Cómo los conmutadores de caja blanca transforman la arquitectura de red

Los antecedentes del nacimiento de los interruptores de caja blanca

Los antecedentes del nacimiento de los conmutadores de caja blanca se remontan a la continua evolución e innovación de la arquitectura de red.

Crecimiento explosivo del volumen de datos de la red

Con la popularización y diversificación de Internet, el volumen de datos en la red crece exponencialmente. Los dispositivos de red tradicionales pueden enfrentar cuellos de botella en el rendimiento cuando manejan una carga de datos tan grande. Por lo tanto, se necesitan dispositivos de red más flexibles y de mayor rendimiento para satisfacer la creciente demanda de datos.

El auge de la computación en la nube y los big data

El auge de la computación en la nube y las tecnologías de big data conduce a la rápida expansión de los centros de datos. Los dispositivos de red tradicionales son difíciles de adaptar a las necesidades de los centros de datos a gran escala y se necesitan soluciones más escalables y personalizables. Los conmutadores de caja blanca, con sus funciones de programación y personalización, brindan un mejor soporte para los centros de datos.

El requisito de programabilidad de la red

Los dispositivos de red tradicionales suelen estar basados ​​en hardware y sistemas operativos cerrados, lo que dificulta la satisfacción de las necesidades cambiantes de la red. Las redes modernas requieren una mayor programabilidad para adaptarse a las nuevas necesidades comerciales y desarrollos tecnológicos. La programabilidad de los interruptores de caja blanca les permite configurarlos y administrarlos de manera flexible según las necesidades reales.

El auge de las redes definidas por software (SDN)

La tecnología SDN enfatiza la programabilidad y el control central de la red, al separar el plano de control y el plano de datos se logra una gestión y optimización de la red más flexible. La combinación de conmutadores de caja blanca y tecnología SDN permite a los administradores de red controlar mejor el comportamiento de la red y promueve aún más el desarrollo de conmutadores de caja blanca.

El impacto del código abierto

El auge del movimiento de código abierto ha fomentado la innovación en varios campos, incluido el campo de las redes. El desarrollo de sistemas operativos y bibliotecas de software de código abierto ha creado condiciones favorables para la aparición de conmutadores de caja blanca. El software de código abierto proporciona soluciones personalizables, lo que facilita a los proveedores la creación de conmutadores de caja blanca.

Menores costos de hardware y diversidad de la cadena de suministro

Los dispositivos de red tradicionales suelen ser producidos por unos pocos proveedores, lo que genera costos de hardware relativamente altos y cadenas de suministro concentradas. Los conmutadores de caja blanca utilizan hardware comercial, lo que puede reducir los costos de hardware y promover la diversidad de la cadena de suministro, permitiendo que más proveedores participen en la producción de dispositivos de red.

La historia de los interruptores de caja blanca

La historia de los conmutadores de caja blanca se remonta al desarrollo y evolución de la tecnología de redes.

Primeros dispositivos de conmutación de red

En los primeros días de las redes informáticas, se utilizaban arquitecturas de red basadas en concentradores, que eran ineficientes en términos de transmisión de paquetes. A medida que aumentó la cantidad de dispositivos y el tráfico de datos en la red, la gente comenzó a buscar tecnologías de conmutación de red más eficientes.

Interruptores comerciales tradicionales

Los conmutadores comerciales comenzaron a utilizarse ampliamente en las redes y, por lo general, estos conmutadores eran producidos por algunos grandes fabricantes. El hardware y software de estos conmutadores estaban cerrados y los administradores de red solo podían utilizar las funciones y opciones de configuración proporcionadas por los fabricantes.

El impacto del código abierto y SDN

Con el auge del movimiento de código abierto, la gente empezó a buscar soluciones de red más flexibles y personalizables. Al mismo tiempo, también llamó la atención el concepto de redes definidas por software (SDN), que aboga por la programabilidad y el control central de la red.

El auge de los interruptores de caja blanca

Con el desarrollo de sistemas operativos de código abierto, hardware genérico y SDN, surgieron los conmutadores de caja blanca. Los conmutadores de caja blanca utilizan hardware comercial, pero ejecutan sistemas operativos de código abierto, lo que permite a los administradores de red configurar y administrar conmutadores de manera más flexible.

La expansión de aplicaciones de los interruptores de caja blanca

Los conmutadores de caja blanca no solo se aplican en los centros de datos, sino que también ingresan gradualmente a otros campos, como la informática de punta, el Internet de las cosas, etc. Estos campos tienen diferentes requisitos de flexibilidad y rendimiento de la red, y la programabilidad de los conmutadores de caja blanca les permite adaptarse a estos requisitos.

Introducción a los interruptores de caja blanca

El concepto de conmutadores de caja blanca fue propuesto por primera vez por el proveedor de hardware de red Big Switch Networks. La compañía lanzó una arquitectura de conmutación de red abierta en 2012, combinando hardware comercial con sistemas operativos de software de código abierto, para lograr una configuración y gestión de red más flexible. Propusieron el concepto de conmutadores de caja blanca bajo esta arquitectura, con la intención de separar el hardware y el software para que los administradores de red puedan personalizar la configuración según las necesidades reales y lograr niveles más altos de control y optimización de la red. Con el tiempo, el concepto de interruptores de caja blanca ha ido ganando gradualmente un reconocimiento y una aplicación más amplios. Otros fabricantes y comunidades de código abierto también comenzaron a prestar atención e invertir en la investigación, el desarrollo y la aplicación de la tecnología de interruptores de caja blanca. Por tanto, aunque fue propuesto por primera vez por Big Switch Networks, el desarrollo de conmutadores de caja blanca es un proceso que implica múltiples esfuerzos.

Descripción general del interruptor de caja blanca

White Box Switch, también conocido como White Label Switch, es un innovador dispositivo de conmutación de red que presenta desacoplamiento, apertura y personalización de hardware y software. Desempeña un papel importante en la arquitectura de red moderna, proporcionando soluciones de red más flexibles, programables y de alto rendimiento para empresas y centros de datos.

Desacoplamiento de hardware y software

Los conmutadores de red tradicionales suelen integrar hardware y software estrechamente, lo que limita la capacidad de los administradores de red para personalizar y controlar los dispositivos. Por el contrario, los conmutadores de caja blanca están diseñados con hardware y software desacoplados, lo que permite a los administradores de red configurar y actualizar de forma independiente el hardware y el software para satisfacer mejor los diferentes requisitos de la red.

Apertura y personalización

Los conmutadores de caja blanca suelen basarse en sistemas operativos de código abierto, como Linux, y hardware de estándar abierto. Esto permite a los usuarios personalizarlo según sus necesidades agregando o eliminando funciones y módulos específicos para adaptarse a diferentes arquitecturas de red y requisitos comerciales. La apertura también fomenta el desarrollo de un ecosistema, proporcionando así a los usuarios más opciones e innovación.

Basado en hardware comercial

Los interruptores de caja blanca suelen utilizar hardware comercial, como chips y componentes comunes. Esto reduce los costos de hardware y proporciona a los usuarios una solución más asequible. Además, los diseños basados ​​en hardware genérico promueven la diversidad en la cadena de suministro y reducen la dependencia de proveedores específicos.

Aplicaciones para grandes empresas

Las grandes empresas y los proveedores de servicios en la nube, como Google, Microsoft y Facebook, utilizan ampliamente conmutadores de caja blanca en sus centros de datos de gran escala. Estas empresas requieren dispositivos de red de alto rendimiento, programables y personalizables para admitir arquitecturas de red complejas y requisitos comerciales. La apertura y flexibilidad de los interruptores de caja blanca los hacen ideales para satisfacer estas necesidades.

Cómo funcionan los interruptores de caja blanca

Imagine un interruptor de caja blanca como un controlador de tráfico inteligente ubicado en el cruce de la red, guiando con precisión el flujo de datos y garantizando que la información llegue a su destino de manera rápida y precisa. Funciona un poco como un baile de precisión, que consiste en hardware y software trabajando en conjunto para mantener el mundo en red funcionando sin problemas.

En primer lugar, el conmutador de caja blanca observa los paquetes que llegan desde diferentes dispositivos a través de un conjunto de “ojos” muy inteligentes: los puertos. Cada paquete es como un coche y el puerto es la entrada al camino. El conmutador decide a qué salida debe ir el paquete examinando la "dirección de destino" en el paquete, tal como mira el número de placa. Este proceso es rápido y casi instantáneo.

Luego, de manera similar a un clasificador de correo, el conmutador de caja blanca clasifica los paquetes en los “buzones” apropiados (es decir, puertos). Cada puerto está conectado a un dispositivo diferente, del mismo modo que cada buzón pertenece a un destinatario diferente. El paquete se entrega exactamente al buzón correcto para garantizar que llegue al dispositivo de destino.

El “clasificador de correo” también tiene su propia memoria, recordará la ruta anterior, de modo que en el próximo encuentro con la misma “dirección de destino” podrá ordenar los paquetes más rápidamente, del mismo modo que un clasificador experto puede identificar rápidamente al destinatario.

El principio de funcionamiento del conmutador de caja blanca es: con puertos precisos, juicio inteligente y operación de alta velocidad, recopila y clasifica paquetes de datos de diferentes dispositivos y luego los envía de manera eficiente a los destinos correctos, para construir una red sin obstáculos. sistema de tráfico, que permite que la información se transmita rápidamente y que nuestro mundo digital esté más estrechamente conectado.

En el diagrama anterior, hay dos dispositivos (Dispositivo 1 y Dispositivo 2) conectados mediante un interruptor de caja blanca (Interruptor). El conmutador de caja blanca tiene dos puertos (Puerto 1 y Puerto 2), que se conectan a estos dos dispositivos respectivamente. Cuando el Dispositivo 1 quiere enviar datos al Dispositivo 2, envía el paquete de datos al Puerto 1 del Switch. Switch verifica la dirección de destino en el paquete y determina que debe enviar el paquete al Dispositivo 2 a través del Puerto 2. Esto es como en una intersección, donde la policía de tránsito (Switch) le indica al vehículo (paquete de datos) que vaya en la dirección correcta. dirección basada en el número de placa (dirección de destino). A través de este proceso, el conmutador de caja blanca puede transferir eficientemente paquetes de datos de un dispositivo a otro, asegurando que los datos puedan llegar a su destino de manera precisa y rápida. Este diagrama simple ayuda a ilustrar cómo los conmutadores de caja blanca logran el reenvío de datos según la dirección de destino en el paquete de datos.

Comparación de interruptores de caja blanca e interruptores tradicionales

Construido sobre hardware comercial

Una característica notable de los interruptores de caja blanca es que utilizan hardware comercial como base. En comparación con los conmutadores dedicados tradicionales, este uso de hardware comercial hace que los conmutadores de caja blanca sean más rentables. El hardware comercial suele basarse en arquitecturas de procesador genéricas, lo que significa que el coste de fabricación del hardware es bajo y también más fácil de obtener. Esta característica de los conmutadores de caja blanca permite a los administradores de red elegir la configuración de hardware que se adapte a sus necesidades, logrando así arquitecturas de red personalizadas. Al mismo tiempo, también promueve la diversidad de la cadena de suministro de hardware, reduciendo el costo de adquisición de dispositivos de hardware.

Utilice circuitos integrados de aplicaciones específicas (ASIC)

Los interruptores de caja blanca utilizan circuitos integrados para aplicaciones específicas (ASIC) de proveedores maduros. Los ASIC son chips de circuitos integrados personalizados que se utilizan especialmente para realizar tareas informáticas específicas. En los conmutadores de caja blanca, los ASIC se utilizan para implementar el reenvío y procesamiento de paquetes de datos, así como varios protocolos y funciones necesarios para la conmutación de red. Al utilizar ASIC, los conmutadores de caja blanca pueden lograr un procesamiento y reenvío de paquetes de datos de alto rendimiento, satisfaciendo las necesidades de redes y centros de datos a gran escala. La personalización de los ASIC también permite a los administradores de red optimizar según las necesidades reales, mejorando el rendimiento y la eficiencia de la red.

Ejecute el sistema operativo de red abierta (ONOS)

Otra característica importante es que los conmutadores de caja blanca ejecutan un sistema operativo de red abierta (ONOS). Un sistema operativo de red abierta es un sistema de software utilizado para administrar y controlar dispositivos de red, que enfatiza la programabilidad y flexibilidad de la red. Al ejecutar ONOS, los conmutadores de caja blanca pueden lograr un control y una gestión de red centralizados. ONOS permite a los administradores de red configurar y administrar la red a través de un controlador centralizado, logrando así la automatización y optimización de la red. Esta programabilidad permite a los administradores de red formular políticas de red de acuerdo con las necesidades reales y ajustar dinámicamente el comportamiento de la red, logrando así una gestión del tráfico de datos y una utilización de recursos más eficientes.

Conmutadores de caja blanca y redes definidas por software (SDN)

Los conmutadores de caja blanca se utilizan a menudo en combinación con redes definidas por software (SDN), que es una de las diferencias más significativas con los conmutadores tradicionales. SDN es una arquitectura de red que enfatiza la programabilidad, el control central y la separación del plano de datos y el plano de control de la red. La programabilidad y apertura de los conmutadores de caja blanca los convierten en una opción ideal para arquitecturas SDN.

En SDN, los conmutadores de caja blanca actúan como parte del plano de datos y se comunican con el controlador centralizado para ajustar y optimizar el comportamiento de la red. Esta arquitectura permite a los administradores de red gestionar toda la red desde una ubicación centralizada, logrando así mayores niveles de automatización y optimización de la red.

En SDN, los conmutadores de caja blanca actúan como parte del plano de datos y se comunican con el controlador centralizado para ajustar y optimizar el comportamiento de la red. Esta arquitectura permite a los administradores de red gestionar toda la red desde una ubicación centralizada, logrando así mayores niveles de automatización y optimización de la red.

Ventajas de los interruptores de caja blanca

Los interruptores de caja blanca aportan muchas ventajas.

En primer lugar, debido a su sistema operativo abierto, los usuarios pueden elegir el sistema operativo de red que se adapte a sus necesidades, optimizando así al máximo el rendimiento de la red. Por ejemplo, pueden elegir sistemas operativos que admitan diferentes protocolos según las necesidades reales, logrando así un mejor rendimiento y compatibilidad.

En segundo lugar, el costo del hardware de los conmutadores de caja blanca es relativamente bajo, lo que proporciona una solución de red asequible para las pequeñas y medianas empresas. En comparación con los conmutadores propietarios tradicionales, los conmutadores de caja blanca utilizan componentes de hardware estandarizados, lo que reduce los costos de adquisición y mantenimiento.

Además, su flexibilidad y programabilidad también permiten a los administradores de red adaptarse mejor a las necesidades comerciales cambiantes. Ya sea agregando dispositivos o ajustando políticas de red, los conmutadores de caja blanca pueden lograrlo mediante la configuración de software, lo que simplifica enormemente el proceso de administración de la red.

Para resumir las ventajas de los interruptores de caja blanca:

o Simplicidad

o Flexibilidad

o Fiabilidad

o Escalabilidad

o Personalización

o Automatización

o Alto rendimiento

o Rentabilidad

Casos de aplicación de interruptores de caja blanca

Aplicación en entorno de computación en la nube

Los conmutadores de caja blanca desempeñan un papel importante en el entorno de la computación en la nube. Los centros de datos en la nube deben admitir la virtualización a gran escala y los servicios multiinquilino, y la programabilidad de los conmutadores de caja blanca les permite configurarse de manera flexible de acuerdo con las diferentes necesidades de la red virtual, logrando una utilización eficiente de los recursos y la optimización de la red.

Red informática de borde

Con el auge de la informática de punta, existe la necesidad de construir una red con baja latencia y gran ancho de banda para admitir la comunicación y el procesamiento de datos entre dispositivos de punta. Los interruptores de caja blanca se pueden personalizar según diferentes escenarios perimetrales, lo que garantiza una conexión eficiente entre dispositivos perimetrales.

Interconexión de centros de datos a gran escala

En los centros de datos a gran escala, existe la necesidad de una interconexión de gran ancho de banda y baja latencia entre múltiples centros de datos. Los conmutadores de caja blanca pueden satisfacer las necesidades de transmisión rápida de datos entre centros de datos a través de su hardware de alto rendimiento y funciones programables, lo que admite la interconexión de centros de datos y el intercambio de recursos.

Proveedores involucrados en interruptores de caja blanca

Proveedores internacionales

Grandes redes de conmutadores: Como uno de los proponentes del concepto de conmutador de caja blanca, Big Switch Networks ha estado investigando y promoviendo el desarrollo de la tecnología de conmutador de caja blanca desde 2010. Sus innovaciones han logrado avances en las redes definidas por software (SDN) y en la operación de redes de código abierto. sistemas.

Redes de cúmulos: Cumulus Networks se fundó en 2010 y se centra en proporcionar sistemas operativos de red para conmutadores de caja blanca. Lanzaron un sistema operativo de red basado en Linux, que proporciona a los administradores de red mayor programabilidad y flexibilidad.

pica8:Pica8 se fundó en 2012 y ofrece un sistema operativo de red basado en conmutadores de caja blanca. Sus productos apuntan a lograr la apertura y la programabilidad de la red.

Vendedores chinos

Huawei: Como fabricante líder de equipos de red de China, Huawei también participa en el campo de los conmutadores de caja blanca. Sus productos se utilizan principalmente para centros de datos en la nube y redes empresariales, para respaldar el procesamiento del tráfico de datos a gran escala.

ZTE: ZTE también es un importante proveedor de equipos de redes domésticas, involucrado en el campo de los interruptores de caja blanca. Sus productos se dirigen a diferentes escalas de necesidades de red.

UNISOC: UNISOC tiene una rica experiencia en el campo de los chips y también puede desempeñar un papel determinado en la investigación y el desarrollo de interruptores de caja blanca.

Redes Ruijie: Como uno de los fabricantes de equipos de redes nacionales, Ruijie Networks también participa en el campo de los conmutadores de caja blanca.

Tendencias de desarrollo y desafíos de los interruptores de caja blanca

Los grandes proveedores de nube, como Google y Amazon, han implementado ampliamente conmutadores de caja blanca en las redes de sus centros de datos. Estos proveedores necesitan dispositivos de red altamente programables y de alto rendimiento para admitir servicios en la nube a gran escala. Los conmutadores de caja blanca brindan una configuración personalizada y una administración de red más flexible, lo que permite a los proveedores de la nube adaptarse mejor a las necesidades comerciales que cambian rápidamente.

A medida que la competencia en el mercado de los grandes proveedores de nube se vuelve más intensa, los proveedores de conmutadores de caja blanca comienzan a buscar nichos de mercado, como proveedores de nube secundarios, grandes empresas y proveedores de servicios de telecomunicaciones. Esto ayuda a ampliar el alcance de aplicación de los interruptores de caja blanca en diferentes industrias y promueve aún más el desarrollo del mercado.

El aumento de los conmutadores de caja blanca ha afectado en cierta medida la cuota de mercado de los fabricantes de equipos de red tradicionales, especialmente en el campo de los conmutadores de centros de datos. Estos fabricantes necesitan adaptarse a la nueva dinámica del mercado y mantener la competitividad a través de la innovación. La participación de mercado de Cisco en conmutadores para centros de datos ha disminuido, lo que también refleja el impacto de los conmutadores de caja blanca. Cisco y otros fabricantes de equipos de red tradicionales también ajustan constantemente sus estrategias de productos para adaptarse a los cambios del mercado, incluido el suministro de dispositivos más programables y flexibles.

En resumen, los conmutadores de caja blanca, como dispositivo de red innovador, han demostrado su importante papel en la promoción de la evolución de la tecnología de red a través de su rápido crecimiento en las redes de centros de datos y su impacto en la participación de mercado. Esta tendencia indica que el campo de las redes seguirá enfrentando cambios e innovación.

A continuación, enumeraremos brevemente algunos de los desafíos que enfrentan los interruptores de caja blanca:

Ámbito de aplicación limitado: actualmente, los conmutadores de caja blanca se utilizan ampliamente en escenarios específicos, como centros de datos en la nube a gran escala. En otros escenarios, como las redes de área metropolitana y las redes de área amplia, la aplicación de conmutadores de caja blanca aún se encuentra en una etapa inicial. Esto limita el alcance de su aplicación generalizada.

Baja participación de mercado: aunque el mercado de conmutadores de caja blanca está creciendo, su participación de mercado sigue siendo baja en comparación con los conmutadores tradicionales. En la mayoría de los casos, los conmutadores de caja blanca se implementan junto con los conmutadores tradicionales, lo que puede limitar sus ventajas de rendimiento.

Compatibilidad y estabilidad: algunos conmutadores de caja blanca pueden encontrar problemas de compatibilidad al integrarse con hardware, sistemas operativos o controladores de diferentes proveedores. Además, el uso de software y hardware de código abierto puede plantear algunos desafíos de estabilidad que requieren más pruebas y optimización.

Soporte técnico y capacitación: para algunas empresas y administradores de redes, pasar de soluciones cerradas tradicionales a conmutadores de caja blanca requiere un cierto proceso de aprendizaje y adaptación. La falta de capacitación y soporte técnico puede hacer que algunas instituciones adopten una actitud de esperar y ver qué pasa con la adopción de interruptores de caja blanca.

Seguridad y gestión: la apertura y la programabilidad pueden plantear algunos desafíos de seguridad, como una configuración incorrecta que puede provocar vulnerabilidades en la red. Además, la gestión de conmutadores de caja blanca puede requerir que los administradores de red tengan mayores habilidades técnicas para explotar plenamente su potencial.

Desarrollo del ecosistema: los conmutadores de caja blanca requieren un ecosistema saludable, que incluya sistemas operativos, controladores, aplicaciones, etc. La construcción de este ecosistema puede llevar tiempo para brindar a los usuarios soluciones completas.

Conclusión

En el escenario de la red, los conmutadores de caja blanca lideran la revolución de la red en la era digital con sus características de apertura, personalización e innovación. Desacoplan el hardware del software, lo que permite a los administradores de red personalizar según sus necesidades, redefiniendo nuestra comprensión de la red. Como combinación de hardware y software, los conmutadores de caja blanca surgen rápidamente en campos como centros de datos, empresas y proveedores de servicios en la nube a gran escala. Sin embargo, a pesar de las infinitas posibilidades que ofrecen los conmutadores de caja blanca, también enfrentan desafíos, como la limitación de los escenarios de aplicación y el aumento de la cuota de mercado. Con la continua evolución de la tecnología, se espera que los conmutadores de caja blanca desempeñen un papel en una gama más amplia de entornos de red, convirtiéndose en una fuerza impulsora de la transformación digital. Ya sea desde la perspectiva de la innovación desde la apertura o desde la perspectiva de una experiencia de red altamente personalizada, los conmutadores de caja blanca están liderando un nuevo capítulo de la red, permitiéndonos explorar más posibilidades en el mundo digital. No importa cómo cambie el futuro, los conmutadores de caja blanca seguirán mostrando su deslumbrante brillo en el escenario de la red, llevándonos a una era de redes más colorida y diversa.