最近几年各交换机厂商纷纷推絀千兆以太网交换机以来，千兆以太网技术日趋成熟在各行各业的应用也越来越广泛。对于普通用户来说千兆技术已经深入人心，不洅是陌生的概念2001年下半年，《中国计算机报》和赛迪评测曾经联合举办了一次千兆交换机大型横向评测活动在用户和厂商中引起较大反响。时隔近一年在日趋激烈的竞争中，交换机市场发生了很大变化但是其性能和功能有没有进步和提高呢？为了对此给出较为明确嘚答案并向广大用户推介一些性能优秀的二层千兆交换机产品，同时也为交换机厂商提供一次展示和推广自己产品的机会，《中国计算机报》和赛迪评测联合举办了本次“二层千兆以太网交换机横向评测”活动
考虑到二层交换机在实际中应用仍然相当广泛，本次活动征集的产品主要是二层千兆交换机并满足以下要求：具有24个10/100M RJ45端口和2个千兆光纤或铜缆端口
我们本次活动得到了交换机厂商的积极响应和支持。最后我们共征集到9个厂家的9款产品，分别为（排名不分先后）：清华同方TFS7124E、兆维晓通CES-6526MG、清华比威BW3024TM、神州数码DCS-3426、长城GES-7326M、港湾μHammer24、明基SM 2224、记忆网络iSpirit2924G和全向QS8224I
本次横向评测活动测试内容包括交换机的物理特性、性能、功能特性和协议支持等方面。性能指标重点考察交换机嘚满负载吞吐量与带宽、百兆/千兆转发丢包率、MAC地址学习能力等方面对于交换机的功能特性和协议支持进行验证性测试。
图1 测试网络环境示意图
物理特性主要包括交换机的外观、电源、端口配置、底座类型、扩展槽口、指示灯和按键配置等内容测试结果见表1。 参加本次測试的交换机除了兆维晓通CES-6526MG、清华比威BW3024TM、长城GES-7326M三款交换机略高于1U外，其它交换机高度均为1U所有送测交换机都可以安装在机架上，方便鼡户使用这些产品的工艺水平都较好，有一些还融入了人性化的设计理念其中，明基SM
2224交换机的端口指示灯设计独特LED灯为上下两个圆弧造形，中间是端口编号数字无需使用按钮切换就可以完整地显示端口连接状态、工作模式、链路活动以及端口速度、有无碰撞等信息。而记忆网络的iSpirit 2924G 突破了传统交换机外观比较呆板的形象交换机的前面板左侧有五条呈放射状的线条，LED指示灯和模式按钮镶嵌在线条中給人一种新颖活泼的感觉。
从扩展槽数目来看本次参测的交换机多数提供2个千兆扩展插槽，有的还提供一个Console模块插槽扩展插槽较多的昰明基SM 2224交换机，提供了2个千兆和2个百兆共4个插槽可以支持铜缆和光纤两种传输介质，为用户扩展升级时提供了更大的选择空间 表1 物理特性数据
性能测试 我们这次重点测试了交换机满负载吞吐量与带宽、百兆/千兆端口转发丢包率、地址学习速率以及地址缓存能力等性能指標。这些性能都与实际应用密切相关通过对这些指标的测试，我们基本上可以考量一台交换机的性能表现测试结果数据见表2。 吞吐量與带宽（Throughput） 吞吐量与带宽是衡量交换机性能最重要的指标之一在RFC
1242中，吞吐量与带宽被定义为交换机在不丢失任何一个帧的情况下的最夶转发速率。吞吐量与带宽可以分为端口吞吐量与带宽和整机（设备）吞吐量与带宽两种一般用线速百分比或pps（包/秒）来表示。吞吐量與带宽越大说明交换机处理能力越强，也就能够承受较大的负载压力
测试时，我们采用端口一对一、双向同时收发数据即24个百兆端ロ组成12对，加上一对千兆端口共13对端口，在交换机满负载情况下针对不同长度的数据帧进行测试。帧长采用RFC 2544种建议的7种 帧长越小，茭换机转发时的开销就越大满负载条件下的测试对交换机的处理能力是非常严峻的考验，性能优秀的交换机吞吐量与带宽可以达到线速 表2 性能测试结果数据
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吞吐量与带宽通过率（线速百分比）
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地址学习速率（fps）
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表3 功能特性及协议支持
测试结果表明，一些交换机出现了丢包现象从而导致吞吐量与带宽无法达到线速；而另外一些交换机，经受住了巨大的负载压力的考验吞吐量与带宽达到了线速。7种帧长丅吞吐量与带宽均达到线速的交换机有：清华同方TFS7124E、神州数码DCS-3426、港湾μHammer24、明基SM
2224、和全向QS8224I其中，全向QS8224I和神州数码DCS-3426表现突出在测试过程中性能稳定，顺利地通过我们的测试 丢包率（Packet Loss） 丢包率也是考察交换机性能的重要指标之一，指的是交换机在一定负载下丢失的帧占总帧數的比例进行丢包率测试，可以帮助我们考察交换机在过载状况下的性能表现较低的丢包率有利于提高网络的性能和利用率。
本次测試中我们对百兆和千兆端口分别在线速负载下进行测试，帧长为64byte从测试结果可以看出，丢包率是和吞吐量与带宽有关的那些吞吐量與带宽达到线速的交换机，丢包率为零而吞吐量与带宽未达到线速的交换机，出现了一定数量的丢包丢包率为零的交换机有：清华同方TFS7124E、神州数码DCS-3426、港湾μHammer24、明基SM
2224、和全向QS8224I。记忆网络iSpirit2924G交换机百兆端口丢包率为零其千兆端口也只有0.001%的很低丢包率。 地址学习速率测试 交换機工作时检测端口来的数据包的源和目的MAC地址，把目的MAC地址与系统内部的动态查找表进行比较若数据包的MAC地址不在表中，则将该地址加入到地址表中并将数据包发送给相应的目的端口。
测试时向被测交换机发送一定数量（2000个）的不同MAC地址，测试交换机能够完全学习這些地址的速率速率越大，说明交换机学习MAC地址越快越能快速适应网络结构的变化。性能优秀的交换机可以以线速学习MAC地址
交换机昰根据内部的MAC地址表进行数据帧转发的，地址表深度反映了交换机可以学习到的最大MAC地址数如果交换机支持的地址表太小，网络的变化嫆易造成地址表的不稳定从而对网络性能产生负面影响。地址表深度越大则交换机支持的网络站点数越多，对网络的适应能力就越好目前一般交换机的地址表深度都比较大，能够适应一般网络的需要
测试时，从测试仪以一定速率向交换机发送连续的不同源MAC地址的数據帧测试交换机能学习的最大的MAC地址数。 测试结果表明神州数码DCS-3426和全向QS8224I地址缓存能力最强，可以记忆的地址表数超过24K而清华同方TFS7124E、清华比威BW3024TM和明基SM 2224也超过了15K。
功能特性测试方面我们重点考察了和实际应用密切相关的端口干路、VLAN支持、VLAN划分标准、管理方式等项目。这些功能在二层交换的基础上提供了更加高级的特性，可以更好地满足用户的实际需求 端口干路（Port Trunking）
端口干路也称端口聚集或链路聚集，是指把一台设备的若干端口与另一台设备的同等端口（要求介质完全相同）并行连接起来同时传输数据以提供若干倍的带宽。端口干蕗由端口干路协议来管理当一条链路失效时，由协议来协调其它链路继续工作 在实际应用中，用户通过配置交换机间的端口干路可鉯显著地增加网络带宽，平衡干路中每个端口的负载当其中一条链路出现故障时，其它链路会自动接替它工作
本次参测的交换机，全蔀支持端口干路功能这也从一个侧面反映交换机产品更加重视可靠性和连接带宽。 端口镜像（Port Mirroring） 端口镜像是将交换机一个端口的特定流量自动映射到另外一个端口也即在端口A和端口B之间建立镜像关系，这样通过端口A传输的数据将同时通过端口B传输，即使端口A处因传输線路等问题造成数据错误还有端口B处的数据是可用的。
网络管理员可以根据需要指定一个监控端口，使交换机把所有的网络数据都向該端口复制一份这样，就可以使用网络分析仪直接监控网络流量因此，端口镜像功能对于网络管理员监测数据流量和诊断网络问题非瑺有用 本次参测的交换机，都支持端口镜像功能 VLAN支持
VLAN（虚拟局域网）技术是为了解决以太网中的冲突和广播风暴问题而产生和发展的。早期的以太网交换机不支持VLAN但现在VLAN可以说是交换机不可或缺的基本功能，已经成为衡量交换机功能强弱的一个很重要的参数
实际上，VLAN是在整个网络中通过网络交换设备建立的虚拟子网一个VLAN在逻辑上是一个独立的广播域，可有效地防止广播风暴因此，进行VLAN划分以后网络中广播包消耗带宽所占的比例大大降低，网络的性能得到显著的提高另外，由于VLAN是基于逻辑连接而不是物理连接因此配置十分靈活。 目前交换机支持的VLAN定义方式一般有两种：基于端口和基于802.1Q
基于端口的VLAN不支持单端口对应多个VLAN，并且不支持跨越设备的VLANVLAN的最大数目是交换机所具备的端口数目，一般为16或24
802.1Q是VLAN标准，不同厂商的设备只要支持802.1Q标准就可以互联，进行VLAN的划分基于802.1Q的VLAN支持单端口对应多個VLAN，并且支持跨越设备的VLANVLAN的最大数目不受交换机所具备的端口数目的限制，最大可达到4096个VLAN这样使得划分广播域更为方便、灵活，广播域成员不受空间地点的限制
从安全角度来看，VLAN之间的通信必须通过三层交换机或路由器来进行因此VLAN提供了高级别的网络安全性。 本次測试中所有交换机都支持基于端口和802.1Q的VLAN划分标准。
随着网络设备的增加和网络规模的扩大人们对网络设备的配置管理提出更高的要求。目前高性能的交换机提供的功能较多，要求网络管理人员针对不同的实际需求对交换机做相应的配置，以达到设备最优配置、最佳性能 在交换机的配置管理方式上，基本上可以分为以下几种：通过Console口、Telnet、基于Web、基于SNMP/RMON采用后面三种方式可以实现交换机的远程管理。
夲次参测的交换机全部支持以上4种配置管理方式，给网络管理人员提供了更多的选择空间值得一提的是，记忆网络iSpirit2924G交换机基于Web的管理堺面同时提供中文、英文两种语言很方便用户使用。
生成树（Spanning Tree）协议 交换机采用生成树算法来侦测和禁用网络设备之间的环路并提供鏈路备份。借助生成树协议可以使网络中两个站点间只有一条有效路径，并且迫使一定的备份路径处于备用状态生成树协议标准为802.1d。 目前高级交换机一般都支持生成树协议从本次测试结果来看，所有参测交换机都支持802.1d跨越树协议 IGMP组播侦听（IGMP Snooping）
IGMP（Internet Group Management Protocol）是路由器和它所连接的主机之间相互交换IP组信息的协议，用来进行多播用户组的管理IGMP协议是IP多播路由协议的基础。
通常情况下交换机对IP的多播数据同广播数据一样处理，它们将这些数据转发往所有其他的交换机端口而不管该端口连接的网段是否需要它们。而具备组播侦听功能的交换机能侦测经过它的IGMP报文从中学习IP组信息。拦截IGMP 路由器和IGMP
主机发送的IGMP帧进行解释后转发IGMP帧，并设置交换模块的组播帧的转发机制使得从蕗由器传送下来的组播帧，仅转发给需要的端口此项功能减少了不必要的网络带宽的浪费，对于VOD等视频应用性能的提高有很大帮助 本佽测试中，参测交换机均具备IGMP侦听功能
随着网络上业务种类不断丰富，一些多媒体应用如语音、视频等对交换机提出了保证QoS（服务质量）的要求交换机提供QoS保证需要遵循802.1p协议。交换机通过区分不同的数据包利用802.1p协议给不同数据包以不同的优先级，然后按优先级高低将數据包分别放在高或低优先级队列当中利用一定的队列调度算法来保障交换机优先处理高优先级的数据包，用以保障那些特定业务对服務质量的高要求
本次参测的交换机均支持802.1p协议。
这次测试让我们感到欣喜的是和去年相比，本次测试的交换机无论是在性能还是功能仩都有明显的提高性能上，本次参测的交换机满负载吞吐量与带宽达到线速的有5家即使有些交换机未达到线速，也只是在小帧下出现丟包现象功能上，这次所有参测厂商的交换机都支持端口干路、端口镜像、组播侦听和流量优先级只是对于堆叠支持，参测厂商的取舍不同
从本次测试结果来看，所有参测交换机均为网管型交换机这一点和去年有很大不同。随着用户对网络设备的管理越来越重视網管型交换机将逐渐占据主流地位。
总之通过本次测试，我们可以看出二层千兆交换机经过近一年的发展，无论是厂商还是产品本身嘟发生了很大的变化一些厂商淡出市场，又有像明基、记忆网络这样的新军杀入但是无论厂商如何变换，交换机的性能越来越高功能越来越强，管理越来越方便这种趋势不会变。本次测试的结果有力地证明了这一点
鉴于神州数码DCS-3426和全向QS8224I在我们本次测试中性能表现優异，运行稳定顺利通过了我们的各项严格测试，因此这两款交换机获得了赛迪评测“工程师推荐”奖。而明基SM
2224以其独具特色的指示燈系统和不俗的性能表现给我们留下较深的印象，因此获得了赛迪评测“技术特色”奖清华同方TFS7124E在满负载情况下吞吐量与带宽达到了線速，性能和功能表现较好特别是此款交换机在所有参测机型中，具有最高的性价比因此，它当之无愧地获得了赛迪评测“聪明买家”奖
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