核心交換機設計技術的發展方向

2019-11-05 02:06:56

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　　核心交換機的設計技術將何去何從？在現代網絡規模不斷擴張、應用飛速發展的網絡環境中，核心交換機設計技術的發展方向呈現出與應用緊密結合的發展趨勢：安全與穩定成為網絡的基礎，業務支持能力與數據處理性能并駕齊驅！
　　
　　NP+ASIC的設計體系

　　交換機的設計體系對于交換機而言是最為基礎和最為重要的，它極大地決定了交換機的處理能力和業務支持能力，目前，構成交換機設計體系的幾種常用可行技術分別如下：
　　
　　1、通用CPU
　　
　　通用CPU的優點是功能易擴展，理論上可以實現任何網絡功能，但缺點是性能低下，所以，在交換機的設計模型中通用CPU一般僅用于網絡設備的控制和治理。
　　
　　2、ASIC芯片
　　
　　ASIC芯片可以使用硬件方式實現性能極高的多種常用網絡功能，單顆芯片就可以實現幾百兆PPS以上的處理能力。但ASIC芯片一旦開發完畢就很難繼續擴展其他應用了，新功能的添加需要芯片研發公司花費較長開發周期。所以，ASIC芯片最適合應用于處理網絡中的各種成熟傳統功能。
　　
　　3、FPGA現場可編程門陣列
　　
　　FPGA是可以反復地編程、擦除、使用以及在外圍電路不動的情況下用不同軟件就可實現不同功能的一種門陣列芯片。但可惜的是，FPGA由于技術的限制，發展至今其處理能力還是非常有限的，造成了FPGA無法很好地同時處理多種協議。
　　
　　4、NP（網絡處理器）
　　
　　NP保留了ASIC高性能處理數據的特性，同時，NP通過眾多并行運轉的微碼處理器，能夠通過微碼編程進行復雜的多業務擴展。
　　
　　NP技術的不足是網絡廠商使用NP進行產品設計時需要投入大量的相關開發人員，同時NP的性能和ASIC相比依然還存在一些差距。
　　
　　無疑，通過對幾種設計體系技術的分析可以看出，使用NP+ASIC的體系設計方式是最為完美的選擇。NP接近ASIC的高效特性又保障了多業務提供的高性能，依然保持了核心交換機對于強大處理能力的需求；成為了目前核心交換機設計中最為重要的發展方向。
　　
　　數據平面、控制平面和治理平面
　　
　　完全分離
　　交換機的基本工作是處理不同接口上各種類型的數據，對于數據處理過程中各種具體的處理轉發過程，例如L2/L3/ACL/QoS/組播/安全防護等各種網絡功能的具體執行，都劃分為交換機的數據平面；而控制平面用于控制各種網絡協議的運行，例如控制OSPF、ARP、STP等協議的正常運行；至于治理平面的功能是提供給網絡治理人員使用Telnet、Web、SSH、SNMP、RMON等方式治理設備的各種治理接口。
　　
　　為什么需要對數據平面、控制平面和治理平面進行相互的分離呢？
　　
　　假設這幾個平面不進行任何的分離，數據平面和控制、治理平面使用共用的主機資源，那結果顯而易見的是，在大數據流量、復雜應用環境下數據平面由于承擔著繁重的日常任務將可能消耗絕大部分資源，這對于整個交換機系統無疑是災難性的，所以數據平面需要嚴格地與控制平面、治理平面進行分離。
　　
　　通過采用數據平面、控制平面、治理平面相互分離的結構模型，保證了大量的數據處理不影響治理和控制，而在路由和環境復雜條件下，控制平面不影響治理平面，高度保證了系統安全穩定性。

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