中小型企业100G高端交换机选购原则

　　100G高端交换机是中小型企业使用最多的交换机之一，这里我们主要介绍中小型企业100G高端交换机选购原则。瞻博网络公司系统工程师卓林则重点提到10G的迅猛发展：“由于存在高密度的10G接入需求，汇聚的流量和业务也越来越多，因此100G高端交换机必须具备大容量、高稳定性和虚拟化等特点。

　　此外，端口容量的增加对100G高端交换机整机容量和性能提出更高的要求，这就需要采用更先进的高集成技术来实现100G。而由于市场上的普通商用芯片无法满足100G的需求，也迫使100G设备厂商采用自主研发的芯片为基础，去定制能处理高速接口的芯片。”此外，业务需求实的多元化，还要求核心网络设备支持虚拟路由器等技术。虚拟化另一个发展趋势是多台设备组成虚拟机柜，也可以提高网络容量和性能，从而降低故障率。

　　Force10公司副总裁、首席科学家Joel Goergen列举了实现100G的几个关键因素：首先是电到光的链路转换设备的选择，需要在原来适用于千兆和万兆链路的2.5G转换设备上有一个10倍的提升。其次是包处理和包检索水平，这也是高速100G高端交换机和路由器的核心技术之一。而要实现如此快速的包处理和包检索，必须自己研发一个高端芯片来实现，目前市场上没有其他任何现成的技术可用。接下来是背板和光接口技术，要在高速率情况下保证信号的准确和完整性。

　　背板的信号性能（包括信号准确性、误码率、信噪比等）也非常关键，当传输速率很快的时候，设备的时钟速率和传输流量都非常大，所有流量都要通过背板的链路连接到每个槽位，进而到交换矩阵。交换矩阵是交换平台的核心部分，所有流量都要通过它，且速率比原来要求高很多，需要给未来的发展留下冗余空间。比如在多机箱级联的情况下，背板要有足够的容量，将这个机箱的容量无阻塞地传到另一个机箱去。最后一个关键因素是供电、制冷和电磁辐射的屏蔽。时钟速率越快，功耗就越高，对制冷的要求也就越高，同时频率越高，电磁辐射屏蔽的实现也越来越难。Goergen表示，“这些100G的关键技术涉及到产业链上的很多厂商，不光是系统厂商，还有配件厂商和基础技术研究厂商，配合在一起逐一解决这些技术点，才能做出一个100G来。”

　　博科公司在收购Foundry后也加入到100G高端交换机俱乐部当中，该公司高级技术顾问谷增云将100G高端交换机平台分为两个阶段：第一阶段是单板至少支持10个线速10G，要实现高于10G的带宽就需要进行N×10G的捆绑；第二阶段就是单板支持一个或多个100G。“要达到这个目标，首先要提高设备的交换容量，包括整机的交换容量和单板的交换容量。”谷增云介绍说，“以往主流的千兆/万兆系列交换机，整机的交换容量在720Gbps～1.4Tbps之间，单板最大交换容量为40Gbps，因此要单板支持无阻塞的100G以太网接口，就需要整机的交换容量至少扩大2.5倍，单槽位的交换容量相应也要提高2.5倍以上。如此高的传输速率，就需要对光接口、物理层和MAC层、包处理器以及流量管理和调度部分、交换机的背板、交换矩阵进行重新设计。”

　　具体来说，对于100G的光接口部分，需要考虑色散补偿和极化色散。在物理层和MAC层部分，可以考虑保持802.3的帧格式以及对最大最小包长的定义，另外还要能够对单一的100G信号进行处理以及进行CRC校验。包处理以及流量管理和调度部分，则需要考虑对内存的访问带宽、速度、耗电量以及多个循环的包处理能力，这就需要提高内存的访问频率以及增加芯片的数量。对于100G高端交换机的背板，博科采用高速的serdes背板信号技术以及第四代clos交换矩阵技术满足100G以太网的要求。而各个关键部分都需要更为先进的半导体技术，一个100G接口需要150Mpps的包处理能力，如此快的处理速度对芯片的耗电量和成本都是一个很大的挑战，要克服上述两个问题使用65nm工艺相对较困难，而45nm工艺水平在2010年左右达到成熟，提高更高的芯片之间的传输速率和内存的访问带宽以及降低耗电量。

　　正是基于这些实现100G的关键因素和相关技术，即便最终的802.3ba标准尚未出台，网络设备厂商们也可以推出“准100G”产品满足部分高端用户的需求。那么，在等待标准通过的特殊时期内，对于计划采用100G技术的用户来说，也需要注意抓住关键要素慎重选择。

　　“在选择100G网络平台产品时，主要考虑2006年以后设计的新一代高端产品，任何2006年以前发布的产品都不是100G平台。”谷增云给出了一个具体的时间段，“在当前阶段，100G接口的标准也还没有最后确定，光接口、半导体工艺水平都没有就绪，所谓的100G平台都是交换矩阵、背板带宽这些交换机的基本单元支持100G，而没有真正成熟的100G接口。当前整个单板是否真正支持10个线速的10Gbps或者100个线速的1Gbps，是验证是否真正100G平台的唯一方法。”

　　卓林也认为，目前的交换机只能说是具备了支持100G的条件，并没有实际的100G端口。“用户需要搞清楚，目前购买或者要购买的100G高端交换机是不是100G ready。”卓林解释道，“所谓ready就是在真正的100G端口板卡出来之后，用户不用更换任何交换机硬件，就可以安装和使用100G端口板卡。目前市场上有很多号称支持100G高端交换机，在实际使用100G端口时可能还需要更换交换矩阵等部件。”

　　另外，卓林还特别提到新增的100G高速接口需要消耗的资源问题，包括电源功耗、照明和空间等诸多因素。用户需要综合考虑在同等容量和性能的前提下，部署100G高端交换机消耗的资源量有多少，以及未来运行和维护的成本等。

　　赵晓轩则给出了用户在选择产品时要特别注意的几个具体要素：首先是看是否支持线速的40G/100G端口，这关系到最终标准推出后能否实现40G/100G跨板转发不丢包的承诺。其次，是看该设备是否可以动态扩展容量，不仅仅是板卡的扩容而且包括机柜的扩容；另外还要注意是否有精细化的QoS控制和调度，以及200ms缓存，进而最大化利用端口带宽，提升网络效率。基于100G技术的数据中心级交换机要融合高端路由器思想，将相关技术移植到100G高端交换机上。

　　Goergen的回答颇为实际，他认为帮助用户区分真正支持100G的产品牵扯到太多技术细节层面，需要用户在设计一个网络的时候与设备厂商进行深入沟通，从各个层面不同维度了解技术本身，认真寻找实现100G的核心技术要素是如何实现的，看背板传输速率如何解决，包处理速度怎样，包处理芯片的内存怎样，供电和制冷问题等，要看到清晰的解决方案，至少是对几个核心要素有清晰的计划，由此才能知道购买该设备的风险是怎样的。