华为：敏捷网络呼唤敏捷交换机

你好，下一代网络

沉寂多年以后，以太网进入了新一轮令人激动的技术创新演进期。云计算、移动互联网、视频、社交网络、物联网等新型应用呈井喷式发展，引发了新一轮交换技术从性能、架构、服务质量、智能管理乃至绿色节能等各个领域的创新潮。

创新应用催生敏捷网络，需要更快速度、更平坦架构、更智能能力，这是业界共识。例如，云计算要求网络要具备可控制的虚拟资源可伸缩性，而这一点，是传统ASIC芯片所不能支撑的，需要具有思考能力的智能芯片提供“芯”能力才能实现。再比如，传统以太网交换机不具备内置的故障定位和性能监视能力，发生故障时难以精确定位，而网络应该能自动发现网络故障并精确定位，还应该能测量端到端性能，实时掌控全网运维状况。网络还可以把一个IP网络虚拟为一台交换机，实时掌控、自动发现新加入的业务节点并自动配置等等。总的来说，下一代网络应该具备以下几个特征：

颠覆业务发展模式：资源可控性伸缩，即全网资源虚拟化，而不是设备虚拟化;SDN;

策略随行：整体IP网络资源可管理、可移动，即资源全网策略随行;

运维创新：网络可感知，具备全局安全协防能力。

敏捷网络技术层面基本诉求

首先，更高可靠性。随着BYOD、桌面云、SDN等企业业务的发展，企业网络不仅包含接入固定用户、无线用户，还包含接入远程的VPN用户，接入用户数量日益增大，对企业承载网络的可靠性要求也日益提高。尤其是企业网络的核心交换机，一旦出现故障将大范围影响企业业务，因此，“高可靠性”成为企业核心交换机的首要需求。

其次，敏捷可编程性。企业的业务变化速度远超过去，快速的业务发展和较长的网络部署周期之间的矛盾日益显现。企业的业务2-3年就会发生一轮变革，而网络设备一般需要5年以上的时间才会更换。通过可编程满足新业务的发展，从而规避频繁的网络设备更替。

第三，更强表项能力。目前，IPv4地址基本耗尽，IPv6地址逐渐增多，网络设备的IPv4/ IPv6地址共存。由于IPv6地址占用的表项资源是IPv4地址的两倍甚至更多，要求交换机在同样地址数量的情况下具备更强的表项能力。其实就是要求核心交换机具备高可扩展性，通过扩展满足未来业务的表项资源要求。

华为S12700敏捷交换机三大优势

企业核心交换机如何满足高可靠性、高扩展性以及可编程能力等这些新诉求?这是摆在所有网络交换机厂家面前重要的课题。华为公司针对这些新诉求，推出新一代基于核心路由器平台技术的S12700敏捷交换机，满足未来网络基本诉求。

首先，S12700 CSS2借鉴核心路由器的硬件交换网集群技术实现了网络级的高可靠性。网络设备的高可靠性具体表现在主控的可靠性、单板的可靠性、电源的可靠性、风扇的可靠性等，这些都是单个设备的可靠性，基本上现在的高端交换机都具备了这些能力。而更重要的是整网的可靠性，即如何通过网络架构保证整个网络的可靠性。华为在S9700/S7700系列交换机中独创了CSS技术，通过主控的交换网直接出集群口，很好地保证了网络的可靠性。S12700在CSS基础上参考核心路由器的交换网集群进行了改进，推出新一代集群技术CSS2 (Cluster Switch System Generation2 )(如图1所示)，通过交换网板直接出集群接口进行互联。每个交换网可以支持8×10GE集群子卡，集群带宽640G，未来可升级到6×40G集群卡，堆叠带宽可以达到1.92T，远超业务口集群的堆叠带宽。相比业界集群的两次交换，CSS2技术仅需数据跨框一次交换，时延仅为21us，是业界最低跨框时延，仅为业界平均时延的60%。另外，在堆叠的情况下，使用业务口集群的传统网络厂家都要求每个交换机至少要有一个主控，而CSS2独创了单主控管理整个集群系统的技术，可做到整个集群只要有一个主控，系统即可正常工作，实现主控的“1+N”备份。上述两项技术目前业界主流厂家都无法做到。总之，华为S12700的CSS2硬件集群方式从集群本身、主控“1+N”备份等多个方面最大可能地保证了网络的可靠性。

图1: S12700 CSS2架构连接示意图

其次，S12700采用了华为自研的ENP(Ethernet Network Processor)芯片，具备全可编程能力。ENP芯片是华为公司针对以太网定制的新处理器架构，既继承了传统NP的灵活性和表项缓存，又在功耗、性能等多个方面取得了突破，达到了可以和ASIC芯片相匹敌的能力(如表1)。

表1：ENP/NP/ASIC优势对比

S12700敏捷交换机的核心优势在于ENP芯片的全可编程能力，可以通过微码的持续升级改变转发架构和流程，一次投资，满足10年的业务诉求。在可编程业务的支持上，S12700在交换单板内置了AC和BRAS业务能力，在实现有线无线融合的同时，增强了用户管理能力。另外，S12700不仅能在控制面提供对外接口，更重要的是能提供灵活的转发面可编程，各种转发资源、转发流程、报文封装等都可进行编程，相对于传统ASIC固化的流程，S12700将更好地支持未来SDN的发展。

第三，S12700借鉴高端路由器的业务能力，实现了高可扩展性。S12700推出四块主流板卡(48口GE光、48口GE电、4口万兆口+24GE光+8Combo、8口万兆卡+8Combo)。主要表项能力如图2所示，达到普通商用ASIC板卡的数倍。其中，大的路由表和MAC表可以很好地满足IPv4/IPv6混合组网以及未来物联网对于表项的需求。大Buffer能力能够很好地解决高速业务的突发和拥塞，比如高清视频的传输，数据中心环境下的大数据搜索，批量图片拷贝等。

图2：S12700 X1E系列板卡规格对比

另外，随着以太网语音、数据、视频等有线和无线流量的快速发展，网络中同时传输着不同用户的多种业务组合，不仅不同业务对于网络的保障要求是不同的，而且不同用户之间的同一业务优先级也是不同的。比如从业务上来看，语音对于网络的要求肯定要比普通数据高，而智真系统对于网络时延等的要求又要比语音高;而从用户来看，VIP客户的优先级要比普通客户高。S12700支持五级的HQoS，不仅可以基于业务调度，还可以分层次来进行不同用户、不同业务的QoS部署。大容量的Netstream流表可以很好地分析企业网的流量，提供可视化应用。S12700的板卡具备的这些高可扩展性为企业业务的发展提前做好了能力和资源上的准备。