交换技术发展趋势-PPT文档资料

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B
节点A 节点C
节点D
Crossbar交换矩阵
核心交换机的未来之路
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；
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
4、故障引擎重启后 重新建立邻居关系
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
骨干网
Si
Si
增加一个路由器 来处理MPLS VPN 报文
由于传统交换机不支持MPLS VPN，只能新
Si
加一个路由器，提供MPLS VPN。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。
大客户
MPLS VPN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。
L3 CPU
路由学习
首包查精确匹配路由
Biblioteka Baidu
路由表
路由更新信息
首包 后续包
流Cache表
报文
首包 后续包
流Cache表
首包 后续包
流Cache表
L3接口板
L3接口板
L3接口板
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
高品质核心交换机的最长匹配路 由转发机制
S8500主控
路由学习
报文
路由表
所有包
最长匹配路由表
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
？
MPLS分布式转发引擎
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
线卡内置高性 能MPLS转发引 擎
MPLS VPN引擎分布在各线卡上，各线卡协同工作，分别处理。
分布式MPLS VPN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MPLS VPN业务数据处理。
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
P o rt P o rt P o rt
RAM
P o rt P o rt P o rt
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
Huawei Symantec Technologies Co., Ltd.
以太网接口技术发展
事件
以太网
Xerox公司提出 并实现以太网技术
DIX发布10M 以太网标准
FE
GE
10GE
IEEE 通过802.3ae 10GE 标准
IEEE通过 802.3标准
IEEE 通过 100BASE-T 快速以太网标准
IEEE通过 千兆以太网标准
1973年
1980年
1983年
1995年
1998年
2003年
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 VS ATM：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
L2/L3流量 MPLS VPN流量
MPLS集中式处理流程
CROSSBAR 交换网
CPU或小NP
集中业务卡
集中式业务处理板 是MPLS VPN的性能 瓶颈。
CPU
ASIC
接口卡
背板
CPU
ASIC
接口卡
核心交换机是否需要戴一个 MPLS新帽子？
帽子 身体(三层交换机)
（MPLS VPN)
＋
SSii
演进：分布Crossbar+共享内存
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
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
• 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。
L3 CPU
路由学习
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。
MPLS VPN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： MPLS VPN。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。
RG-S8610
RG-S8610 RG-S8610 RG-S8610
L3
L3
L3
L3
L3
L3
L3
L3
L3
L3 L3
部署新一代核心交换机的城域网络，MPLS VPN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。
汇报提纲
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 ➢ MPLS VPN分布式转发
核心交换机的未来之路
2000年三层交换机的概念
帽子（小三层转发)
＋＝
SSii
身体(Vlan交换机)
SSii
三层交换机 = L2交换机 + 小三层的帽子。（2000年）
流Cache转发技术成功的原因
L3 RG-S8610
L3
L3
L3
L3
RG-S8610
RG-S8610 RG-S8610
L3
RG-S8610 L3
新一代核心交换机式的高性能MPLS VPN分布转发 引擎能够稳定可靠地处理核心层海量数据
L3 L3
L3
RG-S8610
L3 RG-S8610
L3 RG-S8610
RG-S8610
L3 L3
MPLS VPN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MPLS VPN的大规模运营需求。
MPLS VPN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。
集中式核心交换机 720
软件集中式转发核心交 换机
256
400
170
400（流Cache ）
170（流Cache）
30 （集中式最长匹配） 2 （集中式最长匹配）
30
2
30 VOQ
2 无QoS
汇报提纲
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
锐捷网络面向十万兆平台设计的 高端交换机
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MPLS VPN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
逐步发展新业务
成本与发展取得平衡 低成本设计
汇报提纲
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 ➢ MPLS VPN分布式转发
和谐之美
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。
业务指标
最大交换容量 （Gbps） L2包转发率 （Mpps） L3包转发率 （ Mpps） MPLS VPN包转发率 （ Mpps） 策略路由包转发率 （Mpps） 交换网QoS
分布式核心交换机 7.68T 1905 1905 (最长匹配) 432 432 VOQ
MPLS VPN分布式转发流程
L2/L3流量 MPLS VPN流量
CROSSBAR ASIC芯片 交换网
CPU
ASIC
接口卡
背板
CPU
ASIC
接口卡
MPLS VPN分布式转发引擎，MPLS VPN与二层、三层的转发性能一致。
新时期的可运营可管理MPLS VPN解决方案
L3 L3
L3
L3 L3
S8500
仲裁
P ort0 R
P ort1 R P ort2 R
A rb ite r
P ort11 R
交换矩阵
01 10
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
控制矩阵
P o rt1 1 T
P o rt1 T P o rt0 T
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；
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。
汇报提纲
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 ➢ MPLS VPN分布式转发
锐捷核心交换机简介
2001年交换机网络实现MPLS VPN的方法
流Cache转发技术缺陷
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L3 CPU查找路由表），L3 CPU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cache L3崩溃。
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。
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
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。
智能高可用IP设计-智能以太环网保护
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
路由更新信息
首包查精确匹配路由
路由表
首包 后续包
流Cache表
报文
首包 后续包
流Cache表
首包 后续包
流Cache表
L3接口板
L3接口板
L3接口板
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。