《電子技術應用》
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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。
中圖分類號： TP393
文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2022.03.001
引用格式： 張成林，宋玲玲. 面向未來網絡的白盒交換機體系綜述[J].信息技術與網絡安全，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

根據預測，至2030年，未來網絡將需要承載自動駕駛、虛擬現(xiàn)實、全息通信、遠程醫(yī)療、智能制造、智慧城市等新型復雜業(yè)務[1]。這些業(yè)務要求網絡滿足不同用戶的差異化服務、數(shù)據傳輸?shù)母呔韧ㄐ乓约胺掌鞯母邘掜憫?，網絡設備要滿足可編程、確定性、高性能等需求。同時，隨著近十年來用戶規(guī)模和流量的爆炸式增長，云計算、云原生等云化技術獲得充分發(fā)展，使得數(shù)據中心應用的服務器、存儲器等資源逐漸虛擬化，倒逼應用通信相關的網絡設備也進行虛擬化，網絡需要云化升級，網絡設備需要開放化。然而，當前網絡依然采用封閉的、供應商壟斷式的專用交換機，這種交換機采用一體化的設計：定制的專用集成電路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)芯片、特定于ASIC芯片的軟件開發(fā)工具包(Software Development Kit，SDK)、特定于設備的閉源操作系統(tǒng)，交換機的各軟件和硬件組件緊密地捆綁在一起，只能提供指定的網絡服務與功能。顯然，這些設備既無法滿足未來網絡靈活業(yè)務的需求，又難以適應當前網絡云化的要求，嚴重阻礙著未來網絡的創(chuàng)新發(fā)展。

作為未來網絡開放創(chuàng)新的關鍵設備，白盒交換機采用支持設備開放化以及網絡可編程的開放架構，契合了新型業(yè)務和網絡發(fā)展的亟需。白盒交換機突破傳統(tǒng)設備的軟硬件一體化設計，解耦底層網絡硬件與上層操作軟件，同時控制平面支持網絡協(xié)議的軟件可編程，數(shù)據平面支持轉發(fā)芯片的硬件可編程，從而提升了網絡設備的開放性以及可編程性，對未來網絡建設和研究具有重要意義。




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作者信息：

張成林1，宋玲玲2

(1.東南大學 網絡空間安全學院，江蘇 南京211189；2.網絡通信與安全紫金山實驗室，江蘇 南京211111)




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