新知：从二层交换到自适应业务交换
2006-07-25   赛迪网技术社区

　　以太网交换机作为以太交换技术的物理体现，已经发生了巨大而深刻的变化。本文将与大家一起回顾交换机的发展历程，并阐述在自适应网络（@Net）时代，交换技术未来的发展方向——自适应业务交换。
　　
　　以太网交换技术发展史
　　
　　二层交换：
　　
　　交换技术诞生与上世纪80年代，最初是多端口网桥的改进版本，目标是不断细分局域网广播域。
　　
　　ATM交换和路由器：

上世纪90年代中期，由于园区网和城域网的兴起，二层交换机在广播规模、地域覆盖、管理方面都存在不足，在大型局域网、园区网、城域网等环境中开始引入路由器或ATM交换机构建骨干网。
　　
　　千兆三层交换：
　　
　　1997年～1998年，两项重要技术的商用改变了技术混战的局面，即千兆以太网和三层交换技术，特别是三层交换使以太网交换机在大型园区网中可以取代路由器成为核心。这两项技术逐渐成为建网主导，路由器退到广域网边缘， ATM仿真宣告出局。
　　
　　4～7层交换：
　　
　　三层交换机迅速商用后，很快出现了4～7层交换的概念，最初定义为交换机对网络报文应用识别及QoS/ACL等智能处理，后来上升为对内容识别的服务器负载均衡，这样的能力普通交换机已经不能承担，因此最后发展为交换机实现简单的报文识别和参数设置处理，不影响效率；并使用专用的Webswitch或Webswitch模块实现深度的内容交换。华为3Com的S8016产品就是较早支持该技术的产品。
　　
　　全分布式逐包转发：
　　
　　上述三层或4～7层交换在发展初期都是采用流Cache的方式实现，随着网络拓扑日益复杂、规模爆炸式增长，这种技术的弊端日益显露。特别是2000年后的红码、蠕虫、冲击波等病毒针对网络结构的攻击，造成交换机大面积瘫痪，使这种危机达到顶峰。导致全分布式逐包转发浮出水面。这项最初由GSR支持的技术最终被移植到三层交换机的设计中。华为的Quidview交换机是较早实现全分布式逐包转发的经典范例，2003年之后，网络中部署的三层交换机基本都采用新的架构。
　　
　　多业务交换：
　　
　　交换机的整体性能有了极大的提升，但是网络中的各种业务类型要求实现区别服务，如端到端SLA、端到端安全参数、路径控制和管理等要求。
　　
　　实现多业务承载包含以下的关键技术:VLAN及VLAN交换、MPLS、IPv4/v6双栈、组播交换、内嵌安全、流量分析等。因此在传统交换机基础上，需要叠加对这些技术的支持，典型的例子是华为3Com的S6500系列产品。通过这种功能增强，使交换机初步具备实现多业务端到端管理控制、区别服务的能力，称这个阶段为多业务交换，因为是在传统三层交换技术上叠加以上功能，因此多业务交换的关键技术可以总结为L3+（增强型三层交换技术）。
　　
　　线速业务交换：
　　
　　然而，运营商及对业务质量高要求的行业客户提出了新的问题，即业务能力叠加与性能的关系。在不少应用严酷的环境中，通常要求运行MPLS、IPv6、组播、安全控制等功能时不影响整体转发效率，也就是业务、性能并重，或称为线速业务交换。这种技术将业务支撑能力内嵌到基本转发中，来保证性能不下降。要达到这样的目标，需要采用全新的交换机架构。如华为3Com的S8500系列交换机，而且S8500具备可编程的能力，能够快速支持新业务。
　　

自适应业务交换
　　
　　未来的IP网络是一种关联业务的动态网络模型，我们称之为自适应网络（@Net）。“自适应网络”（@Net）的设计思想源于SOA（面向服务架构）及“动态IT”等IT架构发展方向，其目的是为了构建一个与面向服务应用，且能快速适应业务变革与演进的IT基础架构。为达到这个目标，首先需要实现数据、语音、视频多业务承载、业务关联、网络资源的虚拟化及动态调度，最终将在网络、计算、存储三大IT资源的虚拟化与动态整合基础上，实现“自适应IT”的目标。
　　
　　自适应网络（@Net）的两大关键技术是“深度业务感知”及“资源动态调整”。深度业务感知技术使基础网络成为与上层业务深度关联的系统，而资源动态调整是基于深度业务感知快速调整网络资源分配及安全策略的过程。这两项技术是构建业务自适应、安全可靠自适应、智能管理等自适应网络核心解决方案的基础。
　　
　　为适应自适应网络的发展方向，以太网交换技术将进入新的阶段—“自适应业务交换”，“自适应业务交换”技术的目标是提供一种关联应用及业务优化的交换架构，以支撑业务自适应的要求。
　　
　　前面谈到的“线速业务交换”技术基本解决了业务容量及扩展性等方面的问题，在此基础上，“自适应业务交换”还需要持续增强以下方面的关键能力，包括：深度业务感知、应用识别(如对P2P业务及业务应用层的识别)、深度流分析（如Netstream/sflow等网流分析技术）、深度安全行为分析（如网络设备内嵌IDS/IPS等安全行为分析能力）、内容交换与应用优化、媒体交换、安全基因和弹性可靠等。
　　
　　展望
　　
　　自适应业务交换将会有一个长期发展的过程。目前华为3Com的交换机产品已经具备了初步自适应能力，如BT业务识别与控制、网流分析、语音业务自适应、内嵌安全、端点安全检测、内容交换、10G RPR（万兆弹性分组环）、IRF（智能弹性架构）等功能。