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交換機的設(shè)計體系對于交換機而言是最為基礎(chǔ)和最為重要的，它極大地決定了交換機的處理能力和業(yè)務(wù)支持能力。
目前，構(gòu)成交換機設(shè)計體系的幾種常用可行技術(shù)分別如下：
1.通用CPU
通用CPU的優(yōu)點是功能易擴展，理論上可以實現(xiàn)任何網(wǎng)絡(luò)功能，但缺點是性能低下，所以，在交換機的設(shè)計模型中通用CPU一般僅用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制和管理。
2.ASIC芯片
ASIC芯片可以使用硬件方式實現(xiàn)性能極高的多種常用網(wǎng)絡(luò)功能，單顆芯片就可以實現(xiàn)幾百兆PPS以上的處理能力。但ASIC芯片一旦開發(fā)完畢就很難繼續(xù)擴展其他應(yīng)用了，新功能的添加需要芯片研發(fā)公司花費較長開發(fā)周期。所以，ASIC芯片最適合應(yīng)用于處理網(wǎng)絡(luò)中的各種成熟傳統(tǒng)功能。
3.FPGA現(xiàn)場可編程門陣列
FPGA是可以反復(fù)地編程、擦除、使用以及在外圍電路不動的情況下用不同軟件就可實現(xiàn)不同功能的一種門陣列芯片。但可惜的是，F(xiàn)PGA由于技術(shù)的限制，發(fā)展至今其處理能力還是非常有限的，造成了FPGA無法很好地同時處理多種協(xié)議。
4.NP(網(wǎng)絡(luò)處理器)
NP保留了ASIC高性能處理數(shù)據(jù)的特性，同時，NP通過眾多并行運轉(zhuǎn)的微碼處理器，能夠通過微碼編程進(jìn)行復(fù)雜的多業(yè)務(wù)擴展。
NP技術(shù)的不足是網(wǎng)絡(luò)廠商使用NP進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時需要投入大量的相關(guān)開發(fā)人員，同時NP的性能和ASIC相比依然還存在一些差距。
無疑，通過對幾種設(shè)計體系技術(shù)的分析可以看出，使用NP+ASIC的體系設(shè)計方式是最為完美的選擇。NP接近ASIC的高效特性又保障了多業(yè)務(wù)提供的高性能，依然保持了核心交換機對于強大處理能力的需求，成為了目前核心交換機設(shè)計中最為重要的發(fā)展方向。
數(shù)據(jù)平面、控制平面和管理平面完全分離
交換機的基本工作是處理不同接口上各種類型的數(shù)據(jù)，對于數(shù)據(jù)處理過程中各種具體的處理轉(zhuǎn)發(fā)過程，例如L2/L3/ACL/QoS/組播/安全防護(hù)等各種網(wǎng)絡(luò)功能的具體執(zhí)行，都劃分為交換機的數(shù)據(jù)平面，而控制平面用于控制各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的運行，例如控制OSPF、ARP、STP等協(xié)議的正常運行，至于管理平面的功能是提供給網(wǎng)絡(luò)管理人員使用Telnet、Web、SSH、SNMP、RMON等方式管理設(shè)備的各種管理接口。
為什么需要對數(shù)據(jù)平面、控制平面和管理平面進(jìn)行相互分離呢?
假設(shè)這幾個平面不進(jìn)行任何的分離，數(shù)據(jù)平面和控制、管理平面使用共用的主機資源，那結(jié)果顯而易見的是，在大數(shù)據(jù)流量、復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境下數(shù)據(jù)平面由于承擔(dān)著繁重的日常任務(wù)將可能消耗絕大部分資源，這對于整個交換機系統(tǒng)無疑是災(zāi)難性的，所以數(shù)據(jù)平面需要嚴(yán)格地與控制平面、管理平面進(jìn)行分離。
通過采用數(shù)據(jù)平面、控制平面、管理平面相互分離的結(jié)構(gòu)模型，保證了大量的數(shù)據(jù)處理不影響管理和控制，而在路由和環(huán)境復(fù)雜條件下，控制平面不影響管理平面，高度保證了系統(tǒng)安全穩(wěn)定性。
