交換機背板帶寬的計算（一二三層交換機的區別）

之前我們發布了關于1000路大型監控系統該如何設計？這篇文章沒有提到關于ip地址的設置，對于大型網絡ip地址的設置與交換機的選配是重要的一個環節。

對于監控項目來說，很多故障的原因都是跟ip地址設置不當有關，如ip沖突，或者有幾路監控圖像沒有顯示等，都是跟ip有一定關聯，合理的分配ip地址十分重要，之前我們有發布過相關的內容，本期我們再來對大型監控的ip地址與交換機總結下。

一、為什么要合理分配IP

對于小型監控項目來說，ip地址的設置比較簡單，大部分的人都不會出錯，對于超過254個點位的監控項目來說，就有些容易出錯了，為什么呢？

第一、如果超過254個點位不劃分網段的話，讓系統自動分配ip地址的話，容易產生ip沖突。

第二、如果劃分網段的話，在ip地址的分配與子網掩碼的設置成了問題，部分朋友對ip地址分配不熟，容易出錯。

那么怎么辦呢？劃分網段是合理的方式。

二、大型網絡如何分配ip

對于超過254個點位的監控，雖然不劃分網段我們也能夠分配ip地址，但一個好的網絡規劃不單單是簡單、勉強的實現功能，更需要注重的是后期的維護與整個網絡清晰性與擴展性。

我們就以實例來看看如何分配ip地址。

一個廠區的監控工程，分為四個區域，共300個點位，所有設備在一個內網中，主干線通過光纜連接，有兩個區域是各70個點位，其它的兩個區別是各80個點位，如何來設置他們的ip地址。

分配如下圖：

首先來分析,

要實現這300個點位的監控，實現的方法有兩種：

第一種：不劃分vlan，都安排在一個大網段中

第一種就是不劃分vlan，都用二層交換機，直接ip地址可以設置成IP地址范圍是192.168.0.1—192.168.1.254，子網掩碼為255.255.254.0，共有500個ip地址可以使用，都容納在一個大網段中，完全足夠。

這個大網段里面就包括兩個ip段：

192.168.0.1—192.168.0.254 它的子網掩碼是255.255.254.0。

192.168.1.1—192.168.1.254，它的子網掩碼是255.255.254.0。

共508個ip地址，完全夠用。

有朋友可能會有疑問，255.255.254.0這個子網掩碼是怎么得出來的，為什么不是255.255.255.0呢？

子網掩碼計算

這里面單獨來說明IP地址范圍192.168.0.1—192.168.1.254，這個網段的子網掩碼為什么是255.255.254.0?

這段ip地址范圍里面包括兩個ip段。

第一個ip段是：192.168.0.1—192.168.0.254 它的子網掩碼是255.255.255.0。

第二個ip段是：192.168.1.1—192.168.1.254，它的子網掩碼是255.255.254.0。

通俗來說，它們共同的子網掩碼就是255.255.254.0。

很多中小型監控的項目都是內網，對于內網的項目在很多情況下是不需要劃分vlan的，可以節約資源，但為了防止網絡風暴，可以使用端口隔離，來保證網絡的安全。

第二種：劃分vlan

對于大型監控來說，劃分vlan是首選的方式。

這里面我們著重來看下劃分網段的方式，使用交換機可以直接劃分四個網段。

A區地址：192.168.1.1～192.168.1.254 掩碼 255.255.255.0 網關192.168.1.1

B區地址：192.168.2.1～192.168.2.254 掩碼 255.255.255.0 網關192.168.2.1

C區地址：192.168.3.1～192.168.3.254 掩碼 255.255.255.0 網關192.168.3.1

D區地址：192.168.4.1～192.168.4.254 掩碼 255.255.255.0 網關192.168.4.1

這里面每個網段都可以容納250個點位以上，四個網段共有1000 ip地址可以使用，是完合足夠分配每個區域的ip地址的，另外，后續每個區域若有增加點位，都是有足夠的預留，值得注意的是，這里面接入層交換機是需要合理的分配，接入層交換機的選擇，我們之前有提到過，這里不做過多說明

那么這樣劃分網段有什么好處呢？

四個區域ip地址比較明顯了，如果那個攝像機有問題，可以直接通過批量ping ip地址可以很快定位到那個攝像機出了問題，同時也可以有效防止ip沖突，ip是網絡故障中出現頻率比較高的問題，也可以減少廣播風暴。

三、大型監控如何選擇交換機

前面我們已經了解了關于有一定規模的監控ip地址的選擇，下面我們來看下如何選擇交換機。

在了解交換機的選擇時，我們先來補充下一些基礎的知識：

攝像機碼流：選擇交換機前，首先要弄清楚每路圖像占用多少帶寬，而這個就是碼流。

攝像機的數量：要弄清楚交換機的帶寬容量。常用交換機有百兆交換機、千兆交換機。它們的實際帶寬一般只有理論值的 60~70% ，所以它們端口的可利用帶寬大致是 60Mbps 或 600Mbps。

舉例

根據你使用的網絡攝像機的品牌看單臺碼流，再去估算一臺交換機能接多少臺攝像機。 比如 :

130萬：960p 攝像機單臺碼流通常 4M，用百兆交換機，那么就可以接 15 臺（15×4=60M）；用千兆交換機，可以接 150（150×4=600M）。

200萬：

1080P 攝像機單臺碼流通常 6-8M，用百兆交換機，可以接 7 臺（ 7×8=56M）；用千兆交換機，可以接 75 臺（75×8=600M） 這些都是以主流的 H.264 攝像頭為例給大家講解的，H.265 減半就可以了。

四、500路監控如何選擇交換機

舉例：500路監控如何選擇交換機

舉例有個園區網，500 多個高清攝像機，碼流 3~4 兆，網絡結構分接入層‐匯聚層‐核心層。存儲在匯聚層，每個匯聚層對應 170 個攝像機。

面臨的問題：如何選擇產品，百兆與千兆的差別，影響圖像在網絡中傳輸的原因有哪些，哪些因素是與交換機相關的……

可以看拓撲圖如下：

一、500路監控接入層交換機

首先500路攝像機，每路攝像機的碼流為4M。

1、條件1： 攝像機碼流：4Mbps，10個攝像機就是 10*4=40Mbps。

也就是說，接入層交換機上傳端口必須滿足 40Mbps/s 的傳輸速率要求，考慮到交換機實際傳輸速率(通常為標稱值的 50%，100M 的也就 50M 左右，)，所以一個百兆的交換機可以帶10路攝像機，500路也就是可以接入層使用50個百兆交換機，當然也可以按千兆交換機來計算。

2、條件2： 交換機的背板帶寬，如選擇 16口百兆交換機，則接入層的交換機背板帶寬要求為：(16*100M*2)/1000=3.2Gbps 的背板帶寬。

3、條件3：包轉發率：一個 100M 口的包轉發率為 0.1488Mpps/s， 則接入層的交換機交換速率為：16*0.1488Mpps/s=2.368Mpps。

根據以上條件得出：當有500路攝像機接入網絡時，此時需要50個百兆接入層交換機，且需要滿足背板帶寬大于3.2Gbps，包轉發率大于2.368Mpps。

二、匯聚層交換機的選擇

匯聚層承上啟下，壓力最大，需要考慮同時處理的監控查看的帶寬。

如果500路攝像機，匯聚層有三臺交換機的話，則每臺需要同時處理 170 只攝象機的 4M 碼流（170* 4M=680M），也就意味著匯聚層交換機需要支持同時轉發680M以上的交換容量。這樣的話一般的千兆交換機可以說剛剛夠用（如果在實際項目中，預算足夠的話，匯聚層最好是用4臺交換機）。

也就是每個匯聚交換機至少有十七個百兆口從接入層接入，和一個千兆口接入核心交換機。

也就背板帶寬至少是：(17*100M*2)/1000+(1*1000*2)/1000=5.4Gbps

包轉發率至少是：17*0.1488Mpps/s+1*1.488Mpps/s=3.5712Mpps/s

當然這個是最基礎的配置，有很多情況下，匯聚層基本上用的都是全千兆口，那么它的背板帶寬與包轉發率要比較這個大很多了。

三、核心層交換機的選擇

核心層交換機主要下聯匯聚層交換機，上聯監控中心監控平臺，存儲服務器，數字矩陣等設備，是整個高清網絡監控系統的核心。在選擇核心交換機是必須考慮整個系統的帶寬容量及如何核心層交換機配置不當，必然導致畫面無法流暢顯示。因此監控中心需選擇全千兆口核心交換機。如點位較多，需劃分VLAN，還應選擇三層全千兆口核心交換機。

決定交換機性能的幾個參數

在本案例中，核心交換機至少需要使用到來自匯聚層的三個千兆口，和監控中心監控平臺，存儲服務器，數字矩陣等設備的一些口，監控中心監控平臺，存儲服務器，數字矩陣等設備，會有8個口需要使用，所以我們在選擇交換機時，可以選擇16口全千兆交換機。

背板帶寬計算方法：16*1000*2/1000=32Gbps。

包轉發率:16*1.488Mpps=23.808Mpps。

核心交換機除了需要考核這些，還需要可擴展性、四層交換、模塊冗余、

路由冗余等功能。