今天給大家講講衡量網(wǎng)絡(luò)性能的四大指標(biāo)：帶寬、時延、抖動、丟包。

如何客戶需要我們?nèi)?strong>評估一個網(wǎng)絡(luò)的性能，我們就可以從這四方面去進(jìn)行評估。

帶寬

1、帶寬概念：

帶寬在百度百科中定義：在單位時間內(nèi)從網(wǎng)絡(luò)中的某一點到另一點所能通過的“最高數(shù)據(jù)率”。

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的帶寬是指網(wǎng)絡(luò)可通過的最高數(shù)據(jù)率，即每秒多少比特（常用的單位是bps(bit per second)）。

簡單的講：帶寬可以比喻是高速公路，表示單位時間內(nèi)的能通過的車輛數(shù)；

2、帶寬的表示：

帶寬通常用bps表示，表示每秒多少bit；

描述帶寬時常常把“比特/秒”省略。例如，帶寬是100M，實際上是100Mbps，這里的Mbps是指兆位/s。

但是我們平時下載軟件的速度的單位是Byte/s（字節(jié)/秒）。這里涉及到Byte和bit的換算，二進(jìn)制數(shù)系統(tǒng)中每個0或1就是一個位(bit)，位是數(shù)據(jù)存儲的最小單位，其中8bit就稱為一個字節(jié)（Byte）。 因此我們在辦理寬帶的時候，100M的帶寬表示100Mbps，理論的的網(wǎng)絡(luò)下載速度只有12.5M Bps，實際可能還不足10MBps，這是因為受用戶計算機(jī)性能、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備質(zhì)量、資源使用情況、網(wǎng)絡(luò)高峰期、網(wǎng)站服務(wù)能力、線路衰耗，信號衰減等多因素的影響，實際網(wǎng)速是無法到達(dá)理論網(wǎng)速的。 ?

時延

時延：簡單的說，時延就是指報文從網(wǎng)絡(luò)的一端到另一端所需要的的時間；

舉個例子：我在自己的電腦上ping 百度的地址；

從ping的結(jié)果中，可以看到時延為12ms，這個時延就是指ICMP報文從我的電腦到百度的服務(wù)器所需要得往返時延是12ms；

（Ping指一個數(shù)據(jù)包從用戶的設(shè)備發(fā)送到測速點，然后再立即從測速點返回用戶設(shè)備的來回時間。也就是俗稱的網(wǎng)絡(luò)延時，以毫秒ms計算。）

網(wǎng)絡(luò)時延包括了處理時延、排隊時延、發(fā)送時延、傳播時延這四大部分。在實際中我們主要考慮發(fā)送時延與傳播時延。

下面我們具體看下每一個時延的含義；

1、處理時延：

交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在收到報文后要使用一定的時間進(jìn)行處理。比如解封裝分析首部，提取數(shù)據(jù)，差錯檢驗，路由選擇等。

一般高速路由器的處理時延通常是微秒或更低的數(shù)量級。

2、排隊時延

排隊時延簡單來說就是路由器或交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理數(shù)據(jù)包排隊所消耗的時間。

一個數(shù)據(jù)包的排隊時延取決于當(dāng)前隊列中是否有其它報文在傳輸。

如果該隊列是空的，并且當(dāng)前沒有其他報文在傳輸，則該報文的排隊時延為0；反之，如果流量很大，并且許多其他報文也在等待傳輸，該排隊時延將很大；

實際的排隊時延通常在毫秒到微秒級。

3、發(fā)送時延

發(fā)送時延簡單講就是路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)所需要的時間，也就是路由器隊列遞交給網(wǎng)絡(luò)鏈路所需要的時間。

如果用L比特表示分組的長度，用R bps表示從路由器A到路由器B的鏈路傳輸速率，發(fā)送時延則是L/R。

實際的發(fā)送時延通常在毫秒到微秒級。

4、傳播時延

傳播時延是指報文在實際的物理鏈路上傳播數(shù)據(jù)所需要的時間。

傳播時延等于兩臺路由器之間的距離除以傳播速率，即傳播時延是D/S，其中D是兩臺路由器之間的距離，S是該鏈路的傳播速率。

實際傳播時延在毫秒級。

抖動

抖動：網(wǎng)絡(luò)抖動是指最大延遲與最小延遲的時間差，比如你訪問一個網(wǎng)站的最大延遲是10ms，最小延遲為5ms，那么網(wǎng)絡(luò)抖動就是5ms；

抖動可以用來評價網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，抖動越小，網(wǎng)絡(luò)越穩(wěn)定；

尤其是我們在打游戲的時候，需要網(wǎng)絡(luò)具有較高的穩(wěn)定性，否則會影響游戲體驗。

關(guān)于網(wǎng)絡(luò)抖動產(chǎn)生的原因：如果網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞后，排隊時延會影響端到端的延遲，可能造成從路由器A到路由器B的延遲忽大忽小，造成網(wǎng)絡(luò)的抖動；

丟包

丟包：簡單來說丟包就是指一個或多個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)無法通過網(wǎng)絡(luò)到達(dá)目的地，接收端如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失，會根據(jù)隊列序號向發(fā)送端發(fā)出請求，進(jìn)行丟包重傳。

丟包的原因比較多，最常見的可能是網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，數(shù)據(jù)流量太大，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理不過來自然而然就有些數(shù)據(jù)包會丟了。

丟包率是指測試中所丟失數(shù)據(jù)包數(shù)量占所發(fā)送數(shù)據(jù)包的比率。比如發(fā)送100個數(shù)據(jù)包，丟失一個數(shù)據(jù)包，那么丟包率就是1%。

堆疊是指將多臺支持堆疊特性的交換機(jī)通過堆疊線纜連接在一起，從邏輯上虛擬成一臺交換設(shè)備，作為一個整體參與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。堆疊是目前廣泛應(yīng)用的一種橫向虛擬化技術(shù)，具有提高可靠性、擴(kuò)展端口數(shù)量、增大帶寬、簡化組網(wǎng)等作用。

為什么需要堆疊？

傳統(tǒng)的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)采用設(shè)備和鏈路冗余來保證高可靠性，但其鏈路利用率低、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本高，堆疊技術(shù)將多臺交換機(jī)虛擬成一臺交換機(jī)，達(dá)到簡化網(wǎng)絡(luò)部署和降低網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作量的目的。堆疊具有諸多優(yōu)勢： ?

提高可靠性

堆疊系統(tǒng)多臺成員交換機(jī)之間形成冗余備份，如下圖所示，SwitchA和SwitchB組成堆疊系統(tǒng)，SwitchA和SwitchB相互備份，SwitchA故障時，SwitchB可以接替SwitchA保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。另外，堆疊系統(tǒng)支持跨設(shè)備的鏈路聚合功能，也可以實現(xiàn)鏈路的冗余備份。

堆疊示意圖

擴(kuò)展端口數(shù)量

如下圖所示，當(dāng)接入的用戶數(shù)增加到原交換機(jī)端口密度不能滿足接入需求時，可以增加新交換機(jī)與原交換機(jī)組成堆疊系統(tǒng)擴(kuò)展端口數(shù)量。

擴(kuò)展端口數(shù)量示意圖

增大帶寬

如下圖所示，當(dāng)需要增大交換機(jī)上行帶寬時，可以增加新交換機(jī)與原交換機(jī)組成堆疊系統(tǒng)，將成員交換機(jī)的多條物理鏈路配置成一個聚合組，提高交換機(jī)的上行帶寬。

增大帶寬示意圖

簡化組網(wǎng)

如下圖所示，網(wǎng)絡(luò)中的多臺設(shè)備組成堆疊，虛擬成單一的邏輯設(shè)備。簡化后的組網(wǎng)不再需要使用MSTP等破環(huán)協(xié)議，簡化了網(wǎng)絡(luò)配置，同時依靠跨設(shè)備的鏈路聚合，實現(xiàn)單設(shè)備故障時的快速切換，提高可靠性。 ?

簡化組網(wǎng)示意圖

長距離堆疊

如下圖所示，每個樓層的用戶通過樓道交換機(jī)接入外部網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)將各相距較遠(yuǎn)的樓道交換機(jī)連接起來組成堆疊，這相當(dāng)于每棟樓只有一個接入設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更加簡單。每棟樓有多條鏈路到達(dá)核心網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)變得更加健壯、可靠。對多臺樓道交換機(jī)的配置簡化成對堆疊系統(tǒng)的配置，降低了管理和維護(hù)的成本。 ?

長距離堆疊示意圖

有哪些設(shè)備可以堆疊？

主流交換機(jī)都支持堆疊，如華為S系列園區(qū)交換機(jī)、CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)都有款型支持堆疊。對于S系列園區(qū)交換機(jī)，僅盒式交換機(jī)有款型支持堆疊；兩臺框式交換機(jī)組建在一起叫集群。對于CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)，框式交換機(jī)和盒式交換機(jī)都有款型支持堆疊，兩者的差異在于框式交換機(jī)僅支持兩臺設(shè)備組建堆疊。

如何建立堆疊？

在介紹堆疊是如何建立之前，先介紹下堆疊建立過程中用到的相關(guān)概念。

主、被、從交換機(jī)

堆疊系統(tǒng)中所有的單臺交換機(jī)都稱為成員交換機(jī)，按照功能不同，可以分為三種角色：

主交換機(jī)（Master）：主交換機(jī)負(fù)責(zé)管理整個堆疊。堆疊系統(tǒng)中只有一臺主交換機(jī)。

備交換機(jī)（Standby）：備交換機(jī)是主交換機(jī)的備份交換機(jī)。堆疊系統(tǒng)中只有一臺備交換機(jī)。當(dāng)主交換機(jī)故障時，備交換機(jī)會接替原主交換機(jī)的所有業(yè)務(wù)。

從交換機(jī)（Slave）：從交換機(jī)用于業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，堆疊系統(tǒng)中可以有多臺從交換機(jī)。從交換機(jī)數(shù)量越多，堆疊系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)帶寬越大。

除主交換機(jī)和備交換機(jī)外，堆疊中其他所有的成員交換機(jī)都是從交換機(jī)。當(dāng)備交換機(jī)不可用時，從交換機(jī)承擔(dān)備交換機(jī)的角色。

主交換機(jī)、備交換機(jī)和從交換機(jī)都可以進(jìn)行業(yè)務(wù)流量的轉(zhuǎn)發(fā)。添加、移除或替換堆疊成員交換機(jī)，都可能導(dǎo)致堆疊成員角色的變化。

堆疊ID

堆疊ID用來標(biāo)識堆疊成員交換機(jī)，是成員交換機(jī)的槽位號。每個堆疊成員交換機(jī)在堆疊系統(tǒng)中具有唯一的堆疊ID。

堆疊優(yōu)先級

堆疊優(yōu)先級是成員交換機(jī)的一個屬性，主要用于角色選舉過程中確定成員交換機(jī)的角色，優(yōu)先級值越大表示優(yōu)先級越高，優(yōu)先級越高當(dāng)選為主交換機(jī)的可能性越大。

堆疊的建立過程

堆疊建立的過程包括以下四個階段：

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求，選擇堆疊線纜、連接方式。不同產(chǎn)品支持的物理連接方式有差異。 對于S系列園區(qū)盒式交換機(jī)和CloudEngine數(shù)據(jù)中心盒式交換機(jī)，支持鏈形和環(huán)形兩種連接拓?fù)洹?對于CloudEngine數(shù)據(jù)中心框式交換機(jī)，支持SIP口連接和業(yè)務(wù)口連接兩種方式。

選舉主交換機(jī)。 所有成員交換機(jī)上電后，堆疊系統(tǒng)開始進(jìn)行主交換機(jī)的選舉。在堆疊系統(tǒng)中每臺成員交換機(jī)都具有一個確定的角色，其中，主交換機(jī)負(fù)責(zé)管理整個堆疊系統(tǒng)。 ?

分配堆疊ID和備交換機(jī)選舉。 主交換機(jī)選舉完成后，主交換機(jī)會收集所有成員交換機(jī)的拓?fù)湫畔?，根?jù)拓?fù)湫畔⒂嬎愠龆询B轉(zhuǎn)發(fā)表項下發(fā)給堆疊中的所有成員交換機(jī)，并向所有成員交換機(jī)分配堆疊ID。之后進(jìn)行備交換機(jī)的選舉，作為主交換機(jī)的備份交換機(jī)。除主交換機(jī)外最先完成設(shè)備啟動的交換機(jī)優(yōu)先被選為備份交換機(jī)。 ?

同步軟件版本和配置文件。 角色選舉、拓?fù)涫占瓿芍?，所有成員交換機(jī)會自動同步主交換機(jī)的軟件版本和配置文件。 ?

堆疊系統(tǒng)具有自動加載系統(tǒng)軟件的功能，待組成堆疊的成員交換機(jī)不需要具有相同軟件版本，只需要版本間兼容即可。當(dāng)備交換機(jī)或從交換機(jī)與主交換機(jī)的軟件版本不一致時，備交換機(jī)或從交換機(jī)會自動從主交換機(jī)下載系統(tǒng)軟件，然后使用新系統(tǒng)軟件重啟，并重新加入堆疊。 ?

堆疊系統(tǒng)具有配置文件同步機(jī)制，主交換機(jī)保存整個堆疊系統(tǒng)的配置文件，并進(jìn)行整個堆疊系統(tǒng)的配置管理。備交換機(jī)或從交換機(jī)會將主交換機(jī)的配置文件同步到本交換機(jī)并執(zhí)行，以保證堆疊中的多臺設(shè)備能夠像一臺設(shè)備一樣在網(wǎng)絡(luò)中工作，并且在主交換機(jī)出現(xiàn)故障之后，其余交換機(jī)仍能夠正常執(zhí)行各項功能。

在常見的網(wǎng)絡(luò)項目中，會用到光模塊，也簡稱SFP模塊或者SFP+模塊。

關(guān)于SFP+光模塊如何使用？

在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)部署、數(shù)據(jù)中心建設(shè)都離不開光模塊與交換機(jī)。光模塊主要是用來將電信號與光信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而交換機(jī)則是對光電信號起到轉(zhuǎn)發(fā)作用。在眾多光模塊中，SFP+光模塊是目前被應(yīng)用的最多的光模塊之一，在與交換機(jī)搭配使用時采用不同的連接方式可實現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)需求。

一、SFP+光模塊是什么

SFP+光模塊是屬于SFP光模塊中的一種10G光纖模塊，它獨(dú)立于通信協(xié)議。一般與交換機(jī)、光纖路由器、光纖網(wǎng)卡等相連接，被應(yīng)用在10G bps以太網(wǎng)以及8.5G bps光纖通道系統(tǒng)中，能滿足數(shù)據(jù)中心更高的速率需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展與轉(zhuǎn)換。

SFP+光模塊線卡密度高、體積小，可與其他類型的10G模塊互通，為數(shù)據(jù)中心提供更高的安裝密度，節(jié)約成本。也因此而成為市場上主流的可插拔光模塊。

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二、SFP+光模塊的種類

常規(guī)情況下，SFP+光模塊是按照實際應(yīng)用來進(jìn)行分類的，常見的有10G SFP+、BIDI SFP+、CWDM SFP+、DWDM SFP+這幾種類型。

10G SFP+光模塊? ??

該種類型的光模塊即為普通SFP+光模塊，也可視作10G SFP光模塊的升級版，是目前市場上的主流設(shè)計。

BIDI SFP+光模塊?

該種類型的光模塊采用波分復(fù)用技術(shù)，速率可達(dá)到11.1G bps，功耗低。擁有兩個光纖插孔，一般成對使用，在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時，可減少光纖的使用量，降低建設(shè)成本。

CWDM SFP+光模塊

該種光模塊采用粗波分復(fù)用技術(shù)，常與單模光纖搭配使用，可節(jié)省光纖資源，在組網(wǎng)中更加靈活、可靠，且功耗小。

DWDM SFP+光模塊

該種光模塊采用密波分復(fù)用技術(shù)，多用于長距離的數(shù)據(jù)傳輸中，傳輸距離最大可達(dá)80km，具有高速率、大容量、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點。

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三、SFP+光模塊與交換機(jī)如何搭配使用

不同類型的光模塊與交換機(jī)連接，可應(yīng)用于不同的組網(wǎng)方案中，下面為大家介紹幾種SFP+光模塊與交換機(jī)的實際搭配應(yīng)用方案。

方案一：10G SFP+萬兆光模塊與交換機(jī)之間的連接

依次將4塊10G SFP+光模塊插入一臺交換機(jī)的10-Gbps SFP+端口中，再將一塊40G QSFP+光模塊插入另一臺交換機(jī)的40-Gbps QSFP+端口中，最后在中間以一根分支光纖跳線進(jìn)行連接。

該連接方式主要實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)從10G向40G的擴(kuò)展，可快速、簡便的滿足數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)升級需求。

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方案二：BIDI SFP+萬兆單纖雙向光模塊與交換機(jī)之間的連接

將光模塊分別插入兩臺交換機(jī)的SFP+端口中，再用與光模塊連接口對應(yīng)的LC光纖跳線將兩臺交換機(jī)上的光模塊進(jìn)行連接。

該連接方式有效的實現(xiàn)了最簡單經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)連接，可應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、企業(yè)布線以及電信運(yùn)營傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)連接中。

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方案三：CWDM SFP+萬兆光模塊與交換機(jī)之間的連接

該連接方式用了中繼箱、光纖收發(fā)器、CWDM粗波分復(fù)用器等來將光模塊與交換機(jī)進(jìn)行連接，實現(xiàn)了將10G萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)上的RJ45電口轉(zhuǎn)換為CWDM粗波分復(fù)用器需要的CWDM波長。

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方案四：DWDM SFP+萬兆光模塊與交換機(jī)之間的連接

將光模塊插入交換機(jī)SFP+端口中，再用鎧裝光纖跳線將其與DWDM密波分復(fù)用器進(jìn)行連接。

該連接方式實現(xiàn)了長途傳輸中對光信號的保護(hù)，能最大程度的降低光波損耗，適用于長距離的光信號傳輸

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四、SFP+光模塊與交換機(jī)連接注意事項

1、注意兩端交換機(jī)所使用的光模塊的波長、傳輸距離是否相同，以及單纖雙纖、單模多模問題，若出現(xiàn)兩端不對等的情況時，應(yīng)使用相對應(yīng)的轉(zhuǎn)換器；

2、光模塊在使用時要盡量避免靜電與磕碰，若出現(xiàn)磕碰，則不建議繼續(xù)使用該光模塊；

3、注意光模塊插入的正反，拉環(huán)與標(biāo)簽應(yīng)朝上；

4、在將光模塊插入交換機(jī)時，盡量用力將其推到底部，一般會有輕微的震動感，插入之后可輕拔光模塊，檢查是否安裝到位；

5、在進(jìn)行光模塊拆卸時，應(yīng)先將手環(huán)拉到與光口呈90°的位置，再將光模塊拔出。

五、光模塊的使用與安裝

這里面為了更加直觀，這里面弱電君引用一個視頻來詳細(xì)了解光模塊的使用與安裝，對這塊不熟的朋友可以看下。

最后我們可以思考一個問題，我們在使用光模塊時，經(jīng)常會想到光纖收發(fā)器，關(guān)于光模塊與光纖收發(fā)器的區(qū)別在哪里？我們在使用到兩種設(shè)備時，就會有答案。

編輯：黃飛

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