스위치 칩의 역할
이더넷 스위칭 장비는 이더넷 스위칭 칩, CPU, PHY, PCB, 인터페이스/포트 하위 시스템 등으로 구성되며, 그중 이더넷 스위칭 칩과 CPU가 핵심 구성 요소입니다.
이더넷 스위칭 칩은 대량의 데이터와 메시지 전달을 스위칭하고 처리하는 데 사용되는 전용 칩입니다. 이는 네트워크 애플리케이션에 최적화된 특수 집적 회로입니다. 이더넷 스위칭 칩 내부의 논리 경로는 매우 높은 데이터 처리 기능을 유지하면서 함께 작동하는 수백 가지 기능 세트로 구성되어 있으므로 아키텍처 구현이 복잡합니다.
CPU는 로그인 및 프로토콜 상호 작용 제어를 관리하는 데 사용되는 범용 칩입니다. PHY는 전기 인터페이스의 물리 계층 데이터를 처리하는 데 사용됩니다. 일부 이더넷 스위치 칩은 이더넷 스위치 칩 내부에 CPU와 PHY를 통합합니다.
스위치 칩의 작동 원리
이더넷 스위칭 칩은 논리적 수준에서 OSI 모델(Open Communications Systems Interconnection Reference Model)을 준수합니다.
OSI 모델에는 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층, 전송 계층, 세션 계층, 프리젠테이션 계층 및 애플리케이션 계층이 포함됩니다. 이더넷 스위칭 칩은 주로 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층 및 전송 계층에서 작동하며 데이터 링크 계층에는 고성능 브리징 기술(레이어 2 포워딩), 네트워크에는 고성능 라우팅 기술(레이어 3 라우팅)을 제공합니다. 계층, 전송 계층 이하의 보안 정책 기술(ACL), 트래픽 스케줄링 및 관리와 같은 데이터 처리 기능을 제공합니다.
구체적인 작동 원리는 다음과 같습니다. 1. 전송할 메시지/데이터 패킷이 포트를 통해 이더넷 스위칭 칩에 들어간 후 먼저 패킷 헤더 필드를 일치시켜 흐름 분류를 준비합니다. 2. 그런 다음 보안 엔진을 통해 하드웨어 보안 테스트가 수행됩니다. 3. 보안 요구 사항을 충족하는 데이터 패킷은 레이어 2에서 전환되거나 레이어 3에서 라우팅된 다음 일치하는 데이터 패킷에 대해 흐름 분류 프로세서를 통해 관련 조치(예: 폐기, 속도 제한, VLAN 수정 등)를 수행합니다. ); 4. 전달할 수 있는 패킷의 경우 802.1P 또는 DSCP에 따라 서로 다른 대기열의 버퍼에 배치됩니다. 스케줄러는 WRR 등의 우선순위나 알고리즘에 따라 큐를 스케줄링하고, 포트가 패킷을 보내기 전에 흐름 분류 수정을 수행한 후 최종적으로 해당 포트에서 내보냅니다.
스위치 칩의 진화
스위치 칩의 발전을 되돌아보면 Broadcom의 TH 시리즈 칩은 1년 Tomahawk2014 출시 이후 XNUMX년마다 용량이 두 배로 늘어났습니다.
100G 시대: 2014년 2016월 Broadcom은 최초의 Tomahawk 제품을 출시했습니다. 100년에는 데이터센터가 100G로 업그레이드되기 시작했고, 이때 100G 광트랜시버와 XNUMXG 스위치도 대규모로 배치됐다.
400G 시대: 첫 번째 400G 칩(Tomahawk3)은 2017년 2018월에 샘플링되었습니다. 400년에 Cisco, Arista, Junpier와 같은 주류 스위치 제조업체가 차례로 2019G 스위치 제품을 출시했습니다. 400년에 3G 시리즈 제품이 출시되었습니다. 같은 해에 H400C, Ruijie와 같은 국내 제조업체도 2019G 스위치 제품을 출시했습니다. 4년 25.6월에 스위칭 용량이 64Tbps인 세계 최초의 스위치 칩 Tomahawk400가 공식 출시되었습니다. 128*200G/256*100G/2022*400G 배포를 지원할 수 있습니다. 100년에 400G 광 트랜시버가 양산 첫 해에 진입하고 데이터 센터는 공식적으로 XNUMXG에서 XNUMXG로 반복됩니다.
800G 시대: 있음 2022년 5월 Broadcom은 단일 칩으로 51.2포트 64Gbps, 800포트 128Gbps 또는 400포트 256Gbps 스위치를 지원하는 최대 200Tbps 속도의 Tomahawk 2023ASIC을 출시했습니다. 5년 800월 Tomahawk 800 시리즈 이더넷 스위치/라우터 칩이 일괄 배송되었습니다. 업계는 XNUMXG 반복주기에 진입했으며 XNUMXG 광 트랜시버가 출시되고 있습니다.
스위치 칩 분류
이더넷 스위칭 칩은 대역폭과 애플리케이션에 따라 다음 범주로 나눌 수 있습니다.
대역폭별: 이더넷 스위칭 칩은 다음과 같이 나눌 수 있습니다: 1) 100M: 가정용 스위칭 장비에 사용됩니다. 2) 기가비트: 소규모 기업 스위칭 장비에 적용 가능; 3) 기가비트 및 10기가비트: 대규모 기업 스위칭 장비에 사용됩니다. 4) 25G, 40G, 100G: 데이터 센터 및 운영자에 사용됩니다. 5) 400G: 데이터 센터 및 운영자에 사용됩니다. 8) 800G
애플리케이션 시나리오별: 이더넷 스위칭 칩은 다운스트림 애플리케이션 시나리오에 따라 엔터프라이즈 네트워크, 운영자, 데이터 센터 및 산업의 네 가지 범주로 나뉩니다. 위 응용 시나리오의 구체적인 응용 분야는 다음과 같습니다.
1) 기업 네트워크용 이더넷 스위칭 장비: 금융, 정부 및 기업, 캠퍼스 유형으로 나눌 수 있습니다. 2) 인터넷 서비스 제공업체(ISP)용 이더넷 스위칭 장비: 수도권 네트워크, 사업자 구축 네트워크, 사업자 내부 관리 네트워크로 나눌 수 있습니다. 3) 데이터 센터용 이더넷 스위칭 장비: 퍼블릭 클라우드, 프라이빗 클라우드, 자체 구축 데이터 센터로 나눌 수 있습니다. 4) 산업용 이더넷 스위칭 장비: 전력, 철도 운송, 도시 교통, 에너지 및 공장 자동화로 나눌 수 있습니다.
스위치 칩의 중요한 매개변수
스위칭 용량과 포트 속도는 스위치의 중요한 매개변수 지표입니다.
스위칭 용량은 스위치 인터페이스 프로세서 또는 인터페이스 카드와 데이터 버스 사이에서 처리할 수 있는 최대 데이터 양으로, 스위치 칩의 데이터 교환 기능을 나타냅니다. 스위칭 용량은 백플레인 대역폭이라고도 합니다. 현재 Broadcom, Marvell, Cisco가 출시한 최고 스위칭 용량 제품은 51.2Tbps에 도달했습니다. 포트 속도는 스위칭 칩/스위치의 각 포트에서 초당 전송되는 최대 비트 수입니다. 이더넷 스위치의 경우 현재 일반 속도는 10M에서 400G 사이입니다.
또한 패킷 전달 속도, VLAN(Virtual Local Area Network) 지원 여부, 모듈 이중화 여부, 라우팅 이중화 여부 등도 스위치 장비의 성능을 측정하는 중요한 지표입니다.
광학 및 전기 포트
전기 포트: 일반 RJ45 인터페이스, 일반적으로 네트워크 케이블을 연결하는 데 사용됩니다.
광 포트: 광트랜시버를 연결하는 데 사용됩니다. 인터페이스 패키징 형식에 따라 SFP+, SFP28 및 QSFP+로 나눌 수 있습니다. SFP+: GE/10GE 속도 SFP28, GE/10GE/25GE 속도 QSFP+ 및 40GE/100GE 속도를 지원합니다. SFP+와 SFP28은 구조적 외관이 동일하고 서로 호환되지만 SFP28은 최대 25G까지 더 높은 속도를 지원하는 반면 SFP+는 최대 10G까지만 지원합니다. QSFP+는 외관상 SFP+와 매우 다르며 둘은 호환되지 않습니다. QSFP+는 40G 이상의 속도에서 사용됩니다.