四種交換機體系結構的比較詳細分析

2019-11-05 01:31:46

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供稿：網友

　　處理性能是用戶在選擇核心交換機時最為關注的一點。同時，由于用戶的網絡環境紛繁多樣，總處在不斷的發展和變化之中。如何應對未來的發展和變化？如何應對用戶多種不同環境的挑戰？這些都對核心交換機靈活支持各種不同的業務提出了挑戰，業務按需疊加的能力成為必然，同時，業務的疊加不應影響核心交換機的處理性能，也就是在設計時應該考慮到業務和性能并重的要求。
　　
　　針對這種情況，業內采取了NP+ASIC的設計方式，這種體系結構完美地滿足了強大處理能力、業務按需疊加、業務和性能并重的現代核心交換機設計需求，成為目前核心交換機設計中最為重要的發展方向。
　　
　　交換機的體系結構在很大程度上決定了其處理能力和業務支持能力。目前，業內主要有以下幾種常用的技術：
　　
　　1 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，在交換機的體系結構設計中，通用CPU一般僅用于網絡設備的控制和治理。
　　
　　2 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MPPS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芯片最合適應用于處理網絡中的各種成熟傳統功能。
　　
　　3 FPGA是可以反復編程、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，可以在一定程度上靈活地擴展業務處理類型。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（今年6月份業界推出了10G處理能力的FPGA，但還未得到大規模的成熟應用），造成了FPGA無法很好地同時處理多種協議，不能滿足地勝任復雜業務擴展。所以，在交換機體系結構中，FPGA一般僅應用于少量簡單協議的擴展。
　　
　　4 NP網絡處理器內部由若干個微碼處理器和若干硬件協處理器組成。近幾年，NP技術得到了長足的發展，使得NP保留了ASIC高性能處理數據的特性（2002年業界就出現了10G的NP產品，現在業界還出現了少量的40G處理能力的NP產品）。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，各廠家的NP需要統一標準，無法進行開發經驗的復制，同時NP的性能和ASIC相比依然還存在一些差距，所以NP網絡處理器被應用于高端網絡產品復雜的多業務擴展，但并不用于網絡傳統功能的實現。
　　
　　無疑，通過對幾種體系設計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。使用ASIC芯片高速處理各種傳統的業務，如二層交換、三層路由、ACL、QoS以及組播處理等等，滿足核心交換機對于交換機處理性能的需求；而利用NP實現各種非傳統或未成熟的業務，根據需要靈活支持ipV6、Load Balancing、VPN、NAT、IDS、策略路由、MPLS、防火墻等多種業務功能，滿足核心交換機對于業務按需疊加的需求；同時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。

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