2024年5月27日发(作者：延半蕾)
一、计算公式说明
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。
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
背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。目前交换机的内部结
构主要有以下几种：一是共享内存结构，这种结构依赖中心交换引擎来提供全端
口的高性能连接，由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这种方法需要很大的
内存带宽、很高的管理费用，尤其是随着交换机端口的增加，中央内存的价格会
很高，因而交换机内核成为性能实现的瓶颈；二是交叉总线结构，它可在端口间
建立直接的点对点连接，这对于单点传输性能很好，但不适合多点传输；三是混
合交叉总线结构，这是一种混合交叉总线实现方式，它的设计思路是，将一体的
交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵，中间通过一条高性能的总线连接。其优点是
减少了交叉总线数，降低了成本，减少了总线争用；但连接交叉矩阵的总线成为
新的性能瓶颈。
二、端口速率计算
以太网传输最小包长就是64字节、POS口是40字节。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。
序号
1
2
3
4
5
三、端口总速率
端口类型
万兆以太网
千兆以太网
百兆以太网
OC-3 POS
OC-12 POS
OC-48 POS
包转发率
14.88Mpps
1.488Mpps
0.1488Mpps
0.29Mpps
1.17Mpps
468MppS
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，现在我们再来算一下交换机单个端
口的实际吞吐量：148，809×（64+8+12）×8≈100Mbps，通过这个公式不难看出，
真正的数据交换量占到64/84=76%，交换机端口链路的"线速"数据吞吐量实际上
只有76Mbps，另外一部分被用来处理了额外的开销，这两者加起来才是标准的
百兆或者千兆。
交换机背板带宽计算方法
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。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
也会上去。
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X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(Mpps)=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。
背板相对大，吞吐量相对小的交换机，除了保留了升级扩展的能力外就是软
件效? ?专用芯片电路设计有问题；背板相对小。吞吐量相对大的交换机，整体
性能比较高。不过背板带宽是可以相信厂家的宣传的，可吞吐量是无法相信厂家
的宣传的，因为后者是个设计值，测试很困难的并且意义不是很大。
交换机的背版速率一般是：Mbps,指的是第二层，
2024年5月27日发(作者：延半蕾)
一、计算公式说明
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。
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
背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。目前交换机的内部结
构主要有以下几种：一是共享内存结构，这种结构依赖中心交换引擎来提供全端
口的高性能连接，由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这种方法需要很大的
内存带宽、很高的管理费用，尤其是随着交换机端口的增加，中央内存的价格会
很高，因而交换机内核成为性能实现的瓶颈；二是交叉总线结构，它可在端口间
建立直接的点对点连接，这对于单点传输性能很好，但不适合多点传输；三是混
合交叉总线结构，这是一种混合交叉总线实现方式，它的设计思路是，将一体的
交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵，中间通过一条高性能的总线连接。其优点是
减少了交叉总线数，降低了成本，减少了总线争用；但连接交叉矩阵的总线成为
新的性能瓶颈。
二、端口速率计算
以太网传输最小包长就是64字节、POS口是40字节。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。
序号
1
2
3
4
5
三、端口总速率
端口类型
万兆以太网
千兆以太网
百兆以太网
OC-3 POS
OC-12 POS
OC-48 POS
包转发率
14.88Mpps
1.488Mpps
0.1488Mpps
0.29Mpps
1.17Mpps
468MppS
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，现在我们再来算一下交换机单个端
口的实际吞吐量：148，809×（64+8+12）×8≈100Mbps，通过这个公式不难看出，
真正的数据交换量占到64/84=76%，交换机端口链路的"线速"数据吞吐量实际上
只有76Mbps，另外一部分被用来处理了额外的开销，这两者加起来才是标准的
百兆或者千兆。
交换机背板带宽计算方法
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。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
也会上去。
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X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(Mpps)=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。
背板相对大，吞吐量相对小的交换机，除了保留了升级扩展的能力外就是软
件效? ?专用芯片电路设计有问题；背板相对小。吞吐量相对大的交换机，整体
性能比较高。不过背板带宽是可以相信厂家的宣传的，可吞吐量是无法相信厂家
的宣传的，因为后者是个设计值，测试很困难的并且意义不是很大。
交换机的背版速率一般是：Mbps,指的是第二层，