交换机技术发展趋势讲义.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,演示文档,路漫漫其悠远,2026/11/10,交换机技术发展趋势讲义,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802.3ae,10GE 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 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。,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。,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,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,MPLS VPN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。,Crossbar交换矩阵,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256G700G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,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,MPLS VPN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,Si,Si,Si,Si,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,L3 CPU,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,L3 CPU,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。,案例1：2001年7月1920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,MPLS VPN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MPLS VPN的方法,骨干网,大客户,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。,Si,Si,Si,Si,Si,Si,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。,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。,MPLS集中式处理流程,CROSSBAR,交换网,CPU,ASIC,接口卡,CPU,ASIC,接口卡,背板,CPU或小NP,集中,业务卡,L2/L3流量,MPLS VPN流量,集中式业务处理板是MPLS VPN的性能瓶颈。,核心交换机是否需要戴一个MPLS新帽子？,Si,Si,帽子,身体(三层交换机),？,（MPLS VPN),MPLS分布式转发引擎,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。,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分布式转发流程,CROSSBAR ASIC芯片,交换网,CPU,ASIC,接口卡,CPU,ASIC,接口卡,背板,L2/L3流量,MPLS VPN流量,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,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。,RG-S8610,RG-S8610,RG-S8610,RG-S8610,RG-S8610,RG-S8610,RG-S8610,RG-S8610,S8500,RG-S8610,RG-S8610,RG-S8610,RG-S8610,RG-S8610,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,L3,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,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）,7.68T,720,256,L2包转发率,（Mpps）,1905,400,170,L3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）,MPLS VPN包转发率,（Mpps）,432,30,2,策略路由包转发率（Mpps）,432,30,2,交换网QoS,VOQ,VOQ,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双链路快速切换技术,50ms链路切换,可承载IPv4/IPv6/MPLS多种业务,支持负载均衡,兼容友商产品,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,网络建设对企业战略发展提供有力支撑,基础网络,业务系统,部委整体业务架构图,集团数据中心网络,存储,集团内网基础网络,省级分支,专线,三级地市,BI,服务器,网络安全防护,web,mail,视频教学,视频会议,FTP,数据库,IT运维管理,临时机构,ERP,SCM,OA,CRM,HR,财务,如何解决网络出口拥塞,Med,Low,POP3,IMAP,SMTP,P2P:BT,P2P:KaZaA,P2P:eMule/eD2K,P2P,关键业务,应用,Email,High,网络游戏,CS,HTTP,DB,VoIP,关键业务应用,Email,P2P,网络游戏,精确感知,有效管理,1、合理分配宝贵的带宽资源，保障关键业务,2、通过带宽嵌套、带宽租用等技术，智能分配流量,3、实时更新特征库，保证90%的应用识别率,4.基于用户、时间段、业务的带宽控制,数据中心组网模式,1000ME/10GE,10GE/40GE,1000M/10GE,10GE/40GE,