今天來聊聊核心交換機啊。
首先你要明確一個概念，接入層交換機、匯聚層交換機、核心層交換機并非是交換機的種類或者屬性，只是由其所執(zhí)行的任務來劃分的。
從網(wǎng)絡拓撲結(jié)構來講，一個計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構需采用三層網(wǎng)絡架構：接入層、匯聚層、核心層。
核心層是網(wǎng)絡的樞紐中心，重要性突出。
因此核心層交換機應該采用擁有更高帶寬、更高可靠性、更高性能和吞吐量的千兆甚至萬兆以上可管理交換機。
今天來展開說說核心交換機選型的主要參數(shù)，6個基礎知識點，看看你懂多少。
01背板帶寬
背板帶寬也稱交換容量。
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，就像是立交橋所擁有的車道的總和。
由于所有端口間的通信都需要通過背板完成，所以背板所能提供的帶寬，就成為端口間并發(fā)通信時的瓶頸。
帶寬越大，提供給各端口的可用帶寬越大，數(shù)據(jù)交換速度越大；
帶寬越小，給各端口提供的可用帶寬越小，數(shù)據(jù) 交換速度也就越慢。
也就是說，背板帶寬決定著交換機的數(shù)據(jù)處理能力，背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強。
若欲實現(xiàn)網(wǎng)絡的全雙工無阻塞傳輸，必須滿足最小背板帶寬的要求。
計算公式：背板帶寬=端口數(shù)量×端口速率×2
提示：對于三層交換機而言，只有轉(zhuǎn)發(fā)速率和背板帶寬都達到最低要求，才是合格的交換機，二者缺一不可。
例如，如何一款交換機有24個端口， 背板帶寬=24*1000*2/1000=48Gbps。
02二層、三層的包轉(zhuǎn)發(fā)率
網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)是由一個個數(shù)據(jù)包組成，對每個數(shù)據(jù)包的處理要消耗資源。
轉(zhuǎn)發(fā)速率（也稱吞吐量）是指在不丟包的情況下，單位時間內(nèi)通過的數(shù)據(jù)包數(shù)量。
吞吐量就像是立交橋的車流量，是三層交換機最重要的一個參數(shù)，標志著交換機的具體性能。
如果吞吐量太小，就會成為網(wǎng)絡瓶頸，給整個網(wǎng)絡的傳輸效率帶來負面影響。
交換機應當能夠?qū)崿F(xiàn)線速交換，即交換速率達到傳輸線上的數(shù)據(jù)傳輸速度，從而最大限度地消除交換瓶頸。
對于三層核心交換機而言，若欲實現(xiàn)網(wǎng)絡的無阻塞傳輸，這個速率能≤標稱二層包轉(zhuǎn)發(fā)速率和速率能≤標稱三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機在做第二層和第三層交換的時候可以做到線速。
那么公式如下：
吞吐量（Mpps）=萬兆位端口數(shù)量×14.88 Mpps+千兆位端口數(shù)量×1.488 Mpps+百兆位端口數(shù)量×0.1488 Mpps。
算出的吞吐如果小于你交換機的吞吐量的話，那就可以做到線速。
這里面萬兆位端口與百兆端口如果有就算上去，沒有就可以不用算。
舉個例子。
對于一臺擁有24個千兆位端口的交換機而言，其滿配置吞吐量應達到24×1.488 Mpps=35.71 Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時，實現(xiàn)無阻塞的包交換。
同樣，如果一臺交換機最多能夠提供176個千兆位端口，那么其吞吐量至少應當為 261.8 Mpps（176×1.488 Mpps=261.8 Mpps），才是真正的無阻塞結(jié)構設計。
那么，1.488Mpps是怎么得到的呢？
包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標準是以單位時間內(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。
快速以太網(wǎng)的統(tǒng)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。
這個數(shù)據(jù)我們能用就行。
所以說，如果能滿足上面三個條件（背板帶寬、包轉(zhuǎn)發(fā)率）那么我們就說這款核心交換機真正做到了線性無阻塞。
一般是兩者都滿足的交換機才是合格的交換機。
背板相對大，吞吐量相對小的交換機，除了保留了升級擴展的能力外就是軟件效率/專用芯片電路設計有問題；背板相對小。
吞吐量相對大的交換機，整體性能比較高。
不過背板帶寬是可以相信廠家的宣傳的，可吞吐量是無法相信廠家的宣傳的，因為后者是個設計值，測試很困難的并且意義不是很大。
03可擴展性
可擴展性應當包括兩個方面：
01 插槽數(shù)量
插槽用于安裝各種功能模塊和接口模塊。
由于每個接口模塊所提供的端口數(shù)量是一定的，因此插槽數(shù)量也就從根本上決定著交換機所能容納的端口數(shù)量。
另外，所有功能模塊(如超級引擎模塊、IP語音模塊、 擴展服務模塊、網(wǎng)絡監(jiān)控模塊、安全服務模塊等)都需要占用一個插槽，因此插槽數(shù)量也就從根本上決定著交換機的可擴展性。
02 模塊類型
毫無疑問，支持的模塊類型（如LAN接口模塊、WAN接口模塊、ATM接口模塊、 擴展功能模塊等）越多，交換機的可擴展性越強。
僅以局域網(wǎng)接口模塊為例，就應當包括RJ-45模塊、GBIC模塊、SFP模塊、10Gbps模塊等，
以適應大中型網(wǎng)絡中復雜環(huán)境和網(wǎng)絡應用的需求。
04四層交換
第四層交換用于實現(xiàn)對網(wǎng)絡服務的快速訪問。
在四層交換中，決定傳輸?shù)囊罁?jù)不僅僅是mac地址（第二層網(wǎng)橋）或源/目標地址（第三層路由），而且包括 TCP /UDP（第四層）應用端口號，被設計用于高速Intr.NET應用。
四層交換除了負載均衡功能外，還支持基于應用類型和用戶ID的傳輸流控制功能。
此外，四層交換機直接安放在服務器前端，它了解應用會話內(nèi)容和用戶權限，因而使它成為防止非授權訪問服務器的理想平臺。
05模塊冗余
冗余能力是網(wǎng)絡安全運行的保證。
任何廠商都不能保證其產(chǎn)品在運行的過程中不發(fā)生故障。
而故障發(fā)生時能否迅速切換就取決于設備的冗余能力。
對于核心交換機而 言，重要部件都應當擁有冗余能力，比如管理模塊冗余、電源冗余等，這樣才可以在最大程度上保證網(wǎng)絡穩(wěn)定運行。
06路由冗余
路由冗余利用HSRP、VRRP協(xié)議保證核心設備的負荷分擔和熱備份。
在核心交換機和雙匯聚交換機中的某臺交換機出現(xiàn)故障時，三層路由設備和虛擬網(wǎng)關能夠快速切換，實現(xiàn)雙線路的冗余備份，保證整網(wǎng)穩(wěn)定性。
