新一代可编程ASIC技术浅析

专用集成电路ASIC是指应特定需要而设计制造的集成电路，在网络芯片中使用广泛。它通过把指令或计算逻辑固化到芯片中，获得很高的处理能力，实现性能极高的网络功能。一般来说，ASIC针对特定功能，采用的是相对封闭而集中的软硬件开发平台，如果要引入新的网络协议和功能，必须重新设计ASIC，这一点无疑让设备商非常头疼。现在，可编程的ASIC技术已经出现，它将一些对性能要求高、重要的网络功能模块或者需要升级的功能置于可编程的电路层，大大增加网络的灵活性，同时保护用户投资。

但遗憾的是，目前仅少部分网络设备供应商能支持ASIC。因为开发定制芯片需要巨大的成本投入，同时需要最短2年的研发时间。绝大部分的网络设备商依靠专业芯片制造商如博通，Intel旗下Fulcrum，Marvell等生产的通用网络芯片，只有Juniper和思科这样的巨头更倾向于采用 ASIC芯片，可提供比采用纯软件更快的网络性能。

思科和Juniper推出的可编程ASIC，不仅可以在无需重新设计ASIC的情况下支持新的网络协议，还可以将所有的数据流量汇聚到单一的数据平面进行处理，支持网络可编程，实现软件定义网络SDN功能，并支持各种协议的可持续性发展。

哪些供应商能提供可编程ASIC交换机?

除了思科、Juniper外，还有哪些网络设备商可提供可编程ASIC?ASIC的投入较大，例如Juniper就花费3 年时间及数百万美元的投资来研发可编程ASIC，目前能支持ASIC的网络设备商还屈指可数。

Juniper高级产品营销总监Dhritiman Dasgupta表示，“定制芯片相比通用芯片优势明显，一般来说，通用芯片要落后ASIC定制芯片约3年。”

Juniper的Trio可编程ASIC技术最先是为路由器而设计，现在已在其最新的园区和数据中心交换机产品EX9200中得到运用。Trio是 Juniper最新一代的Packet Forwarding Engine ASIC，它让EX9200的数据平面可编程，无需额外硬件便能实现网络自动化和互操作性，帮助企业应对新兴SDN协议。

Dasgupta表示，可编程意味着在提升网络的灵活性的同时保证网络性能，让网络的数据包转发、路由、交换、安全等功能通过软件来实现，ASIC比芯片方案的速度要快100-1000倍。

思科软件与战略规划部高级总监Lauren Cooney表示，思科也推出了可编程ASIC交换机，其Catalyst交换机3850与WLAN控制器5760都基于新的cisco可编程ASIC，也被称为统一接入数据平面(UADP)，旨在将有线与无线的数据流量汇聚到一个单一的数据平面进行处理，为用户提供一致的管理，并允许用户使用SDN服务。

IDC数据中心网络研究总监Brad Casemore表示，“这也是一个有趣的现象，除了思科和Juniper，很少有厂商一直对专用ASIC如此青睐。未来这些ASIC核心交换机究竟有多重要的意义，发展态势如何?我想，还得看客户的需求。”

为何要使用可编程ASIC?

我们知道，普通的可编程芯片一般都不是定制的，在数据中心，园区网、服务提供商、城域以太网等环境应用比较广泛。而不同网络类型对数据平面性能需求不一样，可编程的ASIC可以灵活编程，实现对所有网络类型的支持。

但可编程ASIC并不是每个企业都必需的，不同企业对定制芯片的性能、功能、灵活性水平的需求都不一样，企业最好根据自身需求而定。

Dasgupta还表示，一些厂商声称自己的ASIC是完全可编程的，可引入新的网络协议进行封装。但企业客户一定要注意，它们是否能以线速工作，谨防被忽悠。

还有些厂商声称其可编程ASIC支持网络功能虚拟化，“如果一台服务器接收或发送海量的数据到不同的网络中去，数据中心的核心交换机需要将这些数据包发送到MPLS或IP网络，它需要将数据包发送到PCI接口或者是高安全的网络”。例如Juniper的EX9200采用了可编程ASIC芯片，可完成通常由3个独立交换机和路由器完成的处理、聚合、虚拟化功能，同时添加对新的网络协议(例如VXLAN和NVGRE)的支持，可处理未来的SDN协议，加速应对不断变化的业务需求。

可编程ASIC技术助推SDN

在SDN架构下，硬件只是负责数据转发，相应的控制和管理则交给了控制器软件，控制器将计算出来的转发策略通过网络注入到ASIC芯片，ASIC硬件芯片用来快速转发数据，而其可编程的特性，则可以实现更快速地重新配置和扩展，可以更快提高网络性能，保护用户投资。

可编程ASIC技术允许企业在自己的核心交换机的数据平面进行重新编程，添加新的SDN协议支持，同时可扩展性强，企业可不用担心自己的网络架构被重新建设或者被替换。可编程ASIC核心交换机可以让企业的底层IT基础设施和网络能够与时俱进，借可编程性帮助企业应对新兴SDN协议和应用程序;并确保网络运营及服务商无需更新硬件，便能灵活添加未来服务，高度可靠。

基于可编程ASIC的SDN可以让客户、合作伙伴、开发人员利用API接口去构建自己的应用程序和服务控制网络，包括自己的ASIC。但其规模应用还为时尚早，不过专家表示，核心交换机上采用可编程ASIC技术非常有可能，近期也有望有实质性的进展。同时，通用芯片制造商也有望在自己的可编程的芯片中引入SDN支持，希望Intel，博通等通用芯片商在SDN及下一代网络协议的支持上不断突破，最终实现SDN的推广应用。