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总线交换是最古老的一种数据交换方式，这种方 式的主要特点是没有专门的交换网芯片，通过共 享背板总线进行各线卡之间的数据传递，各线卡 分时占用背板总线；
结构和技术比较简单，但交换容量受背板总线带 宽限制，无法构建大容量系统，并且随着背板总 线带宽的增加，码流的同步控制也成为一大瓶颈；
目前采用这种交换方式的系统交换容量一般小于 32G，并且一般都是有阻塞的系统。
骨干网
Si
Si
增加一个路由 器来处理MPLS VPN报文
Si
大客户
由于传统交换机不支持MPLS VPN，只能 新加一个路由器，提供MPLS VPN。由于集中 式处理VPN，存在性能瓶颈。
这个补丁方案可以进行业务试验，无法 支撑大网的运营需求。
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MPLS VPN的实现方案
目前，在核心交换机支持MPLS业务的方案上，存在两种实现 方式：集中式、分布式。
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以太网交换机面临的挑战
三层流Cache转发技术：2019年波及全球的网络病毒，成为传统以太 网交换机的流cache转发技术的终结者。在大网上的流cache转发的三层 交换机，在遭受网络病毒攻击后，都中断了转发业务，甚至瘫机。
二层网络 VS 路由网络：全以太城域网构成了一个巨大的二层网络， 在宽带用户激增的情况下，网络变得不可控制。伴随着2019年下半 年启动的城域网改造，各地的城域网逐渐演进为路由网络。
业务指标
最大交换容量 （Gbps） L2包转发率 （Mpps） L3包转发率 （ Mpps） MPLS VPN包转发率 （ Mpps） 策略路由包转发率 （Mpps） 交换网QoS
分布式核心交换机 720 432 432 (最长匹配) 432 432 VOQ
集中式核心交换机 720
软件集中式转发核心交 换机
S8505
7个槽位，5个通用I/O槽 背板容量：750G 交换容量：300G 包转发率：180M pps
S8512
14个槽位，12个业务槽 背板容量：1.8T 交换容量：720G 包转发率：432M pps
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S8500分布式交换体系结构
S8512 L2/L3/MPLS/VPN等业务均可充分使用720G交换容量， 各种业务数据的包转发率均可达到432Mpps。
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高品质核心交换机的最长匹配路由转发机制
S8500主控
路由学习
路由更新信息
报文
路由表 所有包 最长匹配路由表
S8500接口板
随着相关技术的突破，最长匹配路由转发技术与实现成本也在取得平衡，虽然成本还没 有降到流Cache转发芯片的程度，但是一些具备远瞻性的核心交换机设计，开始采用最 长匹配路由技术。
L3
L3
L3
L3
L3
L3
L3 L3
L3 L3 L3
部署新一代核心交换机的城域网络，MPLS VPN业务具备良好的鲁棒性，不论 是小业务流量还是大业务流量，稳定性始终如一。VPN用户流量即使爆炸性发 展也不会影响网络运行质量，满足网络可运营可管理的高品质需求。
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和谐之美
高品质核心交换机的转发引擎内在支持运营型业务，稳定性始终如一， 有效支撑业务的快速发展。
L3
S8500
S8500
L3 S8500
L3
L3
S8500
L3 S8500
L3
S8500
L3 L3
新一代核心交换机式的高性能
L3
L3
MPLS VPN分布转发引擎能够稳定
可靠地处理核心层海量数据
L3
S8500
L3 S8500
L3 L3 L3
S8500 S8500
S8500 S8500 S8500 S8500
30
可扩展性设计: 720G->1.44T
Port0 R Port1 R Port2 R
SSii
？
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MPLS分布式转发引擎
线卡内置 高性能 MPLS转发 引擎
线卡内置 高性能 MPLS转发 引擎
线卡内置 高性能 MPLS转发 引擎
线卡内置 高性能 MPLS转发 引擎
线卡内置 高性能 MPLS转发 引擎
MPLS VPN引擎分布在各线卡上，各线卡协同工作，分别处理。
分布式MPLS VPN转发处理有效的避免了集中式处理的MPLS业务性能瓶颈 缺陷，能更加稳定可靠的支持运营级MPLS VPN业务数据处理。
核心交换机技术发展趋势封面
——华为技术有限公司
0
汇报提纲
以太网交换机的发展简史 核心交换机的新发展 华为核心交换机简介
1
以太网接口技术发展
事件
以太网
FE
GE
10GE
IEEE 通过802.3ae 10GE 标准
DIX发布10M 以太网标准
Xerox公司提出 并实现以太网技术
IEEE通过 802.3标准
256400ຫໍສະໝຸດ 170400（流Cache ）
170（流Cache）
30 （集中式最长匹配） 2 （集中式最长匹配）
30
2
30 VOQ
2 无QoS
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汇报提纲
以太网交换机的发展简史 核心交换机的新发展 华为核心交换机简介
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Quidway S8500系列核心路由交换机
S8500内置强 劲的分布式业 务转发引擎
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L2/L3流量 MPLS VPN流量
CROSSBAR 交换网
MPLS集中式处理流程
CPU或小NP
集中业务卡
集中式业务 处理板是 MPLS VPN的 性能瓶颈。
CPU
ASIC
接口卡
背板
CPU
ASIC
接口卡
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核心交换机是否需要戴一个MPLS新帽子？
帽子 身体(三层交换机)
（MPLS VPN)
＋
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高品质的核心交换机
三层交换机的转发引擎天然支持最长匹配路由查 找算法，三层转发特性不再是一个可有可无的帽 子，而是其身体内部的一个功能。
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汇报提纲
以太网交换机的发展简史 核心交换机的新发展
➢ 交换体系结构的演进 ➢ 转发方式的改进 ➢ MPLS VPN分布式转发 华为核心交换机简介
19
2019年交换机网络实现MPLS VPN的方法
交换形式也将逐渐被淘汰。
环形交换
节点A 节点C
节点D
9
P ort0 R P ort1 R P ort2 R
P ort11 R
交换矩阵
Crossbar交换矩阵
仲裁
A rb ite r
01 10
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
控制矩阵
P o rt1 1 T
P o rt1 T P o rt0 T
Crossbar交换网采用矩阵结构实现无阻塞交换，在交换网内部没有带宽 瓶颈，不会因为带宽资源不够而产生阻塞；
这种交换形式在一些老机型上仍有使用，新的系 统不会采用这种交换形式。这种交换形式将逐渐 被淘汰
总线式
8
环形交换实质上仍然是一种
总线交换方式，改进点就是
将总线移到了芯片中，而不
是在背板上； 带宽有所提高，但是没有根
节点B
本改善；
采用这种交换方式的系统容
量在32G-64G之间，一般来
讲都是有阻塞的系统；这种
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汇报提纲
以太网交换机的发展简史 核心交换机的新发展
➢ 交换体系结构的演进 ➢ 转发方式的改进 ➢ MPLS VPN分布式转发 核心交换机的未来之路
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2000年三层交换机的概念
帽子（小三层转发)
＋＝ SSii
身体(Vlan交换机)
SSii
三层交换机 = L2交换机 + 小三层的帽子。（2000年）
MPLS VPN业务：传统的交换机只能接入用户，不能提供更多的新型 增值业务，例如：MPLS VPN。通过交换机上打一个MPLS业务补丁的 方式，其集中式处理的业务性能瓶颈和较差的服务品质会成为业务 发展瓶颈，使得价值客户更加不信任IP网络。
在促使价值客户转向宽带网络过程中，以太网交换机如何实现良好的 三层转发，并提供MPLS VPN业务，是新时期交换机面临的重要挑战。
IEEE通过 千兆以太网标准 IEEE 通过 100BASE-T 快速以太网标准
1973年 1980年
1983年
2019年
2019年 2019年
2
以太网交换机的成功
以太网 VS 令牌环：从20世纪80年代后期至今，办公局域网几乎被 以太网交换机所垄断，LAN即以太网。令牌环现在已经很少见了。
以太网 VS ATM：从2000年起，以太网基本成为城域网宽带接入的主 力，ATM接入网络发展缓慢。
Crossbar交换网的扩展能力非常强，交换容量可以做的很大，目前单颗 芯片交换容量在256G－700G之间。
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P o rt P o rt P o rt
RAM
共享内存
P o rt P o rt P o rt
共享内存交换与上述交换方式有本质不同，是一种全 新的交换方式,其优点是支持大量突发数据缓冲
4
以太网交换机发展历史的启示
大容量、高带宽 逐步发展新业务
成本与发展取得平衡
低成本设计
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汇报提纲
以太网交换机的发展简史 核心交换机的新发展
➢ 交换体系结构的演进 ➢ 转发方式的改进 ➢ MPLS VPN分布式转发 核心交换机的未来之路
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高端交换机的体系结构演进
高端交换机发展历程中，出现了五种交换网络形式： 共享总线 环形交换 共享内存 Crossbar 分布式Crossbar＋共享内存
三层流Cache转发技术：使得以太网交换机从二层走向了三层，进入 IP领域，由于流cache技术成本很低，三层交换机对路由器的成本优 势明显，在2000年至2019年，三层交换机全面进入宽带城域网汇聚 层，在很多地方甚至覆盖到城域网核心层。