全面分析交换机技术的发展史

网络 路由交换
通过对数据交换技术的发展回顾,我们看到从软件处理模式到集中式硬件处理,再到线卡级分布式硬件处理,交换机技术发展已经走过了三代。

目前交换机技术的应用非常广泛,相信随着交换行业的发展,交换机技术也会更加的完善稳定,给用户带来良好的网络环境。今天的网络就是一个数字化的社会;在这个"网络社会"中,交换机技术是这个组织的重要枢纽;但是我们看到,目前这个"网络社会"正面临着严重的发展压力,网络用户在成倍直线增长。

网络社会的功能在不断丰富,多媒体、电子商务、ERP等新业务,与病毒、黑客等新安全风险一并迅速涌进网络;复杂的多业务应用,要求"网络社会"快速提升服务质量;而新兴的电子商务等关键业务则对网络提出更高的安全要求。交换机技术作为这个网络社会的枢纽,承担着疏导和维持秩序的重任,正面临着QoS与ACL的双重考验。

QoS(QualityofService),就是IP数据的服务质量,体现了IP数据在网络上传输的性能。在今天多业务的网络应用环境中,QoS极为重要:它能够把不同类型的数据进行分类,并根据分类进行优先级的标记;然后再根据优先级的不同,对网络各种数据进行合理排队,保证不同类型和等级的数据在通过交换机技术时,能够获得所需要的带宽和服务策略,达到数据传输的顺序性、完整性和实时性,保证网络社会运行的秩序性和高效率。比如,一个备份数据原本比较次要,但在传输过程中有可能会造成网络塞车;这时,通过指定合理的QoS,对它占用的带宽进行约束,这样就保证了其他关键应用的优先处理。

ACL(AccessControlList),是指访问控制列表,可以看成是用户与设备可以得到服务和信息的控制列表。一方面,ACL作为网络社会的一个权限检查与管理机构,每个用户和设备都具有自己的一个权限;通过访问控制列表,可以针对不同的用户,区别性地提供不同的访问服务;另一个方面,ACL还在网络中充当着"安全警察"的职责,通过ACL,可以对网络资源进行访问输入和输出的控制,实现对各种病毒和攻击行为的限制或屏蔽,大大提高了网络的安全性,成为一个有效的"安检"关卡。

如何适应网络社会"升级"发展所需的功能要求,一个数据处理技术的"分权运动"势在必行。在网络社会中,交换机技术的每个端口就是最基本的个体成员,为提高整体网络的数据交换处理能力,必须把原来由交换机核心模块集中完成的全部数据处理功能,合理地分配到每个端口来完成,给予每个端口"公民",以最充分的数据处理"权利"和"自由",来一场彻底的"端口革命",通过"解放每一端口的生产力",让数据交换真正进入一个"同步"时代,进而从根本上提高整个网络社会的运行效率和数据处理能力,推动网络社会驶入一个安全、高效、有序的崭新世界。

交换机的发展历史

应用与技术的矛盾与天俱来,就好比人类社会中的"生产力"与"生产关系"的一对矛盾;网络应用的发展,推动网络技术的创新;而网络技术的每一次突破,又加快了网络应用的发展步伐;两者在相互作用中,推动了人类社会的网络化应用进程。我们知道,早期的数据处理是倚靠软件来实现的。

当时网络用户数较少,数据传输量也相对有限,通过软件技术来实现路由、访问控制等功能足以应付;但是,其性能严重受限,一般只能达到KPPS级别的处理能力;随着用户网络规模扩大,网络流量迅速增加,交换机技术的性能急剧下降,软件处理模式很快就不堪重任。其后,集中式硬件处理时代到来。

这个时期网络开始走向普及,应用逐渐丰富,交换技术走向硬件处理阶段,开始搭乘硬件快车。通过在管理模块上添加功能丰富的ASCI芯片,集中式硬件处理数据,整机处理能力实现飞跃,达到了MPPS级,集中式硬件处理可谓"适逢其时"。

但是,整个交换机技术只靠单个ASIC芯片来处理所有L2/L3/ACL/QOS/组播等功能,要想在网络数据量不断增长的同时保障线速交换,安全智能只是一种理想。在网络走向各行各业、企业各种传统应用不断信息化、网络化的过程中,集中式硬件处理承担着一个过渡角色。因此,分布式硬件处理应运而生。

分布式设计给网络带来了一场全新的技术革命,分布式设计是指在每个线卡上都配备专用的ASIC芯片,独立完成线卡所有数据的L2/L3/ACL/QOS/组播等功能。通过分布式设计与集中式管理,整个系统更加健壮和稳定,处理能力得到极大提升,数据处理能力提高到了100MPPS级别。然而,线卡分布式的处理模式仍然有其自身难以克服的不足,线卡分布式硬件处理模式的实现机制,是每个线卡所有的数据行为都集中在当地的一个ASIC芯片实现,大量端口同时进行数据处理时(尤其ACL、QOS功能),无论ASIC芯片进行如何快速地设计,都必需面临不同数据处理请求到达ASIC芯片后等待芯片进行资源调度的问题,无法同步进行处理,这在一定程度上影响了交换机的数据处理效率。

通过对数据交换技术的发展回顾,我们看到从软件处理模式到集中式硬件处理,再到线卡级分布式硬件处理,交换机技术发展已经走过了三代。这一发展历程就好比人类社会的民主进化历程,交换技术也经历了一个由"中央高度集权"到"区域逐步分权"的转变;每一次的变革,交换机技术的数据处理能力和性能发生了质的飞跃。但是,面对今天"大数据多业务"这一新需求,特别在对于ACL、QOS等功能应用激增的情况下,交换机技术的数据交换技术在实现了线卡分布式设计之后,新的技术变革将走向何方呢?
 

责任编辑:王晓东 来源: NET130
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