探秘星融元P4交换机，网络可编程助力业务发展“无所欲为”

传统的网络交换机 ——封闭黑盒，不可编程

（1）处理协议固定

（2）表项空间写死

（3）业务流程固化

设备所支持的协议，表项空间和转发逻辑在出厂时就已经固定了，当网络中有新的协议、隧道封装和转发逻辑，现有设备无法做到灵活支持，用户便只能选择更换设备。

基于SDN的尝试，有限的开放网络——Openflow带来的控制平面可编程

（1）控制平面可编程

（2）数据平面不可编程

OpenFlow 的SDN控制器相当于SDN的“大脑”，由它通过OpenFlow协议指导Openflow交换机设备的转发。不过这里的表不再是普通的IP五元组，而是整合了网络中各个层次的网络配置信息，由一些关键字和执行动作组成的灵活规则。

OpenFlow实现原理：OpenFlow流表的每个流表项都由匹配域（Match Fields）、处理指令（Instructions）等部分组成。流表项中最为重要的部分就是匹配域和指令，当OpenFlow交换机收到一个数据包，将包头解析后与流表中流表项的匹配域进行匹配，匹配成功则执行指令。

所以通过OpenFlow SDN控制器给设备下发流表，我们可以修改和变更网络定义和实时策略了。

但设备所支持的协议和字段仍然是在出厂时已经确定，我们只能根据现有的协议来定义流表项，无法支持新的协议。

对于不断更新变化的应用场景和协议类型来说，Openflow并没有彻底解决特定用户的业务创新需求。反倒是因为匹配字段增多（随着OpenFlow的升级迭代，所支持解析的字段从12增加到了45个）让匹配效率和表项空间占用的缺陷暴露得更加明显。

全栈可编程——将网络可编程进行到底，让网络真正服务于业务

P4可编程硬转发 + 基于SONiC的可编程控制面 + VPP可编程软转发（DPU模块）

1、可编程线速硬转发：P4交换芯片——打开了封闭的数据平面

全端口、全流量、全线速转发

可编程交换芯片加速新业务验证、部署和上线，与传统ASIC相比，周期缩短可达95%

1）资源可编程

2）转发逻辑可编程

3）协议解析可编程

P4可编程芯片可以用来做什么？

（1）简化网络，降低复杂度，扩展表项空间

（2）快速增加新的网络特性

——快速开发和验证新协议、隧道或封装处理（如DCE、AliCloud私有VXLAN、ETH+MPLS+PW+ETH+PPPoE+IP、两层VXLAN等）/ NFV加速（LB、DDoS、NAT等）/ 新的拥塞控制算法

（3）帮助实现INT带内网络遥测，从而追溯每个数据包的转发过程

传统网络监控技术（如SNMP、netflow、 sflow等） 通过控制平面向底层网络获取信息，这样的方式要么约束性太强，要么速度太慢，不足以精确检测由于短时事件或者微突发流量等导致的问题。

INT带内网络遥测主要解决了内网流量追踪的四大痛点

1）网络包走了哪条路径

2）依据哪条规则选择的这条路径

3）在每一跳的节点逗留了多长时间

4）有哪些其他的流在共享这条物理链路

2、可编程控制面：基于SONiC的网络操作系统+x86通用CPU的云原生环境

（1）标准Linux+容器架构的开放环境

（2）各类网络控制协议（控制面功能）容器化，如需增加新的控制功能模块，只需增加新的容器

（3）可集成第三方NetDevOps运维工具

（4）向上提供Rest API ，可无缝集成控制器和Openstack、Vmware等云管平台

3、VPP&DPDK可编程软转发：高性能计算单元（DPU模块）+容器化部署环境

（1）承载各种虚拟网络功能，打造开放的网络生态

（2）多核高性能处理器+大容量内存：可用于千万级会话状态处理、下游流量缓存、流量加解密等

（3）易移植的开放网络开发环境：通过所提供的底层基座操作系统，客户可以不用考虑底层支撑框架，直接开发上层应用程序，原先x86上运行的各种软件功能仅需要简单的重新编译就可以加载运行

星融元的“铁三角”豪华套餐：可编程、全开放、高性能的P4可编程交换机

可编程ASIC：让网络适应业务，而非业务适应网络，快速定制

开放标准：业界通用标准架构，无锁定

X86控制 & ARM业务处理：一次开发，自由迁移，投资保护，大幅提升算力

敏捷易用：简单易用的开发环境，加速产品迭代节奏

标准内核：标准的Linux/ONIE/SONiC/P4Runtime，无锁定

无缝运维：完全重用既有的运维团队、知识栈、工具

星融元全线可编程产品线——面向未来网络，承载创新需求

应用一：云数据中心/超融合私有云的网络部署

应用二：打造开放的网络生态

基于SONiC的容器能力拓展，自由扩展控制面能力，轻松实现NetDevOps

（1）基于容器架构的网络操作系统支持自开发/第三方应用

（2）全面支持DevOps，支持运行在星融云网络上的自开发/第三方应用自动化运维工具

算网融合，基于高性能计算单元可部署各种虚拟化网络功能

（1）可编程交换芯片：基本网络功能，自动化流量牵引和编排

（2）高性能业务处理单元：提供标准的容器环境，可以加载各种网络应用，打造网络领域的“Android”生态

1）Stateful LB、IPSec、SSL、应用层安全网关、vFW、vIPS、vWAF…

2）DPI、Netflow、IDS、NPM、APM、 元数据提取、流量捕获…

应用三：定制化的数据面重构

（1）基于状态的负载均衡功能的卸载，为数据中心服务器减负

（2）基于业务的精准化、实时化、可视化的带内网络遥测技术

（3）无穷大的微浪涌吸收能力，构建零丢包的云网络

（4）5G UPF……

应用四：DPU网卡卸载服务器负载

（1）卸载OVS同时集成第三方应用

（2）SSL解密卸载加速

更多未来网络创新实践，星融元与您携手共创！