交換機有很多值得學(xué)習(xí)的地方，這里我們主要介紹交換機背板帶寬的相關(guān)知識。交換機背板帶寬是交換機接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。

背板帶寬標(biāo)志了交換機總的數(shù)據(jù)交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬，一般的交換機背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一臺交換機背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強，但同時設(shè)計成本也會越高。一般來講，計算方法如下:

1）線速的背板帶寬
技術(shù)論壇考察交換機上所有端口能提供的總帶寬。計算公式為端口數(shù)*相應(yīng)端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬≤標(biāo)稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。

2）第二層包轉(zhuǎn)發(fā)線速
第二層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計算方法，如果這個速率能≤標(biāo)稱二層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機在做第二層交換的時候可以做到線速。

3）第三層包轉(zhuǎn)發(fā)線速
技術(shù)論壇第三層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計算方法，如果這個速率能≤標(biāo)稱三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機在做第三層交換的時候可以做到線速。那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?

包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包（最小包）的個數(shù)作為計算基準(zhǔn)的。對于千兆以太網(wǎng)來說，計算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 說明：當(dāng)以太網(wǎng)幀為64byte時，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。故一個線速的千兆以太網(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)64byte包時的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps?？焖僖蕴W(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一，為148.8kpps。

◆對于萬兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps；
◆對于千兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps；
◆對于快速以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488Mpps；
◆對于OC－12的POS端口，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.17Mpps；
◆對于OC－48的POS端口，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為468MppS；

所以說，如果能滿足上面三個條件，那么我們就說這款交換機真正做到了線性無阻塞。交換機背板帶寬資源的利用率與交換機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。目前交換機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：

一是共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)依賴中心交換引擎來提供全端口的高性能連接，由核心引擎檢查每個輸入包以決定路由。這種方法需要很大的內(nèi)存帶寬、很高的管理費用，尤其是隨著交換機端口的增加，中央內(nèi)存的價格會很高，因而交換機內(nèi)核成為性能實現(xiàn)的瓶頸；

二是交叉總線結(jié)構(gòu)，它可在端口間建立直接的點對點連接，這對于單點傳輸性能很好，但不適合多點傳輸；

三是混合交叉總線結(jié)構(gòu)，這是一種混合交叉總線實現(xiàn)方式，它的設(shè)計思路是，將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過一條高性能的總線連接。其優(yōu)點是減少了交叉總線數(shù)，降低了成本，減少了總線爭用；但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。但是，我們?nèi)绾稳タ疾煲粋€交換機背板帶寬是否夠用呢？一般來講，我們應(yīng)該從兩個方面來考慮：

1）所有端口容量乘以端口數(shù)量之和的2倍應(yīng)該小于交換機背板帶寬，這樣可實現(xiàn)全雙工無阻塞交換，證明交換機具有發(fā)揮最大數(shù)據(jù)交換性能的條件。
 
2）滿配置吞吐量（Mpps）＝滿配置端口數(shù)×1.488Mpps，其中1個千兆端口在包長為64字節(jié)時的理論吞吐量為1.488Mpps。例如，一臺最多可以提供64個千兆端口的交換機，其滿配置吞吐量應(yīng)達(dá)到64×1.488Mpps=95.2Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時，提供無阻塞的包交換。如果一臺交換機最多能夠提供176個千兆端口，而宣稱的吞吐量不到261.8Mpps（176×1.488Mpps＝261.8Mpps），那么用戶有理由認(rèn)為該交換機采用的是有阻塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 一般是兩者都滿足的交換機才是合格的交換機。

交換機背板帶寬資源的利用率與交換機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。目前交換機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：一是共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)依賴中心交換引擎來提供全端口的高性能連接，由核心引擎檢查每個輸入包以決定路由。這種方法需要很大的內(nèi)存帶寬、很高的管理費用，尤其是隨著交換機端口的增加，中央內(nèi)存的價格會很高，因而交換機內(nèi)核成為性能實現(xiàn)的瓶頸；二是交叉總線結(jié)構(gòu)，它可在端口間建立直接的點對點連接，這對于單點傳輸性能很好，但不適合多點傳輸；三是混合交叉總線結(jié)構(gòu)，這是一種混合交叉總線實現(xiàn)方式，它的設(shè)計思路是，將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過一條高性能的總線連接。其優(yōu)點是減少了交叉總線數(shù)，降低了成本，減少了總線爭用；但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。

“目前，背板都采用無源設(shè)計。背板總線技術(shù)主要有三種：LVDS、LVTDL、GLT等。對于如2.5Gbit/s和2.5Gbit/s以下中低速系統(tǒng)，由于系統(tǒng)容量不是非常大，系統(tǒng)的瓶頸不在背板總線，所以對背板總線速率沒有嚴(yán)格要求，一般采用LVTDL或GLT技術(shù)，背板總線為77Mbit/s或38Mbit/s，如此已經(jīng)完全滿足系統(tǒng)的要求。倘若采用LVDS（低壓差分信號）技術(shù)使背板總線速率提高到622Mbit/s，除了方便背板布線外對系統(tǒng)幾乎沒有優(yōu)化作用。對于高速通信系統(tǒng)，如10Gbit/s或其以上設(shè)備，由于系統(tǒng)速率和交叉容量非常高，對背板總線的速率和布線提出了更高的要求，所以一般采用LVDS技術(shù)。目前業(yè)界的背板速率一般為622Mbit/s或者777Mbit/s。”