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以太网端口特性 - 速率  

2013-04-23 15:37:40|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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目前市面上常见的以太网产品端口的速率是1000Mbps(千兆以太网)和100Mbps(百兆以太网),当然这些产品也支持老的10Mbps(十兆以太网)速率。近年来,随着局域网的带宽需求越来越高,10Gbps(也就是俗称的“万兆”)的速率也逐渐兴起,在一些高端以太网产品上成为了必备的配置。这些速率中,bps指的是bits per second,即“比特每秒”,所以1000Mbps指的是1000M比特每秒的传输速率,也就是10亿比特每秒。

以太网是以“恒定速率”传输的,即千兆以太网的传输速率固定为1000Mbps,但这并不是说以太网每时每刻都以这么快的速率在传输有效数据,事实上,大部分时候网络的有效传输速率都不可能达到1000Mbps,在数据传输需求很低的时候,网线上传输的是“空闲码”,但是码率仍然是1000Mbps。

以太网的传输是以“数据包”为单位的,那么这些速率对应的数据包传输速度最大能达到多少呢?

在以太网设备的产品规格说明中,一般会有如下的表述:

10Base-T: 14881pps/端口
100Base-TX: 148810pps/端口
1000Base-T: 1488095pps/端口

这里,10Base-T、100Base-TX、1000Base-T分别指的是10Mbps, 100Mbps, 1000Mbps的速率标准,pps指的是packets per second,即“数据包每秒”。以千兆以太网为例,为什么每端口的传输速率是1488095pps呢?

我们知道,以太网的传输是以数据包为单位的,一般数据包的长度是64字节至1518字节。每个数据包传输前,需要先传输8个字节的前导码;而每个数据包传输完成后,传输下一个数据包之前,需要插入至少12个字节的包间隔。如果我们将以太网上的所有数据看成一列客运火车,每个数据包就是车厢中的座位,前导码则是每节车厢前部的洗手间,包间隔就是两节车厢之间的连接空隙。如下面这样:

...[<前导码><数据包>] <包间隔>[<前导码><数据包>]<包间隔>[<前导码><数据包>]<包间隔>...

这样,以64字节长的数据包为例,每个数据包需要占用的字节数为8 + 64 + 12 = 84字节,即672比特。千兆以太网每秒传输1000,000,000比特,则每秒可传输的64字节数据包数为1000,000,000 / 672 = 1488095.24个,这就是1488095pps的由来。百兆以太网和十兆以太网可依此类推。

通过上面的推理,可以得出如下结论:

  • 以太网每秒传输的最大数据包数量跟数据包的长度是相关的,包长越长,则每秒传输的数据包数量越少。
  • 因为前导码和包间隔这些“无效数据”的长度是一定的,所以包长越长,单位时间内传输的“无效数据”越少,总体来说传输的“有效数据”越多。
  • 包长越短,传输的延迟越短,在有效数据量不大,但是需要保证时效性的情况下,采用短数据包传输是更优的选择。
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