《电子技术应用》
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面向未来网络的白盒交换机体系综述
信息技术与网络安全 3期
张成林1,宋玲玲2
(1.东南大学 网络空间安全学院,江苏 南京211189;2.网络通信与安全紫金山实验室,江苏 南京211111)
摘要: 摘 要: 面向2030的未来网络需要承载自动驾驶、虚拟现实等新型复杂业务,云技术发展倒逼现有网络云化升级,要求网络设备具备可编程性并能够开放化。而传统封闭固定的网络设备难以满足需求,亟需开放可编程的白盒交换机。通过概述白盒交换机体系的发展历程和主要架构,围绕设备开放化和网络可编程两大原则,梳理和比较白盒交换机在体系架构方面的研究,分析白盒交换机当前面临的技术和产业挑战,并指出白盒交换机未来可能的发展方向,以期对白盒交换机以及未来网络的发展做出贡献。
中图分类号: TP393
文献标识码: A
DOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2022.03.001
引用格式: 张成林,宋玲玲. 面向未来网络的白盒交换机体系综述[J].信息技术与网络安全,2022,41(3):2-8.
A review on architecture of white box switches for future networks
Zhang Chenglin1,Song Lingling2
(1.School of Cyber Science and Engineering,Southeast University,Nanjing 211189,China; 2.Purple Mountain Laboratories,Nanjing 211111,China)
Abstract: According to the forecast, future networks for 2030 need to carry new complex services such as autonomous driving and virtual reality, while the development of cloud technology forces the current network to be upgraded in the cloud, which requires network devices with programmability and openness. However, the traditional closed and fixed network devices can no longer meet the demand, so there is an urgent need for open and programmable white box switches. This paper summarizes the development history and main structures of white box switch architecture, combs and compares the research conducted on the architecture of white box switches around two major principles, analyzes the current technical and industrial challenges faced by white box switches, and points out the possible future directions of white box switches, excepting to contribute to the development of white box switches and future networks.
Key words : white box switch;device opening;network programming;future network

0 引言

根据预测,至2030年,未来网络将需要承载自动驾驶、虚拟现实、全息通信、远程医疗、智能制造、智慧城市等新型复杂业务[1]。这些业务要求网络满足不同用户的差异化服务、数据传输的高精度通信以及服务器的高带宽响应,网络设备要满足可编程、确定性、高性能等需求。同时,随着近十年来用户规模和流量的爆炸式增长,云计算、云原生等云化技术获得充分发展,使得数据中心应用的服务器、存储器等资源逐渐虚拟化,倒逼应用通信相关的网络设备也进行虚拟化,网络需要云化升级,网络设备需要开放化。然而,当前网络依然采用封闭的、供应商垄断式的专用交换机,这种交换机采用一体化的设计:定制的专用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit,ASIC)芯片、特定于ASIC芯片的软件开发工具包(Software Development Kit,SDK)、特定于设备的闭源操作系统,交换机的各软件和硬件组件紧密地捆绑在一起,只能提供指定的网络服务与功能。显然,这些设备既无法满足未来网络灵活业务的需求,又难以适应当前网络云化的要求,严重阻碍着未来网络的创新发展。

作为未来网络开放创新的关键设备,白盒交换机采用支持设备开放化以及网络可编程的开放架构,契合了新型业务和网络发展的亟需。白盒交换机突破传统设备的软硬件一体化设计,解耦底层网络硬件与上层操作软件,同时控制平面支持网络协议的软件可编程,数据平面支持转发芯片的硬件可编程,从而提升了网络设备的开放性以及可编程性,对未来网络建设和研究具有重要意义。




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作者信息:

张成林1,宋玲玲2

(1.东南大学 网络空间安全学院,江苏 南京211189;2.网络通信与安全紫金山实验室,江苏 南京211111)




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