萬兆交換機簡介

萬兆交換機的出現(xiàn)徹底實現(xiàn)了私有網(wǎng)絡到大眾網(wǎng)絡的融合，并且其能夠提供在一秒鐘超過一千個G的吞吐量，這是傳統(tǒng)的交換機所不能做到的。作為兼容于以往的最新以太網(wǎng)技術(shù)，萬兆以太網(wǎng)不僅僅是以太網(wǎng)的"高速翻版"，萬兆以太網(wǎng)第一次提出了萬兆廣域以太網(wǎng)技術(shù)，第一次實現(xiàn)了私有網(wǎng)絡到公眾網(wǎng)絡的融合。

同樣，作為網(wǎng)絡的核心設備，萬兆以太網(wǎng)交換機也不僅僅是在已有的千兆以太網(wǎng)交換機上支持萬兆的接入模塊，它需要新一代的系統(tǒng)設計，包括從交換機體系結(jié)構(gòu)、二/三層技術(shù)的更新，到下一代 IPv6 的缺省支持和有效的帶寬管理。

近年來，從局域網(wǎng)到城域網(wǎng)，從城域網(wǎng)到廣域網(wǎng)，以太網(wǎng)技術(shù)以驚人的速度正占據(jù)著越來越多的市場，尤其在企業(yè)網(wǎng)絡和運營商網(wǎng)絡中，以太網(wǎng)技術(shù)越來越多地成為毫無爭議的選擇。從快速以太網(wǎng)到千兆以太網(wǎng)，再到萬兆以太網(wǎng)，技術(shù)上的更新滿足了新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所帶來的高速帶寬增長和新一代應用的需求。以下我們來看一下萬兆以太網(wǎng)交換機中的新一代技術(shù)。

萬兆以太網(wǎng)技術(shù)提供了更多的更新功能，大大提升QoS，具有相當?shù)母锩?，因此，能更好的滿足網(wǎng)絡安全、服務質(zhì)量、鏈路保護等多個方面需求。網(wǎng)吧行業(yè)網(wǎng)絡建設的主要目的是將網(wǎng)吧網(wǎng)絡的性能、帶寬、主要網(wǎng)絡業(yè)務進行全網(wǎng)的建設，建設成一個"利用先進、成熟、可靠、穩(wěn)定、安全的網(wǎng)絡和技術(shù)，建成一個高帶寬、高可靠性、可管理的信息化基礎。

萬兆以太網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)改進滿足了用戶不斷增長的需求，萬兆以太網(wǎng)技術(shù)在發(fā)展過程中得到了不斷的改進，如物理介質(zhì)從粗同軸電纜到細同軸電纜、雙絞線、光纖的擴展，網(wǎng)絡功能從共享以太網(wǎng)到全雙工、交換以太網(wǎng)的進步，傳輸速率從10MB到100MB、1000MB、10GB乃至100GB的提升，極大地滿足了廣大用戶對各類應用的需求。

萬兆端口

萬兆端口有兩種:最初出現(xiàn)的為端口拓展型，此類型需要在交換機擴展口插拓展板，此類型增加了交換機的成本，根據(jù)需要可選擇2端口或4端口的類型。由于技術(shù)的更新，最新型萬兆 端口為交換機本身帶有24個、44個、42個、48個獨立的萬兆端口。

強大的轉(zhuǎn)發(fā)性能針對于骨干和核心網(wǎng)絡大流量數(shù)據(jù)無阻塞的要求，RHS6226ST/TS提供高達128Gbps交換容量，全線速過濾轉(zhuǎn)發(fā)96Mpps;RHS6252TS/ST提供高達176Gbps交換容量，全線速過濾轉(zhuǎn)發(fā)131Mpps，保證核心骨干網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)無阻塞轉(zhuǎn)發(fā)。

強大完善的安全控制策略

系列支持基于端口的用戶IP+MAC地址認證、支持MAC地址過濾、支持ARP過濾、支持CPU保護、基于端口的802.1X認證、遠程RADIUS，TACACS+認證、端口最大主機數(shù)限制，支持基于端口的用戶IP+MAC+VLAN ID +用戶賬號的多元綁定，同時硬件支持IP ACL、MAC ACL、Vlan ACL、支持基于三、四層的ACL功能，有效防御ARP攻擊和病毒，提供安全控制效率，保證網(wǎng)絡安全策略實時有效。

多種路由協(xié)議

支持多種路由協(xié)議，如支持靜態(tài)路由;支持RIP v1/v2、OSPF v2、BGP v4等多種動態(tài)路由協(xié)議;支持PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等多種組播路由協(xié)議。充分滿足大型網(wǎng)絡利用不同路由協(xié)議構(gòu)建網(wǎng)絡的需求。

多樣化管理性

系列支持豐富的網(wǎng)絡管理方式，例如支持Console口管理、支持WEB管理、支持TELNET遠程管理，使設備管理更方便，并且支持SSH加密，使得管理更加安全。

全面支持IPv6

基于硬件的IPv6線速處理性能;全面支持各種IPv6協(xié)議技術(shù)，包括IPv6靜態(tài)路由，BGP4+、RIPng、OSPFv3等動態(tài)路由協(xié)議，以及IPv4/IPv6雙協(xié)議棧、手工配置隧道、自動配置隧道、6to4隧道等IPv4向IPv6過渡的技術(shù)標準，并通過全球IPv6論壇組織的"IPv6 Ready"金牌認證。

全新節(jié)能設計，引領低碳通信

遵循IEEE 802.3az(Energy Efficient Ethernet 能效以太網(wǎng))，提供端口低耗電閑置模式，根據(jù)線纜長度進行相應輸出功率調(diào)整，并且支持無連接時端口休眠，大幅度降低功耗。

用戶投資購買萬兆以太網(wǎng)交換機，是因為需要能夠在任何情況下線速處理數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，需要能夠處理新一代的互聯(lián)網(wǎng)應用，如組播應用、流媒體應用、IP語音、下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6應用;同時也需要交換機能夠提供最好的投資保護、能夠占用最少的機架空間、能夠盡量地節(jié)省電量、能夠看得見用戶的流量等。

顯然，千兆交換機不能容納大容量萬兆端口的線速轉(zhuǎn)發(fā)，目前的千兆交換機只能夠提供幾十到幾百個G的吞吐量，而新一代的萬兆交換機能夠提供每秒處理一千個G以上的吞吐。由于如此大的數(shù)據(jù)吞吐用最高的CPU也不能實現(xiàn)線速轉(zhuǎn)發(fā)，所以我們需要專用的網(wǎng)絡集成電路芯片(ASIC)，同時需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的任務分布到各個模塊上實現(xiàn)。分布式系統(tǒng)有不同的實現(xiàn)方式，一種是在傳統(tǒng)的交換機技術(shù)上將常用的任務轉(zhuǎn)移到本地模塊上實現(xiàn)，它可以利用本地的交換矩陣，也可以利用整個交換機的交換矩陣，但是這樣的做法顯然不是最佳的;另一種做法是徹底地將所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的任務分布到各個模塊并利用本地的大容量交換矩陣實現(xiàn)。所以說，大容量的分布式交換結(jié)構(gòu)最為有效，萬兆交換機不僅應該提供大容量的背板交換矩陣，還應該提供大容量的本地交換矩陣，無阻塞的并行交換矩陣是目前最為先進的技術(shù)。

同時， ASIC提供的是在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時利用專用芯片而不是由CPU來處理。ASIC的衡量標準就是盡可能在芯片級上處理所有的流量轉(zhuǎn)發(fā)，但是問題在于 ASIC一旦設計之后交換機就不能進行修改。所以我們會選擇處理盡可能多的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設計產(chǎn)品，我們會考慮到 IPv4 的數(shù)據(jù)包交換和路由、IP組播的數(shù)據(jù)包，是否能夠?qū)崿F(xiàn)芯片級的數(shù)據(jù)分流和服務質(zhì)量保證(QoS)，是否能夠?qū)崿F(xiàn)芯片級的數(shù)據(jù)限速，數(shù)據(jù)限速是否可以實現(xiàn)多種方式以及采用信用制而非門票制的方式，是否可以實現(xiàn)策略路由，是否可以實現(xiàn)訪問列表控制(ACL)，是否可以實現(xiàn)新一代 IPv6 的交換和路由，甚至是否可以芯片級采集數(shù)據(jù)流量等一系列問題。優(yōu)秀的ASIC設計體現(xiàn)了交換機設計的最高技術(shù)。

但是，有了分布式的交換體系和優(yōu)異的ASIC技術(shù)還遠遠不夠，由于ASIC 的技術(shù)一旦實現(xiàn)則不能更改，那么新的技術(shù)標準、新的應用模式將完全利用 CPU來處理，而這樣往往給用戶帶來性能上的損失和業(yè)務上的痛苦。解決的辦法可以是購買新一代ASIC設計的模塊，但是硬件升級可能帶來的是昂貴的追加投資。最新的萬兆交換機會利用現(xiàn)場可編程門陣列芯片(FPGA)來解決這一缺陷，將新的標準通過軟件升級由硬件處理，提供了用戶投資的最好保護。

這樣一來，似乎所有的問題都解決了，其實不然。由于交換機的各個模塊之間以及它們與中央管理模塊之間是一個有機的整體，Internet路由信息的分發(fā)、維護需要各個模塊的參與，并且總會存在這樣的問題: 由于本地硬件芯片尋址不到而需要中央管理模塊的參與，所以交換機的性能會有所損失。

最新的萬兆交換機是如何解決這一問題的?主要是通過兩個途徑:一是將控制通道和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)通道進行分離，二是在各個接口模塊上使用高性能的CPU參與。控制通道和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)通道的分離就是在交換機上實現(xiàn)兩個不同的并行交叉矩陣。這樣，我們所說的背板容量將完全用于數(shù)據(jù)通道的使用，同時也保障了萬兆交換機硬件的安全性，而本地高性能的CPU參與使得中央管理模塊永遠不會處理涉及各個接口數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)真正意義上的分布式體系結(jié)構(gòu)。當然，萬兆以太網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)還有很多因素參與，比如大容量的SDRAM 和TCAM(能夠在一秒鐘實現(xiàn)10億次以上搜索)，比如本地路由方式是否采用基于拓撲結(jié)構(gòu)驅(qū)動。

更重要的是，萬兆交換機的軟件是否采用多線程方式，軟件是否提供最新一代的二/三層技術(shù)標準。這些二/三層技術(shù)包含了新一代網(wǎng)絡的最新需求，比如基于萬兆以太網(wǎng)端口的鏈路捆綁，是否提供快速鏈路冗余的各種技術(shù)、是否提供從端口安全性到各種用戶認證的安全技術(shù)、是否提供完整的IPv4和IPv6的各項規(guī)范、是否提供快速BGP路由技術(shù)、是否提供冗余路由協(xié)議、是否提供各項二/三層安全特性、是否提供交換機的防攻擊特性、是否提供交換機本身CPU智能保護、是否所有這些特性都由硬件實現(xiàn)等。

IPv6 提供了各種設備上網(wǎng)而非僅僅是PC和服務器，同時克服了目前 IPv4 的一些缺陷，萬兆以太網(wǎng)加上 IPv6 的組合，是構(gòu)建未來高性能新一代網(wǎng)絡的必由之路。通常 IPv6 有三種實現(xiàn)方法:在目前的交換機上用軟件方式實現(xiàn);或者采用新的硬件模塊，插入現(xiàn)有的系統(tǒng)之中，從而增強IPv4/IPv6的轉(zhuǎn)發(fā)性能; 或者是全新設計的IPv6萬兆交換機。

安全性和網(wǎng)絡流量管理是目前用戶最為關注的重點。作為骨干設備，不僅僅需要考慮設備本身的安全防范，同時還要提供用戶的防范，就是說既要本身免疫能力強，又要提供強有力的阻擊手段來保護網(wǎng)絡的用戶，并且所有的防范都應該是基于硬件來實現(xiàn)。但是所有的安全防范都是基于我們已知的攻擊手段和安全漏洞上，如果我們不能監(jiān)控整個網(wǎng)絡，安全性就不會是完整特性。

考慮到萬兆交換和路由的高速轉(zhuǎn)發(fā)，以往通過CPU采集流量的方法將不可行，而融入ASIC之中的分布式流量采集系統(tǒng)帶來了萬兆交換機的一個創(chuàng)新。sFlow是目前較為先進的流量管理規(guī)范，它既能提供IPv4的數(shù)據(jù)，也能提供IPv6 的數(shù)據(jù)。如果我們能在不影響性能的前提下提供所有設備的所有流量，那么就可以非常容易地觀察網(wǎng)絡的流量，可以是某一個端口下一個特定用戶的活動，也可以是當前網(wǎng)絡上的異常流量。分布式的流量監(jiān)控系統(tǒng)好比是黑夜里的道路監(jiān)控系統(tǒng)，難以想像一臺核心的骨干設備缺乏這樣的流量管理系統(tǒng)將會出現(xiàn)什么樣的后果。

衡量一臺萬兆交換機，首先是測試它是否能夠達到線速轉(zhuǎn)發(fā)的吞吐量，同時觀察端到端的傳輸延遲，一臺優(yōu)秀的萬兆交換機應該能夠在加載關鍵應用的前提下(如組播應用、IPv6 應用、大容量訪問列表控制)，線速無阻塞地轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，并且保證端到端的數(shù)據(jù)延遲盡可能地小。其次，衡量萬兆交換機還需通過測試關鍵協(xié)議，如BGP4的容量、路由收斂和路由震蕩來檢驗，測試針對攻擊的防范特性、測試流量管理的關鍵特性。冗余性的測試也非常重要，冗余性包含硬件系統(tǒng)的冗余性和軟件特性的冗余性?？梢哉f，選擇萬兆以太網(wǎng)交換機不僅僅是幾個單項功能的選擇，更是一項全面評估的系統(tǒng)選擇

恒揚科技S5010盒式萬兆交換機是恒揚科技自主研發(fā)的高性能交換產(chǎn)品，支持6個10GE和4個GE接口，配置靈活、操作簡便，可應用于數(shù)據(jù)中心、園區(qū)網(wǎng)核心、城域網(wǎng)匯聚、核心等領域。S5010內(nèi)置高性能轉(zhuǎn)發(fā)處理引擎，支持單播、組播、廣播報文的全線速轉(zhuǎn)發(fā)。同時，S5010支持全面的安全管理機制和電信級高可靠性，是一款性價比較高的緊湊型萬兆交換機。

· 支持單纖輸入輸出和雙纖輸入輸出。

· 支持VLAN報文的轉(zhuǎn)發(fā)。

· 支持組播報文的轉(zhuǎn)發(fā)。

· 支持廣播報文在VLAN內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)。

· 支持未知單播報文在VLAN內(nèi)作廣播轉(zhuǎn)發(fā)。

· 支持MAC的靜態(tài)綁定、刪除，自學習和老化。

· 支持VLAN的創(chuàng)建、刪除，VLAN接口成員的添加、刪除。

· 支持組播組的創(chuàng)建、刪除，組播組接口成員的添加、刪除。

· 支持Trunk的創(chuàng)建、刪除，Trunk接口成員的添加、刪除。

· 支持DMAC、SMAC、DIP、SIP、DMAC+SMAC、DIP+SIP 六種Trunk均衡方式。

· 支持接口鏡像、MTU和流量閥值設置、接口Bridge屬性等。

· 支持FTP、TFTP方式文件的上傳和下載。

· 支持多類型接口。

· 體積小、功耗低、SFP+可支持熱插拔，易于安裝。

· 提供高達128Gbps交換容量，滿足大容量需求。

· 支持2M內(nèi)部緩存，確保突發(fā)流量平滑輸出不丟包。

· 支持本地串口登錄、Telnet遠程登錄的管理方式。

· 支持本地升級、遠程升級、集中升級，維護方便。

· 支持命令行方式(CLI)配置管理和配置保存，管理便捷。

· 支持流量統(tǒng)計、溫度監(jiān)控、日志輸出，確保系統(tǒng)高效可靠運行。

· 支持32K MAC、4K VLAN、1K組播表、32個Trunk組，功能豐富。