低端交換機(jī)技術(shù)走勢(shì)
2019-11-03 10:19:03
供稿：網(wǎng)友
■ 王傳群 從目前以太網(wǎng)交換機(jī)市場(chǎng)的總體情況來(lái)看，百兆交換機(jī)已成為市場(chǎng)主流，千兆交換機(jī)市場(chǎng)份額不斷加大，而十兆交換機(jī)已基本退出了市場(chǎng)。今年以太網(wǎng)交換機(jī)市場(chǎng)很明顯已經(jīng)是千兆交換機(jī)之爭(zhēng)，這是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)成熟的必然結(jié)果。
從具體的技術(shù)走勢(shì)來(lái)看，第三層交換已成為采用Intranet的關(guān)鍵，它將第二層交換機(jī)和第三層路由器兩者的優(yōu)勢(shì)結(jié)合成一個(gè)靈活的解決方案，可在各個(gè)層次提供線(xiàn)速性能。這種集成化的結(jié)構(gòu)還引進(jìn)了策略管理屬性，它不僅使第二層與第三層相互關(guān)聯(lián)起來(lái)，而且還提供流量?jī)?yōu)先化處理、安全以及多種其他靈活功能，如鏈路匯聚、VLAN和Intranet的動(dòng)態(tài)部署。同時(shí)，市場(chǎng)對(duì)交換機(jī)又提出了更高的安全性能要求，由于網(wǎng)絡(luò)安全性能要求的不斷提高，VPN技術(shù)及安全認(rèn)證技術(shù)將被廣泛應(yīng)用。
第三層交換機(jī)分為接口層、交換層和路由層三部分，基本上具有了傳統(tǒng)交換機(jī)的所有功能。以第三層交換機(jī)為準(zhǔn)，交換機(jī)的具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)包括：
● 可編程ASIC
ASIC是專(zhuān)用于優(yōu)化第二層處理的專(zhuān)用集成電路，是當(dāng)今聯(lián)網(wǎng)解決方案的核心，它將多項(xiàng)功能集成在一個(gè)芯片上，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、高可靠性、低電源消耗、更高的性能和成本更低等優(yōu)點(diǎn)。
● 分布式流水線(xiàn)
有了分布式流水線(xiàn)，多個(gè)分布式的轉(zhuǎn)發(fā)引擎能快速地獨(dú)立傳送數(shù)據(jù)包。在流水線(xiàn)中，多個(gè) ASIC芯片同時(shí)處理多個(gè)幀。這種并發(fā)性和流水線(xiàn)可將轉(zhuǎn)發(fā)性能提到一個(gè)新高度，在所有的端口上實(shí)現(xiàn)點(diǎn)播 (Unicast)、廣播 (Broadcast)和組播 (Multicast)的線(xiàn)速性能。
● 動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展的內(nèi)存
對(duì)于先進(jìn)的局域網(wǎng)交換產(chǎn)品，真實(shí)的性能是建立在智能化的存儲(chǔ)器系統(tǒng)之上的。第三層交換機(jī)將存儲(chǔ)器的一部分直接與轉(zhuǎn)發(fā)引擎相關(guān)聯(lián)。增加更多的接口模塊，包括各自的轉(zhuǎn)發(fā)引擎，存儲(chǔ)器也相應(yīng)地?cái)U(kuò)展了。通過(guò)流水線(xiàn)式的 ASIC處理，動(dòng)態(tài)的緩存構(gòu)造增加了內(nèi)存的使用率，系統(tǒng)也能夠處理大的突發(fā)數(shù)據(jù)流而不丟包。
● 先進(jìn)的隊(duì)列機(jī)制
即使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有突出性能，也會(huì)受到其所連接網(wǎng)段上的擁擠帶來(lái)的損害。傳統(tǒng)上，通過(guò)一個(gè)端口的流量必須在只有一個(gè)輸出隊(duì)列的緩存中保存，不論它的優(yōu)先級(jí)是多大，也必須按照先進(jìn)先出的方式被處理。當(dāng)隊(duì)列滿(mǎn)的時(shí)候，任何超出的部分都將被丟棄。此外，當(dāng)隊(duì)列變長(zhǎng)時(shí)，延時(shí)也增加了。這個(gè)特點(diǎn)使得在傳統(tǒng)的以太網(wǎng)上運(yùn)行實(shí)時(shí)的事務(wù)處理及多媒體應(yīng)用變得非常困難。基于這種原因，許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)了新技術(shù)，可在一個(gè)以太網(wǎng)段上提供不同的服務(wù)級(jí)別，同時(shí)提供對(duì)延時(shí)和抖動(dòng)的控制，這樣就引進(jìn)了每個(gè)端口有不同級(jí)別隊(duì)列的機(jī)制。
● 自動(dòng)流量分類(lèi)
有些數(shù)據(jù)流比其他數(shù)據(jù)流更重要。使用自動(dòng)流量分類(lèi)，第三層交換機(jī)可以指示數(shù)據(jù)包流水線(xiàn)區(qū)分用戶(hù)指定的數(shù)據(jù)流，從而實(shí)現(xiàn)低延時(shí)、高優(yōu)先級(jí)傳輸及避免擁塞。
● 智能許可權(quán)控制
第三層交換機(jī)提供多種安全機(jī)制并使用流量分類(lèi)器，管理員可以限制任何被識(shí)別的數(shù)據(jù)流，包括限制對(duì)服務(wù)器的訪(fǎng)問(wèn)及排除無(wú)用的協(xié)議廣播。這一點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域里的突破性進(jìn)展，即提供線(xiàn)速防火墻。
● 動(dòng)態(tài)流量監(jiān)督
流量的分類(lèi)、優(yōu)先化處理以及資源保留使企業(yè)網(wǎng)和 Intranet管理員能將精力集中在更重要的事情上，即傳統(tǒng)的和下一代的應(yīng)用。但有一件事還需要去做，那就是流量監(jiān)督。流量監(jiān)督不能算是一個(gè)策略機(jī)制，因?yàn)樗鼘?shí)際上是一個(gè)保護(hù)機(jī)制。它監(jiān)視流量和網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況，并對(duì)這些情況作出動(dòng)態(tài)的響應(yīng)，以保證所有的網(wǎng)絡(luò)元素（終端用戶(hù)和網(wǎng)絡(luò)本身）都置于控制之下并能最佳運(yùn)行。
為了在擁塞的局域網(wǎng)上進(jìn)行優(yōu)先化處理，許多第三層交換機(jī)使用了IEEE 802.1p的服務(wù)級(jí)別。為了避免擁塞，高性能第三層交換機(jī)甚至采用了更先進(jìn)的技術(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)地監(jiān)視輸出隊(duì)列的大小，以便發(fā)現(xiàn)一個(gè)端口是否將變得擁擠。通過(guò)控制隊(duì)列的大小和擁塞，網(wǎng)絡(luò)可以維持對(duì)延時(shí)敏感的數(shù)據(jù)流所需的極限。
● 可擴(kuò)展的RMON實(shí)現(xiàn)
對(duì)RMON的支持已經(jīng)成為進(jìn)行主動(dòng)和廣泛的網(wǎng)絡(luò)管理一個(gè)不可缺少的組成部分。RFC 1757定義的MIB含有物理層和MAC層的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，RFC 2021定義的RMON 2將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的采集擴(kuò)展至網(wǎng)絡(luò)層以上。
● 向量處理技術(shù)
向量處理技術(shù)用來(lái)加速數(shù)據(jù)幀的處理速度。第三層交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu)不僅在第二層之上增加了第三層的控制能力，而且還增加了多方位的多種向量控制，從而極大加強(qiáng)了向量處理能力。
● 多RISC處理機(jī)
在高可靠性的交換機(jī)中，一個(gè)專(zhuān)門(mén)的高性能 RISC處理機(jī)是絕對(duì)需要的。事實(shí)上，幀處理機(jī)(FP)與向量邏輯的結(jié)合所提供的性能是無(wú)與倫比的。 一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用處理機(jī)(AP)可以輔助FP。像FP一樣，AP也是一個(gè)高性能的 RISC處理機(jī)。AP控制除幀轉(zhuǎn)發(fā)以外的所有操作：高層的橋接和路由，如生成樹(shù)和 OSPF協(xié)議以及SNMP操作和 HTTP操作等。
通過(guò)以上的技術(shù)分析，我們不難看出，高性能、安全性、易用性、可管理性、可堆疊性、服務(wù)質(zhì)量及容錯(cuò)性是當(dāng)前交換機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)。隨著視頻會(huì)議、實(shí)時(shí)組播、網(wǎng)絡(luò)電話(huà)、程控交換及自動(dòng)呼叫轉(zhuǎn)發(fā)等表明多媒體時(shí)代到來(lái)的新一代應(yīng)用的出現(xiàn)，高帶寬、安全性、服務(wù)質(zhì)量及智能化應(yīng)該是新一代交換機(jī)所應(yīng)追求的技術(shù)方向。
摘自《計(jì)算機(jī)世界報(bào)》 第33期
