交换技术发展趋势

交换机技术发展趋势锐捷网络刘向东18611750480以太网交换机的发展简史核心交换机的新发展锐捷核心交换机简介汇报提纲以太网接口技术发展事件1973年Xerox公司提出并实现以太网技术1980年DIX发布10M以太网标准1983年IEEE通过802.3标准1995年IEEE通过100BASE-T快速以太网标准1998年IEEE通过千兆以太网标准2003年IEEE通过802.3ae10GE标准以太网FEGE10GE以太网交换机的成功以太网VS令牌环：从20世纪80年代后期至今，办公局域网几乎被以太网交换机所垄断，LAN即以太网。令牌环现在已经很少见了。以太网VSATM：从2000年起，以太网基本成为城域网宽带接入的主力，ATM接入网络发展缓慢。三层流Cache转发技术：使得以太网交换机从二层走向了三层，进入IP领域，由于流cache技术成本很低，三层交换机对路由器的成本优势明显，在2000年至2002年，三层交换机全面进入宽带城域网汇聚层，在很多地方甚至覆盖到城域网核心层。不论是80年代的发展，90年代的局域网垄断位置和2000年的城域网拓展，以太网交换机的成功因素都在于：简单易用、高带宽、低成本。以太网交换机面临的挑战三层流Cache转发技术：2003年波及全球的网络病毒，成为传统以太网交换机的流cache转发技术的终结者。在大网上的流cache转发的三层交换机，在遭受网络病毒攻击后，都中断了转发业务，甚至瘫机。二层网络VS路由网络：全以太城域网构成了一个巨大的二层网络，在宽带用户激增的情况下，网络变得不可控制。伴随着2003年下半年启动的城域网改造，各地的城域网逐渐演进为路由网络。MPLSVPN业务：传统的交换机只能接入用户，不能提供更多的新型增值业务，例如：MPLSVPN。通过交换机上打一个MPLS业务补丁的方式，其集中式处理的业务性能瓶颈和较差的服务品质会成为业务发展瓶颈，使得价值客户更加不信任IP网络。在促使价值客户转向宽带网络过程中，以太网交换机如何实现良好的三层转发，并提供MPLSVPN业务，是新时期交换机面临的重要挑战。以太网交换机发展历史的启示大容量、高带宽低成本设计逐步发展新业务成本与发展取得平衡以太网交换机的发展简史核心交换机的新发展交换体系结构的演进转发方式的改进MPLSVPN分布式转发核心交换机的未来之路汇报提纲高端交换机的体系结构演进高端交换机发展历程中，出现了五种交换网络形式：共享总线环形交换共享内存Crossbar分布式Crossbar＋共享内存总线式总线交换是最古老的一种数据交换方式，这种方式的主要特点是没有专门的交换网芯片，通过共享背板总线进行各线卡之间的数据传递，各线卡分时占用背板总线；结构和技术比较简单，但交换容量受背板总线带宽限制，无法构建大容量系统，并且随着背板总线带宽的增加，码流的同步控制也成为一大瓶颈；目前采用这种交换方式的系统交换容量一般小于32G，并且一般都是有阻塞的系统。这种交换形式在一些老机型上仍有使用，新的系统不会采用这种交换形式。这种交换形式将逐渐被淘汰环形交换环形交换实质上仍然是一种总线交换方式，改进点就是将总线移到了芯片中，而不是在背板上；带宽有所提高，但是没有根本改善；采用这种交换方式的系统容量在32G-64G之间，一般来讲都是有阻塞的系统；这种交换形式也将逐渐被淘汰。节点D节点C节点B节点A节点D节点C节点B节点ACrossbar交换矩阵Port0RPort1RPort11RPort2RPort0TPort1TPort11TArbiter0000000000011000000000000110仲裁交换矩阵控制矩阵Port0RPort1RPort11RPort2RPort0TPort1TPort11TArbiterArbiter0000000000011000000000000110仲裁交换矩阵控制矩阵Crossbar交换网采用矩阵结构实现无阻塞交换，在交换网内部没有带宽瓶颈，不会因为带宽资源不够而产生阻塞；Crossbar交换网的扩展能力非常强，交换容量可以做的很大，目前单颗芯片交换容量在256G－700G之间。共享内存共享内存交换与上述交换方式有本质不同，是一种全新的交换方式,其优点是支持大量突发数据缓冲RAMPortPortPortPortPortPortRAMPortPortPortPortPortPort演进：分布Crossbar+共享内存分布式Crossbar＋共享内存的体系结构是核心交换机设计的发展方向，保证了现在的网络核心能支撑未来海量的数据交换和灵活的多业务支持需求除了交换网板采用了Crossbar架构之外，在每个业务板上也采用了Crossbar+共享缓存的架构在业务板上采用共享内存可以很好地解决了对突发流量的吸收问题，在业务板和交换网板之间采用Crossbar方式以提高交换容量和端口密度以太网交换机的发展简史核心交换机的新发展交换体系结构的演进转发方式的改进MPLSVPN分布式转发核心交换机的未来之路汇报提纲2000年三层交换机的概念SiSiSiSi＋＝三层交换机=L2交换机+小三层的帽子。（2000年）帽子（小三层转发)身体(Vlan交换机)流Cache转发技术成功的原因路由学习路由更新信息路由表首包查精确匹配路由L3CPU流Cache表报文后续包L3接口板流Cache表后续包L3接口板流Cache表后续包L3接口板首包首包首包ASIC算法简单成本低廉，是流cache技术在2000-2001成功的关键。2000-2001年城域网络处于开拓期，接近局域网的要求，尚未进入精耕细作的经营阶段，是流Cache技术存在的前提。•流Cache精确匹配表构成：源IP地址、目的IP地址、出接口。•首包利用CPU处理，CPU将结果下发Cache表，后续包通过硬件查表方式实现线速转发。•流Cache转发机制ASIC实现成本低（硬件逻辑设计、工艺等方面），对CPU的处理能力要求也不高，因而进一步降低了成本。流Cache转发技术缺陷路由学习路由更新信息路由表首包查精确匹配路由L3CPU流Cache表报文后续包L3接口板传统的L3使用流Cache技术转发，在网络蠕虫病毒的攻击时（病毒报文流量不断扫描目的IP地址，即病毒报文每包都是新地址，因此每个病毒报文都会上L3CPU查找路由表），L3CPU被巨大病毒流量堵死，L3接口板发生流Cache表溢出，造成网速急剧下降、用户断线、无法上网等现象，严重的情况下流cacheL3崩溃。案例1：2001年7月19－20日爆发的全球范围的红色代码病毒，13小时内使得全球30多个运营商局部网络瘫痪案例2：2003年8月12---25日爆发冲击波网络蠕虫病毒，在国内造成上万个局域网瘫痪，大量基于流Cache技术进行三层转发的L3崩溃流Cache表后续包L3接口板流Cache表后续包L3接口板首包首包首包高品质核心交换机的最长匹配路由转发机制路由学习路由表S8500主控最长匹配路由表报文所有包S8500接口板路由更新信息随着相关技术的突破，最长匹配路由转发技术与实现成本也在取得平衡，虽然成本还没有降到流Cache转发芯片的程度，但是一些具备远瞻性的核心交换机设计，开始采用最长匹配路由技术。高品质的核心交换机三层交换机的转发引擎天然支持最长匹配路由查找算法，三层转发特性不再是一个可有可无的帽子，而是其身体内部的一个功能。以太网交换机的发展简史核心交换机的新发展交换体系结构的演进转发方式的改进MPLSVPN分布式转发锐捷核心交换机简介汇报提纲2001年交换机网络实现MPLSVPN的方法骨干网大客户增加一个路由器来处理MPLSVPN报文由于传统交换机不支持MPLSVPN，只能新加一个路由器，提供MPLSVPN。由于集中式处理VPN，存在性能瓶颈。这个补丁方案可以进行业务试验，无法支撑大网的运营需求。SiSiSiSiSiSiMPLSVPN的实现方案目前，在核心交换机支持MPLS业务的方案上，存在两种实现方式：集中式、分布式。MPLSVPN集中式转发：即通过新增加一块集中式业务处理板来集中处理MPLS业务，这种方式可缓解老设备不支持MPLS的问题；但这种方式缺点比较严重，存在业务性能瓶颈，无法支撑MPLSVPN的大规模运营需求。MPLSVPN分布式转发：即每块接口板都支持基于ASIC的MPLS硬件线速处理，这种方式可以支持大网的流量业务需求，没有带宽和处理能力的瓶颈限制，具备优异的可扩展性。MPLS集中式处理流程CROSSBAR交换网CPUASIC接口卡CPUASIC接口卡背板CPU或小NP集中业务卡L2/L3流量MPLSVPN流量集中式业务处理板是MPLSVPN的性能瓶颈。核心交换机是否需要戴一个MPLS新帽子？SiSi＋帽子身体(三层交换机)？（MPLSVPN)MPLS分布式转发引擎MPLSVPN引擎分布在各线卡上，各线卡协同工作，分别处理。分布式MPLSVPN转发处理有效的避免了集中式处理的MPLS业务性能瓶颈缺陷，能更加稳定可靠的支持运营级MPLSVPN业务数据处理。线卡内置高性能MPLS转发引擎线卡内置高性能MPLS转发引擎线卡内置高性能MPLS转发引擎线卡内置高性能MPLS转发引擎线卡内置高性能MPLS转发引擎MPLSVPN分布式转发流程CROSSBARASIC芯片交换网CPUASIC接口卡CPUASIC接口卡背板L2/L3流量MPLSVPN流量MPLSVPN分布式转发引擎，MPLSVPN与二层、三层的转发性能一致。新时期的可运营可管理MPLSVPN解决方案L3L3L3部署新一代核心交换机的城域网络，MPLSVPN业务具备良好的鲁棒性，不论是小业务流量还是大业务流量，稳定性始终如一。VPN用户流量即使爆炸性发展也不会影响网络运行质量，满足网络可运营可管理的高品质需求。RG-S8610RG-S8610RG-S8610RG-S8610RG-S8610RG-S8610RG-S8610RG-S8610S8500RG-S8610RG-S8610RG-S8610RG-S8610RG-S8610L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3新一代核心交换机式的高性能MPLSVPN分布转发引擎能够稳定可靠地处理核心层海量数据和谐之美业务指标分布式核心交换机集中式核心交换机软件集中式转发核心交换机最大交换容量（Gbps）7.68T720256L2包转发率（Mpps）1905400170L3包转发率（Mpps）1905(最长匹配)400（流Cache）30（集中式最长匹配）170（流Cache）2（集中式最长匹配）MPLSVPN包转发率（Mpps）432302策略路由包转发率（Mpps）432302交换网QoSVOQVOQ无QoS高品质核心交换机的转发引擎内在支持运营型业务，稳定性始终如一，有效支撑业务的快速发展。以太网交换机的发展简史核心交换机的新发展锐捷核心交换机简介汇报提纲锐捷网络面向十万兆平台设计的高端交换机RG-S8606、RG-S8610、RG-S8614多种机箱选择RG-S8606-Bseries：迷你版8606机箱，搭配RG-PA800IF电源，节省机架空间S8606/10/14-Chassis：标准版机箱，一如既往的典雅气派智能高可用IP设计-完美重启在没用GR的时候，因各种原因出现的主备切换，都会造成短时间转发中断（例如如问题设备引入大量外部路由，外部路由需要重新学习），并在全网造成路由振荡。1、核心引擎出问题，数据照样转发2、邻居设备隐藏出问题核心的重启事件3、其它设备没感到网络有重启4、故障引擎重启后重新建立邻居关系智能高可用IP设计-智能以太环网保护基于EAPS标准的RERP快速以太网环保护技术建设目标：收敛时间50ms，IP电话、视频会议业务不受网络切换影响1、可承载IPv4/IPv6/MPLS多种业务2、支持相切/相交环形组网智能高可用IP设计-智能双星形链路快速切换REUP双链路