板带宽，可实现全双工无阻塞交换，证明交换机具有发挥最大数据交换性能的条件。
2、满配置吞吐量(Mpps) = 满配置GE端口数×1.488Mpps，其中1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为1.488Mpps。

GE 端口理论吞吐量 -1.488Mpps

以太网传输最小包长是64字节。包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64byte的数据包（最小包）的个数作为计算基准的。

对于千兆以太网来说，计算方法如下：
1000Mbps/((64B+8B+12B)×8bit)=1.488095pps
说明：当以太网帧为64Byte时，需考虑8Byte的前导符和12Byte的帧间隙的固定开销。
在以太网中，每个帧头都要加上了8个字节的前导符，前导符的作用在于告诉监听设备数据将要到来。然后，以太网中的每个帧之间都要有帧间隙，即每发完一个帧之后要等待一段时间再发另外一个帧，在以太网标准中规定最小是12个字节，然而帧间隙在实际应用中有可能会比12个字节要大，在这里我用了最小值。每个帧都要有20个字节的固定开销。（另外这20字节的信息是不能通过抓包软件抓下来的）
因此一个全双工线速的千兆以太网端口在转发64Byte包时的包转发率为1.488Mpps。

以下是常用以太网端口的包转发率：

1、万兆以太网：14.88Mpps
2、千兆以太网：1.488Mpps
3、百兆以太网：0.1488Mpps