网络 单位

  

问：在说明设备的转发能力的时候有的厂商使用 pps 这个单位，有的使用 bps 这个单位。请分别解释这两个单位以及这两个单位如何换算 ?

 

解答：
1、首先了解下bit与Byte
在计算机科学中，bit是表示信息的最小单位，叫做二进制位；一般用0和1表示。Byte叫做字节，由8个位（8bit）组成一个字节(1Byte)，用于表示计算机中的一个字符。bit(比特)与Byte(字节)之间可以进行换算，其换算关系为：1Byte=8bit；
同时记下如下的公式：
1Byte=8bit
1KByte=1024Byte
1MByte=1024Kbyte

1 GB = 1024 MByte

128KB=1 Mb = 1000 Kb = 1000,000 bit

2、bps与pps的概念
bps：bit per second比特每秒即表示每秒传输多少位的信息。

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

线路单位是bps，表示bit(比特)/second(秒)，注意是小写字母b；用户在网上下载时显示的速率单位往往是Byte(字节)/s(秒)，注意是大写字母B。字节和比特之间的关系为1Byte=8Bits；再加上IP包头、HTTP包头等因网络传输协议增加的传输量，显示1KByte/s下载速率时，线路实际传输速率约10kbps。例如：(1)下载显示是50KByte/s时，实际已经达到了500Kbps的速度。切记注意单位！ (2)用户申请的宽带业务速率指技术上所能达到的最大理论速率值，用户上网时还受到用户电脑软硬件的配置、所浏览网站的位置、对端网站带宽等情况的影响，故用户上网时的速率通常低于理论速率值。 (3)理论上：2M（即2Mb/s）宽带理论速率是：256KB/s（即2048Kb/s），实际速率大约为103--200kB/s；(其原因是受用户计算机性能、网络设备质量、资源使用情况、网络高峰期、网站服务能力、线路衰耗，信号衰减等多因素的影响而造成的)。4M（即4Mb/s）的宽带理论速率是：512KB/s，实际速率大约为200---440kB/s。
pps: Packet Per Second 包每秒即表示每秒转发多少数据包。是路由设备性能的常用指标。

3、pps与bps之间的换算
由于以太网的包长是不定长的，因此，不同的包长在线速情况下的转发能力是不一样的。[rfc2544也建议以下包长做为测试的标准， 64、128、256、512、1024、1280、1518字节。（http://www.ietf.org/rfc/rfc2544.txt关于测试的标准文档）]

以下是常用以太网端口的包转发率：

1、万兆以太网：14.88Mpps10000Mbps=14.88Mpps

2、千兆以太网：1.488Mpps1Gbps=1000Mbps=1.488Mpps

3、百兆以太网：0.1488Mpps 100Mbps=0.1488Mpps

此处给出千兆环境下有单向转发包长为64字节的理论PPS：
1Gbps = 1000M bits/(84*8 )bit=1.488095 Mpps

1000Mbps/((64B+8B+12B)×8bit)=1.488095pps

千兆端口线速包转发率=1000Mbps/672=1.488095Mpps，约等于1.4881Mpps

百兆端口线速包转发率=100Mbps/672=0.1488095Mpps，约等于0.14881Mpps。

这是国际标准，84字节(672bit)从何而来：
（根据IEEE802.3规范, 100Mbps=100,000,000bps即以太网速率的单位是以10进制为单位的。）
根据Ethernet的CSMA/CD的工作原理，报文在发送之前，要先侦听一段时间线路是否空闲，空闲才能发送。这个监听时间为帧间隙（IPG Inter-Packet Gap)，为发送12个字节的时间。为了能接受同步，在以太网帧结构前增加了8个字节的前导码（Preamble），其中7个字节为AA(其二进制形式为01010101)用于与接收端同步，第8个字节为AB(帧定界符)，用于定界，标明从现在开始后面的是以太网帧。所以，最短帧的实际长度为:
64字节＋12(字节帧间隙)＋8（前导码）= 84字节

64字节包长(512bit)+帧间隙12字节（96bit）+前导符8字节（64bit）=84Byte=672bit

那么以后很简单了，其实直接用设备参数中的pps数值乘以672那么就转化成我们比较能理解的大众化的bps概念了。一般销售为了方便大家计算和整数化的理解就改672为500。
附一：交换机转发数据包，具体的数据包在传输过程中会在每个包的前面加上64个bit preamble （前导符），然后在每个包之间会有96个bit的IPG（帧间隙），也就是原本传输一个64个字节的数据包，虽只有512个bit，但在传输过程中实际上会有512+64+96=672bit，也就是说，传输一个64字节数据包，但是这时一个数据包的长度实际上是有672bit的。

附二：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。

一个交换机的包转发能力的计算方法：

交换机满配置吞吐量(Mpps)=满配置GE端口数×1.488Mpps。

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×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(Mbps)=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。
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。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。所以一般来说二层能力用bps，三层能力用pps，支持第三层交换的设备，厂家会分别提供第二层转发速率和第三层转发速率。