100G分流器：不僅僅是帶寬升級問題
分流器是一種網絡流量過濾采集設備，工作在第三、四層，專門用于互聯網流量分析領域，是一種為降低后端分析而進行流量過濾、衰減、交換和分流的設備。目前已有的分流器包括千兆、萬兆（POS、WAN、LAN）、40G（POS、LAN）、100G以太網、PON（EPON、GPON）、WIFI、3G和LTE等。
1、引言由于IPTV、視頻點播等業務，遠程存儲、移動寬帶業務、VPN服務等廣泛應用，運營商骨干網的流量在持續增加，Internet服務提供商（ISP）和網絡服務提供商（NSP）對高帶寬的需求不斷增加。目前，客戶到運營商的連接已經在快速擴展到10GE，典型情況下，骨干網絡的連接需要客戶連接的4到10倍，才能保證足夠的性能。
隨著多核處理、虛擬化、網絡存儲等技術的發展，企業計算環境和骨干鏈路對鏈路帶寬的要求越來越高。對當前數據中心中的10G以太網計算機設備和將來40G以太網需要交換機到交換機之間的連接采用100G接口。同樣的要求，在ISP處也有。100G是現在將來一段時間內Internt互聯及新服務和消費者及企業用戶的完美解決方案。
2、挑戰未來一段時間，100G分流器將廣泛應用于網絡審計、信令分析、大數據分析、IDC防護、實時廣告競價等領域。然而，100G分流器不僅僅是鏈路帶寬升級的問題，要解決在100G鏈路上執行流量分析，必須要解決下列挑戰：
（1）設備的密度、體積和功耗：由于100G光傳輸的價格仍然比較昂貴，這類設備通常會部署在運營商的機房，而運營商機房的空間是有限的，通常需要層層審批。如果能夠將設備的密度提高，體積和功耗降低，則有利于設備的部署和實施。
（2）設備的成本：100G鏈路的帶寬是萬兆鏈路的10倍。目前萬兆分流器的價格已經比較便宜，但是在運營商的匯聚層部署10G設備，過多的鏈路割接會帶來施工問題。在100G以太網上分光可以降低施工的難度，但是設備的本身的成本不能比10個萬兆鏈路高太多，否則用戶更趨向于使用萬兆分流器。
（3）更精細的流量分類：100G鏈路所帶來的高帶寬使得后端分析服務器的壓力劇增，傳統的基于多元組的流量衰減方式已經無法滿足要求。完美的解決方案是在分流器上執行DFI（深度流檢測，是DPI的一種更具體的形式），過濾掉不關心的協議報文和特定網站發出的報文。目前可以商用的DPI能力單板不超過40Gbps，以多元組和DPI相結合的流量過濾方式是必須要解決的技術難題。
（4）設備的穩定性：由于設備更多部署在運營商而非用戶測，分流器的維護將比較困難，采用ATCA設備是一種有效的解決方案，同時進行更好穩定性設計，更嚴格的元器件選型以及老化實驗才能確保設備的可靠性達到99.999%以上。
3、解決方案100G分流器要充分考慮設備的密度、體積、功耗和成本，能夠執行更精細的流量分類。可以采用下面的解決方案：100G線卡本身完成輸入輸出，執行多元組過濾，經過多元組過濾的流量部分輸出，部分丟棄，需要進行深度檢測的流量則送專用的DPI板卡進行深度流量檢測。為滿足此要求，可以采用圖1所示的設計方案。光接口采用的是商用的100GE的CFP或者CFP2光模塊，實現100GE光信號到CAUI電接口的轉換，通過使用不同光模塊可以支持100GBASE-SR10、100GBASE-LR4和100GBASE-ER4等應用場合，光模塊輸出的是10路10Gbps的數據，再進行后續的處理。
在100G流量獲取中，包括PMA、PCS和MAC共三個模塊。PMA實現100GE的介質接口，由高性能FPGA自帶的高速SERDES實現，一個100GE接口需要10路高速SERDES，每個SERDES將10Gb/s的串行數據轉換為相對低速的40-Bits并行數據。
PCS模塊完全兼容802.3ba規范。實現的主要功能如下：
圖1 100G處理板卡框架結構
（1）當不需要使用DPI和DFI時，可以使用兩槽的ATCA機箱，單板本身支持有一定冗余的流量輸出，滿足網絡審計、信令分析、大數據分析、IDC防護、實時廣告競價等領域的需求。
（2）當要執行DPI和DFI時，可以使用14槽機箱，通過交換將報文送到專用的DPI板卡執行深度流檢測，檢測模式可以是字符串或者正則表達式，需要輸出時仍然通過100G板卡（HFC602）自身的萬兆接口輸出。
在高速網絡環境下，隨著主干網絡帶寬和流量的急劇增加，復雜網絡應用的層出不窮，傳統網絡取證系統在數據捕獲和數據處理方面面臨很大的挑戰。
100G分流器是一個復雜的系統，設計和實現這樣的系統需要綜合考慮成本、體積、功耗、密度，以及所需要的精細分流功能。
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