Todo administrador de red desea el Switch más rápido, aquel que no genere “cuellos de botella”. A continuación tratamos de dar una explicación de qué es el Backplane en un switch Ethernet y cómo entender la capacidad de un Switch en Mpps (Millones de Paquetes por Segundo) y Gbps (Gigabits por Segundo)
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¿Qué Es El Backplane?
El backplane o, tarjeta backplane, es el circuito que crea la conectividad entre los diferentes módulos de un Switch o Conmutador de Paquetes. Por ejemplo, asumiendo que se tiene un switch de 3 módulos de 8 puertos se tienen en total 24 puertos. El bus de datos al que se conectan esos 3 módulos es el Backplane.
Hay 2 tipos de Backplane: Activo y Pasivo.
El Backplane Activo incluye cierta “capacidad de cómputo” entre los módulos.
El Backplane Pasivo generalmente solo conecta físicamente los módulos sin procesamiento intermedio. por lo cual tienden a tener un mejor desempeño y más confiabilidad puesto evitando más partes susceptibles a falla.
Medir la capacidad del Backplane o su “ancho de banda” o “ancho de canal” es importante ya que nos dará noción de la capacidad general de un switch. Por ejemplo: Si tenemos un switch de 24 puertos y cada puerto es de 1 Gbps (Gigabit por segundo) de velocidad y el fabricante en sus especificaciones dice tener una capacidad de Backplane de 10 Gbps esto quiere decir que podrías usar solo hasta 10 de los 24 puertos a 1 Gbps sin exceder la capacidad de Backplane.
Blocking Backplane Y Non-Blocking Backplanes
El Non-blocking Backplane (No Bloqueante) sería un switch capaz de proveer el ancho de banda completo de la suma de todos sus puertos simultáneamente en transmisión y recepción.
El Blocking Backplane es un switch que ofrece una capacidad menor que la suma de toda la capacidad de sus puertos individuales de forma simultánea.
Volviendo al ejemplo de un switch de 24 puertos donde cada puerto tiene capacidad de 1Gbps (Gigabit por segundo) para ser un switch Non-blocking, ¿debería tener entonces una Capacidad de Backplane de 24 Gbps correcto?
De hecho debería tener una capacidad de 48 Gbps. Lo anterior debido a que normalmente se define la capacidad de Backplane en términos solo de transmisión Tx o de recepción Rx, así que si el switch tuviera un Backplane de 24Gbps haría referencia a que es capaz de tener 24 puertos a 1Gbps todos recibiendo o todos transmitiendo pero no transmitiendo y recibiendo a 1Gbps simultáneamente.
Así que deberíamos estimar el doble de ancho de banda que la suma de los puertos para tener una capacidad total equivalente Non Blocking.
Si pensamos en un switch con puertos de 1Gbps para usuarios o teléfonos IP, difícilmente estarán ocupando la máxima capacidad de un switch puesto que sus requerimientos son esporádicos y no siempre son de transmisión y recepción al mismo tiempo. Pero si hablamos de un Switch Core, que recibe conexiones de otros switch que a su vez reciben conexiones de otro switch en cascada entonces sí que podemos imaginar un switch siendo exigido a su máxima capacidad y ahí la importancia que sean Non-Blocking éste tipo de switches / conmutadores de paquetes.
¿Qué significa ” Mpps ” en un Switch Ethernet?
Mpps (Millones de paquetes por segundo). Mpps se usa comúnmente para medir el rendimiento de los Switches / Conmutadores de paquetes. Por lo general el “paquete” cuando hablamos de paquetes por segundo es de 64 bytes + encabezados, que es el paquete ethernet más pequeño posible, pero hay que tener en cuenta que podría haber variaciones si un fabricante en su ficha técnica considera paquetes mayores al hablar de mpps.
¿Qué es el Forwarding Rate en un Switch Ethernet?
Forwarding rate o tasa de reenvío. El “forwarding rate” es la máxima tasa de reenvío en Millones de paquetes por segundo o Mpps.
¿Qué significa Oversubscription en un Switch Ethernet?
Oversubscription. Podríamos llamarlo en español como “Sobre venta”. Implica que la capacidad máxima teórica de un Switch / Conmutador es superior a la real. Esto es notorio sobre todo con switches de agregación o distribución, o como en el ejemplo de un switch blocking. Implica que básicamente el switch quedó corto en capacidades o que podría estar siendo atacado por un DDoS que lo está llevando a su límite.
¿Qué significa Fabric Bandwidth en un Switch Ethernet?
Fabric bandwidth. Es otro término usado para referirse a la “Capacidad de Backplane” o “Ancho de banda de Backplane”
¿Qué relación hay entre Gbps y Mpps?
Sabiendo que no hay un estándar claro para definir el tamaño de un paquete ¿cómo podríamos relacionar bits vs paquetes? Es un poco como la capacidad de carga de un elevador, los Mpps (Millones de paquetes por segundo) serían como el número de personas que soporta un elevador, por ejemplo 8 personas. Pero el elevador también dice que el máximo peso soportado es de 640 kilogramos que serían como los Gbps (Gigabits por segundo). Esto implicaría que están calculando que el elevador soportaría hasta 8 personas de 80 kilos cada una. Pero ahí hay margen, podrían ser más personas de menor peso, pero es más fácil saber que 8 personas es el número seguro incluso por el espacio que ocupan.
Lo cierto es que es mucho mejor tener ambos datos a la mano (Gbps y Mpps) para tener una mejor percepción del troughput.
Hagamos un ejercicio de conversión, considerando un paquete promedio de 64 bytes podríamos generar un cálculo rápido. (Importante: No pierdas de vista que cada fabricante podría considerar diferentes tamaños de paquetes).
Un cálculo estimado para convertir Gbps (Giga bits por segundo) a Mpps (Millones de paquetes por segundo) podría ser el siguiente:
- Primero convertir de bits a bytes (1 byte = 8 bits): 1,000,000,000 bits/8 = 125,000,000 bytes.
- Calculando el total de bytes por paquete (asumiendo 1 paquete= 64 bytes + cabeceras): Un paquete ethernet= 64 byte + 8 byte de cabeceras + 12 byte de intervalos de trama = 84 bytes por trama
- Convirtiendo de bytes a paquetes: Así 125,000,000 bytes /84 bytes = 1,488,095 paquetes por segundo ó 1.488Mpps (Millones de paquetes por segundo).
Con éste cálculo general se podría estimar entonces que 14.88 Mpps equivaldría a un estimado de 10 Gbps, 148.8 Mpps equivaldría a 100 Gbps y así ya tenemos una idea aproximada de la relación.
Conclusiones:
Tener la información de la capacidad del Backplane de un switch así como el dato de Gbps y Mpps nos puede dar una idea del desempeño que podríamos esperar.
Actualmente los fabricantes buscan ya tener una capacidad en promedio equivalente al número de puertos que contienen sumando sus velocidades, te podría ser de utilidad nuestra tabla comparativa de Switches Ethernet donde comparamos características y desempeño entre diferentes marcas y modelos.
Esperamos también que conocer estos datos te ayude a elegir el switch más conveniente según la función que se le asignará.
¿Deseas conocer más? En ITA Tech somos especialistas en Diseño de Redes Ethernet.
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