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交换机三层网络结构详解

在进行大型监控项目时,交换机的选择至关重要。一个稳定、高效的网络架构可以确保监控系统的正常运行。本文将详细介绍如何根据项目需求,合理选择和配置接入层、汇聚层和核心层交换机。
首先,我们来看接入层交换机。在项目规模较小的情况下,可选用百兆交换机,并确保其带机量不超过8个。当需要处理8路以上的摄像机时,应采用千兆上联交换机。
接下来是汇聚层交换机的选择。汇聚层是连接接入层和核心层的关键部分,需要处理大量监控数据的传输。以下为选择汇聚层交换机的三个步骤:
1. 确定带宽需求:以1000路摄像机为例,每台交换机需要同时处理125只摄像机的4M码流,即500M带宽。因此,汇聚层交换机需要支持至少500M以上的交换容量。
2. 确定背板带宽:假设使用16口的千兆交换机,为了保证带宽充足,其背板带宽应为32Gbps。
3. 确定包转发率:一个1000M口的包转发率为1.488Mpps/s,因此16口交换机的包转发率为23.44Mpps。这意味着汇聚层交换机需要满足至少23.44Mpps的包转发率。
进入核心层交换机的选择。核心层交换机负责数据转发和网络架构设置,对交换能力、网络管理功能和稳定性要求较高。以下是选择核心层交换机的步骤:
1. 带宽需求:以1000路监控为例,带宽至少为4000mbps。建议选择高带宽的千兆或万兆交换机,并配置万兆上联端口
2. 背板带宽:假设核心交换机有8个千兆接口、2个万兆端口和4个其他千兆端口,其背板带宽应为64Gbps。
3. 包转发率:核心交换机的包转发率为47.56Mpps,这意味着其需要满足至少47.56Mpps的包转发率。
在实际项目中,为确保交换机容量和包转发率充足,建议选择16口或24口千兆接口、2个上联万兆端口的核心交换机。
此外,交换机的性能还受到可扩展性、插槽数量、模块类型、模块冗余和路由冗余等因素的影响。品牌也是一个重要因素。大品牌的交换机数据真实,性能可靠;而部分小品牌的交换机数据可能虚高,无法真实反映性能。
总之,在进行大型监控项目时,合理选择和配置交换机是保证系统稳定、可靠的关键。通过计算背板带宽和包转发率,并结合项目需求,我们可以为监控系统构建一个高效、稳定的基础网络。

各层交换机背板带宽及包转发率的计算

交换机三层网络结构详解

对于一大型监控项目,其重点就是交换机的选择了,这里我们选用三层网络结构,网络结构为接入层‐汇聚层‐核心层。相对两层网络架构,三层架构网络组网规模更大,传输距离更远,网络可拓展性更强。

交换机的三层网络结构

有些规模的网络中,如果交换机分配不合理,时常会出现卡顿或掉线,甚至造成系统瘫痪。所以合理的选择和分配接入层、汇聚层、核心层交换机至关重要,而选择交换机的核心,在于品牌、及交换机本身的参数。

一、接入层交换机

对于接入层交换机的使用,如果项目本身不是很大的话,可以使用一些傻瓜交换机即可,一般项目中使用百兆交换机较多,一个百兆交换机带机量不要超过8个,8路以上摄像机需采用千兆上联交换机。

二、汇聚层交换机的选择

汇聚层承上启下,压力较大,需要考虑同时处理的监控查看的带宽。

第一步、确定汇聚层交换机带宽:如果1000路摄像机,汇聚层有8台交换机的话,则每台需要同时处理 125 只摄像机的 4M 码流(125* 4M=500M),也就意味着汇聚层交换机需要支持同时转发500M以上的交换容量。 这样的话一般的千兆交换机可以说是比较充足的。

第二步: 确定汇聚层的交换机的背板带宽:一个16口的千兆交换机,我们为了保证带宽充足,则交换机背板带宽要求为:

(16*1000M*2)/1000=32Gbps 的背板带宽。

第三步: 确定包转发率:一个 1000M 口的包转发率为 1.488Mpps/s,汇聚层下接则汇聚层的交换机交换速率为:16*1.488Mpps/s=23.44Mpps。

根据以上条件得出: 如果汇聚层选用16口的千兆交换机的话,则汇聚层需要满足背板带宽至少32Gbps,包转发率至少23.44Mpps。

三、核心层交换机的选择

核心交换机主要承担数据转发和网络架构设置功能,对交换能力、网路管理功能、稳定性要求也更高。另外,因为存储设备是在核心层上,需要考虑交换机的交换容量以及到核心链路的带宽和高速转发能力。所以要满足以下条件:

第一步:带宽:例如1000路监控的带宽至少为1000*4Mbps=4000Mbps,核心交换机建议选择高带宽的千兆或万兆交换机,上联端口为万兆,才能使数据通畅。

第二步:背板带宽:核心交换机如果有8个来自汇聚层的千兆接口、2个上联的万兆端口,以及4个可能接入其它的千兆端口,所以一共有12个千兆口与2个万兆口会在使用,为了保证带宽充足,则交换机背板带宽要求为:

(12*1000M*2+2*10000*2)/1000=64Gbps的背板带宽。

包转发率:一个千兆口的包转发率为1.488Mpps/s,一个万兆口的包转发率为14.88Mpps/s,为了保证能够线速转发,则至少会有12个千兆口与2个万兆口,则核心交换机交换速率为:

12*1.488Mpps/s+2*14.88Mpps/s=47.56Mpps。

根据以上条件得出:当有1000路摄像机接入网络时,核心层交换机至少需要满足背板带宽至少64Gbps,包转发率至少47.56Mpps。

而在实际项目中,如果核心交换机的12个口都接满载了设备的话,为了保证交换机不满载、有扩展性,我们最好是选用16口、或24口千兆接口、2个上联的万兆端口的核心交换机,则所需的背板带宽与包转发率更高。这样交换机容量与包转发率都是比较充足的,才能保证项目的数据高速交换。

交换机除了背板带宽与包转率性,它的性能影响因素还是挺多,例如可扩展性、插槽数量、模块类型、模块冗余、路由冗余等。

还有一个重点的因素就是品牌,大品牌的交换机背板带宽与包转率可以通过数据进行估算,数据的真实性能直观反映性能,有部分小的品牌的交换机包转率与背板带宽的数据虚高,无法真实反映性能。

所以我们在选择交换机时,需要算下背板带宽与包转发率,尤其是上了规模的网络监控项目,才能保证系统稳定可靠、画面不卡顿、图像不中断,减少故障的发生。
责任编辑人:CC

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