當(dāng)視頻監(jiān)控進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)高清時(shí)代以后，交換機(jī)在視頻監(jiān)控項(xiàng)目中的作用愈發(fā)顯得重要。很多時(shí)候，視頻監(jiān)控畫(huà)面卡頓，錄像文件某段時(shí)間沒(méi)有，個(gè)別攝像機(jī)經(jīng)常掉線，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)卡頓厲害，重啟下交換機(jī)又恢復(fù)正常，過(guò)段時(shí)間又不行了等等，產(chǎn)生這些問(wèn)題的大部分原因都出在交換機(jī)上。

監(jiān)控項(xiàng)目中，選擇合適的，恰當(dāng)?shù)慕粨Q機(jī)顯得尤為重要。

結(jié)合安防視頻監(jiān)控項(xiàng)目，我們先來(lái)對(duì)交換機(jī)做個(gè)簡(jiǎn)單分類。

交換機(jī)分類 按接口類型

電口，普通網(wǎng)絡(luò)接口，使用雙絞線，網(wǎng)線傳輸?shù)慕涌?，傳輸?shù)囊话闶请娦盘?hào)，傳輸距離100米內(nèi)。

光口，使用光纖傳輸?shù)慕涌?，一般需要使用光纖模塊，傳輸距離從幾公里到幾十公里不等。光纖接口一般成對(duì)使用，一個(gè)發(fā)送，一個(gè)接收，傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)。 按接口傳輸速率

按照端口的傳輸速率，可以分為百兆，千兆，萬(wàn)兆。換算以后，百兆端口支持的碼流最大可以到12.5MB/s，接入一個(gè)常規(guī)的IPC足夠用了，而且一般接入端攝像機(jī)不會(huì)涉及到數(shù)據(jù)的雙向傳輸。 POE供電

交換機(jī)的端口在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，還可以通過(guò)網(wǎng)線給攝像機(jī)供電，帶有這種端口的交換機(jī)叫POE交換機(jī)。這樣可以省去另外布設(shè)電源線的步驟。POE，Power Over Ethernet意即通過(guò)網(wǎng)線供電。關(guān)于POE供電后續(xù)會(huì)專門(mén)撰文介紹。 工作協(xié)議層

按照工作協(xié)議層，即OSI模型，可以把交換機(jī)分成2層，3層，4層…，也即接入，匯聚，核心… 管理型和非管理型

交換機(jī)的端口，各種參數(shù)，功能用戶能自己設(shè)置配置，支持各種網(wǎng)管協(xié)議，支持管理的，叫做管理型交換機(jī)，不支持就是非管理型。一般來(lái)說(shuō)，安防視頻監(jiān)控項(xiàng)目中，接入層交換機(jī)使用非管理型即可。整個(gè)項(xiàng)目接入的攝像機(jī)數(shù)量不多的情況下，匯聚層，核心層交換機(jī)使用非管理型更好。 安裝方式

需要把交換機(jī)安裝到標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜上時(shí)，交換機(jī)大小需要符合機(jī)柜的安裝尺寸，并且配備相應(yīng)的安裝支架。支持安裝在機(jī)柜上的叫機(jī)架式交換機(jī)。其他的一般叫桌面式，不單指交換機(jī)可以直接放置在類似桌面的地方，還指交換機(jī)使用簡(jiǎn)單，功能簡(jiǎn)單。 擴(kuò)展槽式

有些大型交換機(jī)，支持功能模塊的擴(kuò)展，可以通過(guò)卡槽插拔模塊，以擴(kuò)展端口，功能以及性能，一般稱為模塊交換機(jī)。 交換機(jī)的主要參數(shù) 端口

端口是交換機(jī)數(shù)據(jù)交換的載體，上面有介紹，按照傳輸速率，端口可以分為百兆，千兆，萬(wàn)兆。按照傳輸介質(zhì)，可以分為電口和光口。

24口交換機(jī)，意味著這臺(tái)交換機(jī)有24個(gè)端口可以接入設(shè)備。有些交換機(jī)會(huì)單獨(dú)劃出幾個(gè)端口，比如2個(gè)或者4個(gè)端口用作數(shù)據(jù)上聯(lián)，即向上一級(jí)交換機(jī)或者設(shè)備上傳數(shù)據(jù)。名稱稱呼上會(huì)把獨(dú)立的上聯(lián)端口單獨(dú)標(biāo)示出來(lái)，以示區(qū)別。比如24+4口交換機(jī)，意味著這臺(tái)交換機(jī)有4個(gè)獨(dú)立上聯(lián)接口。一般的，上聯(lián)端口傳輸速率會(huì)優(yōu)于普通端口，比如普通端口是百兆的，上聯(lián)端口為千兆。當(dāng)然上聯(lián)端口也可以當(dāng)做普通端口用，此時(shí)沒(méi)有什么區(qū)別。

安防視頻監(jiān)控項(xiàng)目中，接入攝像機(jī)端交換機(jī)，根據(jù)接入攝像機(jī)數(shù)量選擇對(duì)應(yīng)的端口數(shù)量的交換機(jī)即可，對(duì)于傳輸速率沒(méi)有要求，百兆足夠。需要注意的是，如果單臺(tái)交換機(jī)接入攝像機(jī)數(shù)量超過(guò)8個(gè)，需要有一個(gè)千兆的上聯(lián)端口，以滿足所有攝像機(jī)向上傳輸數(shù)據(jù)的帶寬需要。

背板帶寬

背板帶寬是指交換機(jī)接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。背板帶寬標(biāo)志了交換機(jī)總的數(shù)據(jù)交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬。

需要注意的是，只有模塊交換機(jī)（擁有可擴(kuò)展插槽，可靈活改變端口數(shù)量）才有這個(gè)背板帶寬概念，固定端口交換機(jī)是沒(méi)有這個(gè)概念的，并且固定端口交換機(jī)的背板容量和交換容量大小是相等的。筆者深陷這個(gè)誤區(qū)多年，切記！

背板帶寬決定了各板卡（包括可擴(kuò)展插槽中尚未安裝的板卡）與交換引擎間連接帶寬的最高上限。由于模塊化交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)不同，背板帶寬并不能完全有效代表交換機(jī)的真正性能。

實(shí)際安防項(xiàng)目中，如果我們使用固定端口的交換機(jī)，完全沒(méi)必要考慮背板帶寬這個(gè)參數(shù)。比如一臺(tái)24口全千兆交換機(jī)它的背板帶寬一定是24x1000x2=48Gbps。

背板帶寬的計(jì)算公式：

端口數(shù)×相應(yīng)端口速率×2（全雙工模式）

比如一個(gè)24口百兆+2口千兆交換機(jī)，背板帶寬=24x2x100+2x2x1000=8.8Gbps。

包轉(zhuǎn)發(fā)率

包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包（最小包）的個(gè)數(shù)作為計(jì)算基準(zhǔn)的。對(duì)于千兆以太網(wǎng)來(lái)說(shuō)，計(jì)算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps

說(shuō)明：當(dāng)以太網(wǎng)幀為64byte時(shí)，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開(kāi)銷。

故一個(gè)線速的千兆以太網(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)64byte包時(shí)的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps，百兆的是0.1488Mpps，萬(wàn)兆是14.88Mpps。

包轉(zhuǎn)發(fā)線速計(jì)算

包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量x0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)x相應(yīng)計(jì)算方法

緩存

安防中使用的交換機(jī)一般運(yùn)行機(jī)制是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式，我們知道一個(gè)百兆端口傳輸數(shù)據(jù)給一個(gè)百兆端口或千兆端口，數(shù)據(jù)一般不會(huì)丟失，最多有延時(shí)。但當(dāng)2個(gè)百兆端口同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)給一個(gè)百兆端口，或者2個(gè)千兆端口同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)給一個(gè)千兆端口，很容易就造成擁塞，丟包，然后視頻卡頓。哪怕這兩個(gè)百兆或者千兆端口同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只有10M，同樣也會(huì)造成擁塞，也就是并發(fā)數(shù)大。明顯卡頓和延時(shí)不一樣，延時(shí)只是時(shí)間延后，但是卡頓是數(shù)據(jù)包丟失，對(duì)應(yīng)的視頻丟失了。在一般的安防視頻監(jiān)控里，適當(dāng)甚至較長(zhǎng)的延時(shí)都可以接受，但是視頻卡頓丟失肯定不能接受。

當(dāng)出現(xiàn)并發(fā)情況時(shí)，緩存可以解決這個(gè)問(wèn)題，并發(fā)的包先保存在緩存里，然后傳輸出去。所以理論上只要交換機(jī)的緩存足夠大，就不會(huì)出現(xiàn)丟包的情況。另一方面，交換機(jī)緩存過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)增加。所以一般交換機(jī)廠家會(huì)在延時(shí)和緩存大小之間做個(gè)取舍。交換機(jī)的緩存主要是由方案的主芯片決定的，使用什么芯片方案就注定了這個(gè)交換機(jī)的緩存是多少，交換機(jī)廠家不能更改芯片的緩存大小。常見(jiàn)的交換機(jī)緩存一般是2-4M。

當(dāng)然另一方面，實(shí)際安防項(xiàng)目中，我們也很難計(jì)算多大緩存能滿足不丟包的要求。所以同等條件下，安防視頻監(jiān)控項(xiàng)目中選擇交換機(jī)自然是緩存大的更好。

某品牌交換機(jī)有針對(duì)安防視頻監(jiān)控項(xiàng)目的優(yōu)化方案，主要針對(duì)緩存，值得借鑒推薦：

在數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中視頻流從攝像頭進(jìn)入交換機(jī),流量的方向是從下往上的，而且數(shù)據(jù)報(bào)文以長(zhǎng)報(bào)文和突發(fā)方式傳輸，提供了緩存分配管理機(jī)制使交換機(jī)下行口向上行口支持的突發(fā)數(shù)增加，減少傳輸出問(wèn)題的概率。

管理功能

交換機(jī)支持的管理功能是衡量一個(gè)交換機(jī)性能的重要參考。在一般安防視頻監(jiān)控項(xiàng)目中，前端接入層交換機(jī)的管理功能不是必須的。中大型安防視頻監(jiān)控項(xiàng)目，比如接入攝像機(jī)數(shù)量300-500路，甚至1000路以上規(guī)模的項(xiàng)目中，需要重點(diǎn)考慮匯聚層和核心層交換機(jī)的這些管理功能。

VLAN

VLAN，Virtual Local Area Network，意思就是虛擬局域網(wǎng)。按照一定的方法，把接入同一臺(tái)交換機(jī)的所有攝像機(jī)，存儲(chǔ)設(shè)備，錄像管理設(shè)備劃分不同的局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)隔離，當(dāng)某個(gè)或者某些局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備出線故障，網(wǎng)絡(luò)堵塞時(shí)，不會(huì)影響其他局域網(wǎng)里的設(shè)備，從而提供整個(gè)安防監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

具體說(shuō)來(lái)，劃分VLAN的好處有：

提高安全性（減少和避免DOS攻擊，ARP攻擊）； 提高性能（減少?gòu)V播報(bào)文，廣播風(fēng)暴對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響）。

VLAN的劃分方法：

按照設(shè)備mac地址劃分； 按照設(shè)備IP地址劃分； 按照端口劃分； 按照不同協(xié)議劃分； 用戶自定義，按照不同業(yè)務(wù)類型劃分。 ACL

ACL，Access Control List，即交換機(jī)的訪問(wèn)控制列表技術(shù)。ACL通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行訪問(wèn)輸入和輸出控制，確保網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不被非法訪問(wèn)或被用作攻擊跳板。

ACL是一張規(guī)則表，交換機(jī)按照順序執(zhí)行這些規(guī)則，并且處理每一個(gè)進(jìn)入端口的數(shù)據(jù)包。每條規(guī)則根據(jù)數(shù)據(jù)包的屬性(如源地址、目的地址和協(xié)議)要么允許、要么拒絕數(shù)據(jù)包通過(guò)。由于規(guī)則是按照一定順序處理的，因此每條規(guī)則的相對(duì)位置對(duì)于確定允許和不允許什么樣的數(shù)據(jù)包通過(guò)網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。

QoS

QoS，Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠利用各種基礎(chǔ)技術(shù)，為指定的網(wǎng)絡(luò)通信提供更好的服務(wù)能力，是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機(jī)制，是用來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問(wèn)題的一種技術(shù)。

安防項(xiàng)目交換機(jī)選型參考 100臺(tái)200萬(wàn)IPC。

匯聚，核心交換機(jī)推薦配置：28口，背板帶寬192Gbps，包轉(zhuǎn)發(fā)率42Mpps，緩存4.1M。 300臺(tái)200萬(wàn)IPC。三層萬(wàn)兆交換機(jī)，28/56口，背板帶寬256Gbps，包轉(zhuǎn)發(fā)率96Mpps/132Mpps。 500臺(tái)200萬(wàn)IPC。背板帶寬336G/3.36T，包轉(zhuǎn)發(fā)率126Mpps/166Mpps?；蛘弑嘲鍘?98G/5.98T，包轉(zhuǎn)發(fā)率162Mpps/222Mpps。 1000臺(tái)200萬(wàn)IPC。背板帶寬256G，包轉(zhuǎn)發(fā)率156Mpps/216Mpps，或者背板帶寬598G/5.98T，包轉(zhuǎn)發(fā)率222Mpps/342Mpps，或者背板帶寬1.28T，包轉(zhuǎn)發(fā)率960Mpps。（推薦型號(hào)：RG-S5750-24SFP/12GT，RG-S5750C-28SFP4XS-H，RG-S6200-48XS4QXS-S） 2000臺(tái)200萬(wàn)IPC。背板帶寬15.36T/81.48T，包轉(zhuǎn)發(fā)率2880Mpps/28800Mpps。（推薦型號(hào)RG-S7508）

參考資料：

宇視交換機(jī)產(chǎn)品 輕網(wǎng)管交換機(jī) 安防網(wǎng)絡(luò)最大的坑，竟然是交換機(jī)? OSI H3C官網(wǎng) 銳捷官網(wǎng) 交換機(jī)劃分vlan 交換機(jī)性能測(cè)試