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以太网交换机引入第四代可编程ASIC

热度:6℃ 发布时间:2023-11-16 19:37:14

网络新型技术,正在推动着新一代以太网技术的应用从主干向边缘拓展,像要害技术IPv6、MPLS等等。而ASIC(专用集成电路)技术伴随着网络的发展逐渐成熟,成为重要的核心技术之一。
实现全面的网络级业务治理策略,在很大程度上与实施网络级安全或路由策略类似:每个交换机都必须参与到策略中来,以实施策略。在安全或路由策略中,采用的机制是基于交换机CPU中实现的控制层面协议,与此不同的是,服务质量(QoS)策略可能不是交换机CPU的任务,除非它使用专用集成电路直接在硬件中实现。
QoS机制直接涉及调度、标记,直接在数据路径上丢弃各个分组,因此这些引擎必须在交换机入口或者出口点上以线速操作。在负荷提高时,基于CPU的实现方案不能扩充,它们没有足够的灵活性,在每秒千兆位数据速率时,不能支持保持线速所需的逐包决策。在芯片中直接实现先进的业务转发和疏导功能体现了速度优势,也正因如此,网络从基于软件的实现方案转向为基于以太网和IP定制的ASIC。极进网络为此提出了第四代交换机ASIC的概念。
第一代ASIC从QoS角度看,拥有4个出口队列,是唯一能够提供绝对最小带宽和最大带宽保障的芯片组。第二代ASIC出口端口数量翻了一番,达到了8个队列,并提供了直接与QoS队列捆绑的第一个基于硬件的访问控制列表。第三代交换机ASIC使用户能够以1kbps的精细间隔自由控制应用业务。它提供的其它功能包括:能够以约定信息速率保障每端口带宽,支持峰值速率的突发业务,保证经济高效地利用整个网络带宽,而不会损害要害事务型应用。
现代交换技术的发展经历了以下历程:“软件加CPU”的传统的路由器实现方法、网络处理器(NP)、可现场编程门阵列(FPGA)以及交换机专用的大规模集成电路ASIC。“软件+CPU”的实现特点是速度慢,但灵活性、拓展性好,如需增加新功能只需改写软件。相反,基于ASIC的交换机的特点是性能高,但灵活性、拓展性差,难以增加新功能。为解决这个问题,第四代可编程ASIC技术诞生了。极进首创的可编程ASIC技术不但提供普通ASIC的高性能,同时具有“软件+CPU”的灵活性和拓展性,开创了交换技术的新时代。
以标准编程语言(如C和C++)编写芯片功能,并编译和加载到硅片中的可编程ASIC技术,可以让ASIC在部署后通过更新程序,实现新功能,在保证性能的同时,实现高度灵活性。可编程ASIC提供了类似网络处理器的编程能力。结果,通过简单的软件升级,可以改变微代码指令,实现新的协议、新的ACL分类或其它增强功能,如更快提供新的服务和更好的互操作性。
MPLS和IPv6等新协议在“互联网草案”中定义了许多新功能,而不是使用定义真正协议标准的RFC文件。可编程ASIC和扩展能力是必不可少的,否则,在草案变化以便支持新功能时,芯片组将不能适应这些变化。假如没有可编程ASIC提供的扩展能力,将要求重新设计ASIC,客户将不得不等两年的时间才能使用新功能。而通过可编程ASIC,用户可以在3~6个月内增加新的协议和功能。
基于第4代可编程ASIC,新型交换机可以重新配置分组剖析器和分组转换引擎,从而支持新的协议及以新的方式在某一类业务中封装另一类业务。分组的封装和转换是标准机构里最活跃的领域,也可能是未来几年中的创新领域。硬件和软件扩展能力最终可以实现为IPv4、IPv6、多协议标记交换、网络地址转换、硬件线速支持,提供可编程分组解析程序,支持对每个分组进行多项查表;提供可编程分组编辑器,实现线速分组转换或重新格式化,支持灵活的堆栈封装组合等。极进认为,基于第四代可编程ASIC技术的新型交换机,可以提供基于硬件的路由功能,因此可以把原始路由表装载到芯片中,在硬件中制订所有转发决策。而且,它提供了不间断故障切换能力,在发生故障时可以切换到另一个同步的交换阵列上。此外,融合趋势自然而然地导致广大用户需要新协议来支持新应用。因此,通过把重点放在与带宽无关的特点上,如容错能力、安全性和扩展能力,第四代结构将引导以太网市场发展到新的方向,成功构建下一代网络。
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