基本概念：

什么叫做交换机背板带宽？

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到上千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。

计算方法

（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）如果按此公式计算的总带宽≤具体交换机标称背板带宽，那么在背板带宽上该交换机是线速的，否则该交换机不能达到全线速交换。

（2）第二层包转发率

第二层包转发率=万兆端口数量×14.88Mpps+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≤该交换机数据手册标称二层包转发速率，那么该交换机在做第二层交换的时候可以做到全线速交换。

（3）第三层包转发线率

第三层包转发率=万兆端口数量×14.88Mpps+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≤该交换机数据手册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端口全线速交换。

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。快速以太网的统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。

*对于百兆快速以太网，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。

背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。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。

以北京光桥科技可网管2千兆光24千兆电网络交换机为例，这台设备如果要达到全线速交换，背板带宽应该不小于（24+2) x2 = 52Gbps, 包转发率应该不小于（24+2) x1.488MPPS = 38.688Mpps, 从北京光桥科技提供的参数看这台交换机完全满足全线速交换的要求。

理论上，交换机的性能指标越高越好，但作为单台网络交换机，背板带宽高于全线速也是没有任何意义的。

实际案例设计参数考量：

以网络交换机应用非常普遍的高清IP网络视频图像监控为例，基础网络架构中的前端接入交换机通常直接连接高清IP摄像机。

在目前最常用的2百万像素高清图像1080x1920P监控系统中，实际使用的2百万高清图像网络摄像机，由于每个2百万高清图像都是经过Mpeg-4压缩编码，2百万高清摄像机的实际码流带宽通常不会高于10M，因此，即使考虑余量端口速率也远远低于1G，对实际背板带宽的要求就会低很多。以前端网络交换机2千兆光24千兆电为例，这台设备是不是一定要达到全线速交换，一定要选择高于52Gbps背板带宽及36.688MPPS包转发率的交换机呢？由于每个端口经过Mpeg4压缩编码后，2百万高清摄像机的实际带宽通常不会高于10M，包转发率只有0.01488Mbps. 因此，即使考虑余量端口速率也远远低于1.488Mbps，对实际背板带宽及包转发率的要求就会低很多。基于这些数据，我们在实际系统设计中，就可以选择性能合适，性价比更高及稳定性更高的交换机。尽管不能达到全线速端口网络交换机在网络接入点也有他实际工程应用空间，但在接入点超过交换机端口的网络系统中，全线速这项指标就显得非常有价值，我们应该对这项指标予以高度关注。这里仍然以北京光桥科技全线速可网管全千兆2光24电网络交换机为例，由于这台交换机可以达到全线速交换，在2百万1080x1920P高清图像监控中，基于前面的分析数据，这台交换机完全可以做到2台甚至3台做简单级联，就可以相当于一台2光48电甚至2光72电的交换机使用，可以满接48甚至72台2百万像素1080x1920P高清摄像机。从这一基本原理出发，对于更多图像监控点的中大型系统，采用北京光桥另一台性能更高的可网管全线速4万兆光24千兆电进行级联就可以使一个中大型的高清网络图像监控的网络拓扑结构设计随心所欲，简单轻松。

在一个系统的网络设备设计中，需要考虑各种综合因素，但前端接入交换机通常端口数量最多，我们应该根据实际使用情况进行恰当选择。尽管过高的背板带宽也是没有意义的，但毫无疑问，在网络架构设计中我们必须充分考虑全线速这一指标，毕竟能节省成本还能提高整个系统的稳定性是一件非常有意义的事情。