接入层、汇聚层、核心层-中大型计算机网络系统结构介绍及交换机选型建议

接入层、汇聚层、核心层——中大型计算机网络系统结构介绍及交换机选型建议 接入交换机、汇聚交换机、核心交换机是交换机型号吗？ 首先要明确一个概念就是：接入层交换机、汇聚层交换机、核心层交换机并非是交换机的种类或者属性，只是由其所执行的任务来划分的。从网络拓扑结构来讲，一个计算机网络系统结构需采用三层网络架构：接入层、汇聚层、核心层。三层网络架构是现在网络构成方式的一个结构分层，采用层次化架构，也就是将复杂的网络设计分成三个层次——接入层、汇聚层和核心层，这三个层次分别侧重于某些特定的功能：核心层主要用于网络的高速交换主干，汇聚层着重于提供基于策略的连接，而接入层则负责将包括电脑，AP，IPC等在内的工作站接入到网络。这样的设计能够将一个复杂的大而全的网络分成三个层次进行有序的管理。 影响交换机性能的重要参数——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。

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。

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。 IPC常见分辨率、码率关系对照参考表 接入交换机、汇聚交换机、核心交换机的选型 接入层交换机接入层的主要目的是允许终端用户连接到网络，因此接入层交换机往往具有低成本和高端口密度特性，通常建议使用性价比高的设备。管理型交换机和非管理型交换机都可以用在接入层，视具体预算和网络需求而定。在高清视频监控系统中，接入交换机主要下联前端网络高清摄像机，上联汇聚交换机。以720P网络摄像机3M码流计算，一个百兆口接入交换机最大可以接入几路720P网络摄像机呢？我们常用的交换机的实际带宽是理论值的50%-70%，所以一个百兆口的实际带宽在50M-70M。3M*16=48M，因此建议一台百兆接入交换机最大接入16台720P网络摄像机。同时考虑目前网络监控采用动态编码方式，摄像机码流峰值可能会超过4M带宽，同时考虑带宽冗余设计，因此一台百兆接入交换机控制在8台以内是最好的，超过8台建议采用千兆口。汇聚层交换机汇聚交换机主要下联接入交换机，上联监控中心核心交换机。还是以720P网络摄像机4M码流计算，前端每台接入层交换机上有12台720P网络摄像机，该汇聚交换机下联5台接入层交换机。该汇聚层交换机下总带宽为4M*12*5=240M，因此汇聚交换机与核心交换机级联口应选千兆口。如果所带的接入层交换机超出一定数量，也可选用千兆下联口、万兆上传口的汇聚交换机。在实际应用中，很多时候汇聚层被省略了。在传输距离较短、且核心层有足够多的接入能直接连接接入层的情况下，汇聚层是可以被省略的，这样的做法比较常见，一来可以节省总体成本，二来能减轻维护负担，网络状况也更易监控。核心层交换机核心交换机主要下联汇聚交换机，上联监控中心视频监控平台，存储服务器，数字矩阵等设备，是整个高清网络监控系统的核心。核心层是网络主干部分，是整个网络性能的保障，其设备包括路由器、防火墙、核心层交换机等等。核心层交换机的主要目的在于通过高速转发通信，提供快速、可靠的骨干传输结构，因此核心层交换机应该具有如下特性：可靠性、高效性、冗余性、容错性、可管理性、适应性、低延时性等。因为核心层是网络的枢纽中心，重要性突出，因此核心层交换机应该采用拥有更高带宽、更高可靠性、更高性能和吞吐量的千兆甚至万兆以上可管理交换机。基于IP地址和协议进行交换的第三层交换机普遍应用于网络的核心层，也少量应用于汇聚层。部分第三层交换机也同时具有第四层交换功能，可以根据数据帧的协议端口信息进行目标端口判断。要点总结 接入层、汇聚层和核心层并非交换机本身的属性分类，而是在网络结构中所处位置的划分；核心层对交换机性能要求最高，汇聚层次之，接入层对性能要求最低；核心层普遍采用具有第三层功能的高性能管理型交换机，三层千兆交换机和三层万兆交换机都适合用作核心层交换机；汇聚层普遍采用第二层高性能管理型交换机，部分情况下也会使用第三层交换机。接入层交换机则普遍采用即插即用、端口密度大、性价比高的非管理型交换机，网络视频监控和无线覆盖项目中接入层交换机往往是PoE交换机。当然对网络要求比较高的项目有时也会采用第二层交