以太網交換機引入第四代可編程ASIC

2019-11-05 01:35:24

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供稿：網友

　　網絡新型技術，正在推動著新一代以太網技術的應用從主干向邊緣拓展，像要害技術ipv6、MPLS等等。而ASIC（專用集成電路）技術伴隨著網絡的發展逐漸成熟，成為重要的核心技術之一。
　　
　　　　實現全面的網絡級業務治理策略，在很大程度上與實施網絡級安全或路由策略類似：每個交換機都必須參與到策略中來，以實施策略。在安全或路由策略中，采用的機制是基于交換機CPU中實現的控制層面協議，與此不同的是，服務質量（QoS）策略可能不是交換機CPU的任務，除非它使用專用集成電路直接在硬件中實現。
　　
　　　　QoS機制直接涉及調度、標記，直接在數據路徑上丟棄各個分組，因此這些引擎必須在交換機入口或者出口點上以線速操作。在負荷提高時，基于CPU的實現方案不能擴充，它們沒有足夠的靈活性，在每秒千兆位數據速率時，不能支持保持線速所需的逐包決策。在芯片中直接實現先進的業務轉發和疏導功能體現了速度優勢，也正因如此，網絡從基于軟件的實現方案轉向為基于以太網和IP定制的ASIC。極進網絡為此提出了第四代交換機ASIC的概念。
　　
　　　　第一代ASIC從QoS角度看，擁有4個出口隊列，是唯一能夠提供絕對最小帶寬和最大帶寬保障的芯片組。第二代ASIC出口端口數量翻了一番，達到了8個隊列，并提供了直接與QoS隊列捆綁的第一個基于硬件的訪問控制列表。第三代交換機ASIC使用戶能夠以1kbps的精細間隔自由控制應用業務。它提供的其它功能包括：能夠以約定信息速率保障每端口帶寬，支持峰值速率的突發業務，保證經濟高效地利用整個網絡帶寬，而不會損害要害事務型應用。
　　
　　　　現代交換技術的發展經歷了以下歷程：“軟件加CPU”的傳統的路由器實現方法、網絡處理器（NP）、可現場編程門陣列（FPGA）以及交換機專用的大規模集成電路ASIC。“軟件＋CPU”的實現特點是速度慢，但靈活性、拓展性好，如需增加新功能只需改寫軟件。相反，基于ASIC的交換機的特點是性能高，但靈活性、拓展性差，難以增加新功能。為解決這個問題，第四代可編程ASIC技術誕生了。極進首創的可編程ASIC技術不但提供普通ASIC的高性能，同時具有“軟件＋CPU”的靈活性和拓展性，開創了交換技術的新時代。
　　
　　　　以標準編程語言（如C和C＋＋）編寫芯片功能，并編譯和加載到硅片中的可編程ASIC技術，可以讓ASIC在部署后通過更新程序，實現新功能，在保證性能的同時，實現高度靈活性。可編程ASIC提供了類似網絡處理器的編程能力。結果，通過簡單的軟件升級，可以改變微代碼指令，實現新的協議、新的ACL分類或其它增強功能，如更快提供新的服務和更好的互操作性。
　　
　　　　MPLS和IPv6等新協議在“互聯網草案”中定義了許多新功能，而不是使用定義真正協議標準的RFC文件。可編程ASIC和擴展能力是必不可少的，否則，在草案變化以便支持新功能時，芯片組將不能適應這些變化。假如沒有可編程ASIC提供的擴展能力，將要求重新設計ASIC，客戶將不得不等兩年的時間才能使用新功能。而通過可編程ASIC，用戶可以在3～6個月內增加新的協議和功能。
　　
　　　　基于第4代可編程ASIC，新型交換機可以重新配置分組剖析器和分組轉換引擎，從而支持新的協議及以新的方式在某一類業務中封裝另一類業務。分組的封裝和轉換是標準機構里最活躍的領域，也可能是未來幾年中的創新領域。硬件和軟件擴展能力最終可以實現為IPv4、IPv6、多協議標記交換、網絡地址轉換、硬件線速支持，提供可編程分組解析程序，支持對每個分組進行多項查表；提供可編程分組編輯器，實現線速分組轉換或重新格式化，支持靈活的堆棧封裝組合等。極進認為，基于第四代可編程ASIC技術的新型交換機，可以提供基于硬件的路由功能，因此可以把原始路由表裝載到芯片中，在硬件中制訂所有轉發決策。而且，它提供了不間斷故障切換能力，在發生故障時可以切換到另一個同步的交換陣列上。此外，融合趨勢自然而然地導致廣大用戶需要新協議來支持新應用。因此，通過把重點放在與帶寬無關的特點上，如容錯能力、安全性和擴展能力，第四代結構將引導以太網市場發展到新的方向，成功構建下一代網絡。

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