不会选交换机咋整？8年网工告诉你选型思路

网络工程师-老杨

我们来聊聊交换机

这是不少新老网工工作中常会遇到的一个问题，不少萌新容易纠结。

当然，交换机的选型，有很多的重要技术参数需要考虑，硬件上包括百兆/千兆/万兆速率的端口、电口/光口/PoE口、端口数量、MAC地址表深度、转发延迟、缓存大小、VLAN、隔离等。

从网络层次角度来看，各个层次的要求也是不同的，接入层、汇聚层或者是核心层对于交换机的要求都不一样。你也还需要考虑固定配置或者是模块化，亦或是可堆叠交换机。

很多项目就是因为交换机选择不当，出现各种各样的问题，严重影响项目的交付与体验。

老杨和你分享下交换机选型的时候，需要重点考虑的4个点。

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01 选择千兆还是百兆？

视频监控系统的网络中，需要传输大量、持续的视频数据，这就要求交换机具有稳定转发数据的能力。交换机接入的摄像头数量越多，流经该交换机的数据量就会越大。

我们可以码流想象成水流，交换机就是一个个的水利枢纽，一旦流转的水流超出负荷，大坝就会溃堤。

同理，如果交换机下的摄像头转发的数据量超出某个端口的转发能力，也同样会造成这个端口丢弃大量的数据，出现问题。

比如百兆的交换机转发超出100M的数据量，就会造成大量丢包，导致花屏卡顿现象。

那么，到底接入多少个摄像头就需要选择千兆交换机呢？

有一个标准，看摄像头上联端口转发数据量的大小：

如果上联端口转发数据量大于70M，就选择千兆端口，即选择千兆交换机或千兆上联交换机。

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这里有一个快速计算和选择的方法：

带宽值=（子码流+主码流）*通道数*1.2

①带宽值＞70M，用千兆

②带宽值＜70M，用百兆

举个例子来说明：

有台交换机，接入了20台H.264 200W的摄像机（4+1M），那么按此计算，上联端口的转发速率就是（4+1）*20*1.2=120M>70M，这种情况就要用千兆交换机。

某些场景里，交换机只有一个端口需要是千兆，但如果不能优化系统结构，平衡流量，那么就需要配千兆交换机或者千兆上联交换机。

问题1：码流计算过程是很清楚，但是为什么要乘以1.2呢？

因为根据网络通讯原理，数据包的封装也是遵循TCP/IP协议的，数据部分需要打上各个协议层的头部字段才能顺利传输，所以头部也会占用一定比例的开销。

我们经常说的摄像机4M码率、2M码率等，指的其实都是数据部分的大小。根据数据通信比例，头部开销约占20%，所以公式里要乘以1.2。

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图 | 数据头部约占20%的开销

问题2：为什么是70M不是100M呢？

主要是为了考虑突发流量。视频数据流是由很多的帧组成的，看似平缓的数据流，实际会发生很多瞬间突发数据，这种情况就需要交换机对数据的波动能够进行缓冲和整流处理。

交换机对这些数据进行存储-转发-存储-转发，所以建议有一定的预留，设计交换网络时能有30%~40%的预留，一个100M的端口，建议转发流量不超出70M。

工程上常用的摄像机主要有H.264和H.265两种码率，根据这个码率大小计算：

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我们以H.264 200W摄像机（主子码流按4+1M计算），常见的串联型网络中的带宽计算和交换机选型：

file:///C:\Users\SPOTO\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps6472.tmp.jpg

星型的网络结构如下：

file:///C:\Users\SPOTO\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps6473.tmp.jpg

02 怎么选择核心交换机？

大中型的监控网络，通常会按照接入-汇聚-核心三层结构设计。

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核心交换机是整个网络的数据转发中心，承载着大量的数据流，所以必须保证核心交换机的各个端口转发没有瓶颈。

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有些人对于核心交换机的选择有一些误区，比如有 200、500 个摄像头。

如果按照 500*5M=2500M 的方式计算，结果远远大于千兆端口的转发速率，这种项目一定要用万兆交换机吗？

也不一定，实际上，典型的大型监控网络，流量不会集中于一个端口，一定会分布在多个端口，由多个千兆端口进行转发，如下图：

file:///C:\Users\SPOTO\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps6486.tmp.jpg

可以看出图中每个端口均没有超出 1000M，而全千兆交换机的任何两个千兆端口之间就可以实现 1000M 的双向传输，总的吞吐量（满载）一般小于或等于交换机的背板带宽。

所以，在选择核心交换机的时候，根据IPC数量，建议如下：

①100~200台，推荐千兆管理型交换机

②200~500台，推荐三层管理型交换机

目前二/三层管理型全千兆交换机，均适合作为监控网络的核心交换，承担大容量数据交换。组建各样的网络。

对于大型或超大型（300~1000）的监控网络，需要使用三层交换机划分网段，建议使用三层交换机。下面给大家100、300、500个点位的组网方案。

01 100台IPC的组网方案

100个左右点位，设计重点在无阻塞转发核心。

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02 300台IPC的组网方案

300个左右点位，设计重点多网段、流畅转发。

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03 500台IPC的组网方案

500个点位的规模，需要进行冗余设计，非常适合在政企等大型园区。

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03 如何选择PoE交换机？

PoE是通过网线进行供电和数据传输的一种技术，只需要一条网线就可以接入一个PoE摄像机点位，不需要额外的电源布线。

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在选择PoE交换机的时候，有哪些需要考虑的地方？

01 单端口功率

单端口功率是否可以满足交换机下挂接的任意一款IPC的最高功率，也就是根据IPC的最大功率选择交换机的规格。

普通PoE IPC功率不会超过10W，所以交换机只需要支持802.3af即可。

但部分高速球机的功率需求约20W，或者部分无线接入AP的功率会更高，那么则需要交换机支持802.3at。

下面是两种技术对应的输出功率：

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02 整机最大供电功率

确认整机最大供电功率满足要求，设计时需要将所有IPC的功率都考虑在内。交换机的最大输出供电功率需要大于所有IPC的功率之和。

03 供电类型

使用八芯网线进行传输，不需要考虑。

如果是四芯网线，则需要确认交换机是否支持A类供电。

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选择的时候，可以结合各类PoE的优势和成本考虑进行选择：

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04 怎么选光纤交换机？

在远距离点位的监控中，经常会用到光纤收发器、光纤交换机。

下面的例子里，就包含了比较全面的光纤交换网络设备，如收发器、交换机、模块等。

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光交换机、光纤收发器、光模块是可以相互搭配着使用的。在选择的时候，要注意成对使用，务必保证 A-B 端匹配。

A/B 端就是光纤传输的两端，无论两端选择的是交换机、光模块还是光纤收发器，两端必须分别是 A、B 才能配对使用（在产品型号上有标明是A端或B端）。

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A 端设备的工作波长是 1310nm（RX）、1550nm（TX），必须要搭配B 端光纤收发器（RX1550nm、TX1310nm）使用。

最后，也同样需要考虑端口速率、光纤类型、双纤or单纤这些事项。

再者，你可以关注下这些：

（1）为了管理方便，可选WEB管理型交换机；

（2）由于视频流量较大，可选线速交换机；

（3）视频数据有突发性的特点，交换机缓存越大越好；

（4）交换机的流量控制功能；

（5）汇聚交换机和核心交换机建议选择知名企业产品。

当然，老杨觉得，选择什么型号的交换机，除了考虑到交换机的端口密度、转发速率、带宽聚合、功能（二层还是三层交换机）、PoE支持之外……

在实际项目中，作为销售或者售前工程师，你肯定首先要考虑的是交换机价格和客户的财力。

不谈钱的选型都是耍流氓，你说是吧？

老杨，一个从事网工行业8年的中年吃货，和你每天聊几句关于网工的那些事儿。

tianhzp

学习了，谢谢分享

leader_gst

受教了，感谢分享！

rockg168

謝謝大大的分享

wxxcsm

学习了，谢谢分享