نظرة عامة على تقنية White-Box Switch

تطورت مفاتيح التبديل ذات الصندوق الأبيض بسرعة في العقود الثلاثة الماضية. قدمت مؤسسة Open Networking Foundation (ONF) ، ومؤسسة Linux ، ومشروع Open Compute Project (OCP) ، ومشروع Telecom Infra Project (Telecom Infra Project ، TIP) ، وغيرها من المنظمات مفتوحة المصدر مساهمات كبيرة. مفتاح المربع الأبيض هو جهاز شبكة مفتوح مع فصل البرامج والأجهزة. بالمقارنة مع المفتاح التقليدي المغلق الذي يدمج البرامج والأجهزة ، فإنه يتميز بالعديد من المزايا:

بادئ ذي بدء ، يتبنى مفتاح المربع الأبيض بنية جهاز مفتوحة وفكرة فصل البرامج والأجهزة. يمكنه تخصيص الأجهزة الأساسية وبرامج الطبقة العليا وفقًا لاحتياجات العمل. مقارنةً بالشراء المجمّع والاستخدام الاحتكاري لبرامج وأجهزة التبديل التقليدية ، يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكلفة شراء المحول. بالإضافة إلى ذلك ، فيما يتعلق بوظائف البرامج ، يمكن إجراء التطوير الثانوي بناءً على برنامج مفتوح المصدر ، مما يقلل من دورة التطوير والتكلفة.

ثانيًا ، تدعم مفاتيح التبديل ذات الصندوق الأبيض إمكانية برمجة مستوى بيانات الأجهزة ونشر البرامج في حاويات. يقومون بتخصيص منطق إعادة توجيه مستوى البيانات من خلال الأساليب المحددة بالبرمجيات والاستفادة الكاملة من تقنية الحوسبة السحابية الحديثة لترقية وظائف الشبكة وتكرارها بسرعة لتحسين مرونة الشبكة وخفة الحركة وأداء الشبكة. بالإضافة إلى ذلك ، بمساعدة النشر في حاويات ، يمكن تبسيط الإدارة والتشغيل والصيانة بطريقة موحدة ، مما يقلل من تكاليف تشغيل وصيانة الشبكة.

أخيرًا ، تم التعرف على الصندوق الأبيض للمفاتيح بالإجماع من قبل شركات التبديل في المنبع والمصب مثل مصنعي الرقائق ومزودي المعدات ومقدمي الخدمات السحابية ومشغلي الاتصالات. يمكن أن يربط هذا بين تطوير بيئة مفتوحة المصدر للصندوق الأبيض والبيئة الصناعية لتشكيل شبكة مربعة بيضاء مزدهرة. يمكن لبيئة الشبكة في نهاية المطاف تعزيز الابتكار المستمر وتطور الشبكة ، وحل مشاكل الأعمال الحالية ، وتلبية متطلبات الشبكة المستقبلية.

في الوقت الحاضر ، شكلت محولات الصندوق الأبيض نظامًا بيئيًا للشبكة يتمتع بقدرات تصنيع. لقد طوروا من رقائق تجارية قابلة للبرمجة إلى توحيد أجهزة الصندوق الأبيض ، من واجهة الرقاقة الموحدة إلى أنظمة تشغيل التحويل مفتوحة المصدر. تصف هذه المقالة أولاً بإيجاز تاريخ تطوير مفاتيح الصندوق الأبيض ، ثم تقدم الوضع الحالي لمفاتيح الصندوق الأبيض من منظور البيئة مفتوحة المصدر والبيئة الصناعية ، وأخيراً تشرح اتجاهات التنمية المستقبلية المتعلقة بمفاتيح الصندوق الأبيض.

تاريخ تطور الأبيض-مفاتيح الصندوق

في 1998بدأت شركات IBM و Compaq و Dell وشركات أخرى في استخدام أنظمة Linux التجارية واحدًا تلو الآخر ، وبدأت تقنية شبكاتهم والأنظمة البيئية ذات الصلة في التطور بسرعة.

في 2008، بدأ Linux في الدمج مع شرائح التحويل لتوفير خدمات نقل البيانات داخل المجال ذات السعة الكبيرة والنطاق الترددي العالي في سيناريوهات مركز البيانات.

من أجل زيادة تعزيز التطوير التجاري لمفاتيح Linux ، بدأت Nippon Electric (NEC) و Hewlett-Packard (HP) في دراسة تكنولوجيا برامج التبديل وأطلقت محولات البرامج المفتوحة على أساس OVS (OpenVSwitch) في القرن الرابع الميلادي. تم إطلاق موارد وقدرات الشبكة بشكل لم يسبق له مثيل ، وبدأت عمليات الشبكة في التحرك نحو الأتمتة والذكاء.

في 2011استنادًا إلى تقنية برامج التبديل ، بدأت OCP وغيرها من المنظمات في الاهتمام بتبديل تقنية المحاكاة الافتراضية. لقد بدأوا في توحيد الصندوق الأبيض لأجهزة التبديل ، وأطلقوا ONIE (بيئة تثبيت الشبكة المفتوحة) ، و FBOSS (Facebook Open Switching System) ، وبرنامج إدارة الجهاز ، ووثائق تحكم ODL (OpenDaylight) القياسية ، والتي حققت اختراقات كبيرة في مجال مفاتيح SDN ومفاتيح الصندوق الأبيض.

في 2015، أطلق OCP بنجاح أول مفتاح مربع أبيض ، ويدج. في الوقت نفسه ، ظهرت أيضًا مشاريع افتراضية ومربع أبيض مثل OVN (الشبكة الافتراضية المفتوحة) ، وشبكة SDN الافتراضية ، ونظام التشغيل ONL (Open Network Linux) ، ووحدة التحكم ONOS (نظام تشغيل الشبكة المفتوحة) ، و OpenNFV و CORD في مجال الاتصالات.

منذ عام ٢٠٠٥، تم تطوير تقنيات مثل معدات الصندوق الأبيض وأنظمة تشغيل البرامج وأتمتة الشبكة بقوة. تظهر أنظمة تشغيل التبديل مفتوحة المصدر واحدة تلو الأخرى ، مثل SONiC (برنامج للشبكات المفتوحة في السحابة) التي أطلقتها Microsoft ، و OpenSwitch بواسطة HP ، و DANOS (نظام تشغيل الشبكة المفصولة) بواسطة AT&T ، و Stratum التي أطلقتها Google لـ NG-SDN (الجيل التالي SDN). في الوقت نفسه ، أصبحت حلول إدارة الشبكة والتحكم فيها مثل ONAP وواجهة P4Runtime و Trellis في الأفق أيضًا ، كما أن تقنية الشبكة المتعلقة بمفاتيح الصندوق الأبيض مزدهرة بشكل غير مسبوق.

يدور النظام الإيكولوجي مفتوح المصدر لمفاتيح الصندوق الأبيض بشكل أساسي حول العديد من المنظمات مفتوحة المصدر في الداخل والخارج:

1). مشروع الحوسبة المفتوحة ، المسؤول عن صياغة معايير الأجهزة لمفاتيح الصندوق الأبيض ؛

2). مؤسسة Open Networking Foundation ، التي تروج لتطوير وتنفيذ التقنيات ذات الصلة بـ SDN في مفاتيح الصندوق الأبيض ؛

3). مشروع البنية التحتية للاتصالات السلكية واللاسلكية ، الذي يستكشف استخدام تقنية White Box Switch لتغيير الطريقة التقليدية لبناء ونشر البنية التحتية لشبكة الاتصالات ؛

4). تعمل لجنة مركز البيانات مفتوح المصدر مع المؤسسات المحلية لتنفيذ تطوير مفتوح وتعاوني ومبتكر ومربح للجانبين حول البنية التحتية لمركز البيانات.

مؤسسة الشبكات المفتوحة

مشروع الحوسبة المفتوحة (OCP) هو مشروع أجهزة مفتوح أطلقه Facebook و Intel و Rackspace و Goldman Sachs و Andy Bechtolsheim في عام 2011 لمشاركة التصميمات مفتوحة المصدر. لقد أصبح مجتمعًا تعاونيًا عالميًا سريع النمو. يركز OCP على إعادة تصميم تكنولوجيا الأجهزة لجعلها أكثر كفاءة ومرونة وقابلية للتطوير لدعم متطلبات البنية التحتية للحوسبة المتزايدة. يوفر OCP بنية للأفراد والمؤسسات لمشاركة الملكية الفكرية مع الآخرين ويعزز الانفتاح والترويج للخدمات والتخزين وتقنيات مراكز البيانات من خلال الجمع بين الأجهزة والبرامج مفتوحة المصدر.

مؤسسة الشبكة المفتوحة (ONF) هي منظمة مفتوحة المصدر في مجال الشبكة أسسها نيك ماكوين وسكوت شينكر في عام 2011 ، وهما المؤيدان الرئيسيان لـ SDN. وهي تهدف إلى تعزيز تطوير وتنفيذ SDN وهي رائدة معترف بها وحاملة المعايير في مجال SDN. منذ إنشائها ، نجحت ONF في تعزيز SDN لتصبح تقنية شبكة من الجيل التالي مقبولة بشكل عام من قبل المشغلين وبائعي المعدات ومقدمي الخدمات.

مشروع البنية التحتية للاتصالات (TIP) هو منظمة مفتوحة في مجال الاتصالات بقيادة Facebook في عام 2016. ويهدف إلى تغيير الطريقة التقليدية لبناء ونشر البنية التحتية لشبكات الاتصالات من خلال التعاون المشترك لتطوير تقنيات جديدة.

تهدف لجنة مركز البيانات المفتوحة (ODCC) ، بتوجيه من جمعية معايير الاتصالات الصينية ، إلى الانفتاح والتعاون والابتكار والفوز المشترك. يركز على الخوادم ومرافق مركز البيانات والشبكات والتقنيات الجديدة والاختبار والحوسبة المتطورة والمراقبة الذكية والإدارة وما إلى ذلك.

في بيئة صناعة تبديل الصندوق الأبيض ، تم تشكيل سلسلة بيئية صناعية كاملة من مزودي معدات المنبع إلى مقدمي الخدمات السحابية ومشغلي الاتصالات. يشمل موردو المعدات بشكل أساسي Cisco و H3C ، اللذان يوفران حلول معدات فتاحة تشبه الصندوق الأبيض للسوق. يشمل مقدمو الخدمات السحابية بشكل أساسي Google و Microsoft و Alibaba و Tencent وما إلى ذلك ، وقد بدأوا في دراسة أنظمة تشغيل مفاتيح الصندوق الأبيض ، واستخدامها للترويج لأنظمة جديدة. يشمل مشغلو الاتصالات بشكل أساسي AT&T و China Mobile و China Unicom و China Telecom وغيرها. يستخدمون مفاتيح الصندوق الأبيض لتحويل الأعمال وإعادة بناء الشبكة.

فيما يتعلق بالدقة التي تتحكم بها الأجهزة ، فقد مر تطوير أجهزة الشبكة ذات الصندوق الأبيض بمرحلتين حتى الآن. في المرحلة الأولى ، يتم التحكم مركزيًا في معدات الشبكة وبرمجياتها بواسطة مالك الشبكة. يمكن تعديل وظائف أو بروتوكولات جهاز الشبكة وتكوينها عن بُعد. في هذه المرحلة ، تكون معدات / برامج / واجهة الشبكة مغلقة نسبيًا ، جنبًا إلى جنب مع ضعف قابلية التشغيل البيني للبروتوكول ، ومنطق إعادة التوجيه المعزز ، ووقت التطوير الطويل للبروتوكولات / الوظائف الجديدة ، وتكاليف البحث والتطوير المرتفعة ، والتي لا يمكنها تلبية احتياجات وظائف الشبكة الجديدة المرنة والمتنوعة.

لذلك ، تطورت معدات الشبكة تدريجياً إلى المرحلة الثانية من بنية المعدات المفتوحة وإعادة توجيه حزم البيانات القابلة للتحكم. تم تحويل خط الأنابيب الثابت في الأصل إلى PISA مرن وقابل للبرمجة (بنية التبديل المستقلة عن البروتوكول). بفضل ظهور برامج الشبكة مفتوحة المصدر مثل OVS و SONiC و ​​FBOSS و FRR (FRRouting) و ONOS ، أصبحت الشبكات غير الشفافة والمغلقة شفافة ومفتوحة.

PISA هندسة المحولات المستقلة عن البروتوكول）

يستمر حجم الشبكة في التوسع ، وتستمر أنواع الخدمات في الزيادة ، وتستمر صعوبة إدارة الشبكة والتحكم فيها في الازدياد. بالنظر إلى ذلك ، تحتاج إدارة معدات الشبكة إلى التخلي عن طريقة الإدارة والصيانة من قبل أفراد خاصين ، وبناء نظام مفتوح من طرف إلى طرف ، بما في ذلك 5G لتحقيق برمجة شاملة ومحددة بالبرمجيات من البداية إلى النهاية ومن أعلى إلى أسفل. من الضروري اعتماد بنية شبكة مفتوحة مع فصل متقدم بين البرامج والأجهزة ، وقابلية برمجة مرنة ، وتغيير عند الطلب. كما يجب أن تسعى جاهدة لتلبية متطلبات الشبكة المختلفة والمخصصة للصناعات المختلفة ، وتسريع التكامل العميق للشبكة والاقتصاد الحقيقي.

بالنسبة لمستوى إدارة الشبكة ، يحتاج مسؤول الشبكة فقط إلى وصف سلوك الإدارة في الجزء العلوي لبناء حلقة مغلقة لإدارة الشبكة الذكية. ستقوم الشبكة تلقائيًا بالتقسيم والترجمة والتشغيل وفقًا للسلوك. تعتبر موارد الشبكة (بما في ذلك الشبكة السحابية ومزود خدمة الإنترنت وشبكة 5G) ناقلات قابلة للبرمجة. يتم إجراء التحقق اليومي والفحص في الوقت الحقيقي من خلال أتمتة البرنامج.

حلقة مغلقة لإدارة الشبكة الذكية

لتحقيق الوظائف المذكورة أعلاه ، من الضروري إتقان التقنيات الرئيسية الثلاثة التالية:

(1) صيانة عالية يمكن التحكم فيها: البحث عن BFD عالي الأداء (كشف إعادة التوجيه ثنائي الاتجاه) لتحقيق اكتشاف حالة مستوى ميلي ثانية لموارد الشبكة ؛

(2) إدراك الشبكة عالي الدقة: استنادًا إلى INT (القياس عن بُعد للشبكة داخل النطاق) والقياس عن بُعد ، وما إلى ذلك.

(3) جدولة فعالة للشبكات: آلية توجيه SR مناسبة للشبكات واسعة النطاق لتحقيق جدولة فعالة والتحكم في عرض نطاق الحركة والمسارات.

 

تتضمن مفاتيح الصندوق الأبيض مستويات متعددة من التعاون ، بما في ذلك ليس فقط اختيار الأجهزة والتكيف ، ولكن أيضًا عدد من تقنيات الشبكة الجديدة. من أجل فرز الهندسة المعمارية والتقنيات المشاركة في مفاتيح الصندوق الأبيض وتعزيز البحث التقني والبناء البيئي بشكل أفضل في هذا المجال ، سيقدم هذا الفصل النقاط التقنية الرئيسية لتصميم مفتاح الصندوق الأبيض من الجوانب الأربعة: تقنية فصل البرامج والأجهزة ، وتكنولوجيا الشبكة القابلة للبرمجة ، وتكنولوجيا تسريع الأجهزة ، وتكنولوجيا أمان الصندوق الأبيض.

1. تكنولوجيا فصل البرمجيات والأجهزة

تعمل AT&T على تقسيم النظام البيئي لمفتاح المربع الأبيض إلى أربع طبقات:

• طبقة الأجهزة 1: طبقة الرقاقة التجارية مسؤولة عن التحويل الأساسي وإعادة التوجيه. في الوقت الحاضر ، لا يوجد معيار صارم لهذه الطبقة.
• Software 1 Layer: طبقة واجهة الرقاقة ، التي تستخرج وظائف الرقاقة وتوفر الخدمات لأعلى. تتطلب هذه الطبقة التوحيد القياسي من حيث المبدأ ، ولكنها تستغرق وقتًا.
• طبقة الأجهزة 2: طبقة التصميم المرجعي لوظيفة الشبكة ، والتي توفر مرجع تصميم وظيفة الشبكة للأجهزة. تتضمن هذه الطبقة بشكل أساسي التصميم المرجعي لوظيفة شبكة الأجهزة التي صاغها مشروع OCP.
• طبقة البرنامج 2: نظام تشغيل الشبكة وطبقة البروتوكول ، مسؤولان عن تنفيذ وظائف التحكم في المستوى والإدارة. تتضمن هذه الطبقة بشكل أساسي نظام تشغيل الشبكة وتطبيق بروتوكول شبكة الطبقة العليا ، وهي الطبقة الأكثر أهمية.

2. تكنولوجيا الشبكة القابلة للبرمجة

يؤدي مستوى التحكم بشكل أساسي إدارة مركزية على معدات تبديل الشبكة الأساسية ، بما في ذلك مراقبة الحالة ، واتخاذ قرارات إعادة التوجيه ، ومعالجة وجدولة حركة بيانات مستوى البيانات ، ويحقق وظائف مثل اكتشاف الارتباط ، وإدارة الهيكل ، وصياغة السياسة ، وتسليم إدخال الجدول. تتم العمليات التصاعدية من خلال واجهات متجهة إلى الشمال لتوفير تجريد مرن لموارد الشبكة لتطبيقات الأعمال ذات الطبقة العليا وأنظمة إدارة الموارد وفتح مستويات متعددة من القدرات القابلة للبرمجة.

مستويات متعددة من القدرات القابلة للبرمجة

سيحقق تطوير تقنية برمجة طائرة التحكم المزايا التالية:

1) تستخدم مبدلات الصندوق الأبيض نظام تشغيل شبكة مشابهًا لنظام الخوادم ، والذي يمكنه استخدام أدوات إدارة الخادم الحالية لتحقيق أتمتة الشبكة ، ودعم الوصول السهل إلى حزم برامج الخادم مفتوحة المصدر. يمكنه أيضًا استخدام نفس واجهة إدارة التكوين بالضبط على المحول كما هو الحال على الخادم ، لزيادة سرعة الابتكار ؛

2) تحويل بيئة الشبكة الخاصة للمفاتيح التقليدية إلى بيئة أكثر عمومية ، من أجل توسيع وإدارة خدمات الشبكة بكفاءة ، وتحسين قابلية البرمجة ورؤية الشبكة لمفاتيح الصندوق الأبيض ؛

3) يمكنه تحقيق البرمجة الديناميكية في نظام تشغيل الشبكة للمحول من خلال واجهات برمجة التطبيقات ووحدات التحكم. كما يقوم أيضًا بكتابة وظائف الشبكة المطلوبة (مثل مقسمات الشبكة) ، وبالتالي تقليل نشر الأجهزة على كل محول وجعل إدارة الشبكة ومراقبتها مركزية.

يعمل مستوى البيانات التقليدي على ترسيخ كل منطق معالجة الرسائل وإعادة توجيهها للشبكة في شريحة الأجهزة ، والتي تكتمل بمنطق رقاقة سرعة الأسلاك الكاملة ، وبالتالي تحسين أداء الشبكة بشكل كبير. ومع ذلك ، فإنه لا يمكن أن يلبي المتطلبات المتزايدة لأعمال الطبقة العليا وبرامج التحكم الحالية للشبكة الأساسية. يتم تقييد مستوى إعادة التوجيه إلى حد كبير بواسطة رقائق ASIC ذات الوظيفة الثابتة.

رقاقة التبديل التقليدية مقابل رقاقة التبديل القابلة للبرمجة

جوهر تكنولوجيا الشبكة القابلة للبرمجة هو شريحة تبديل بخصائص قابلة للبرمجة ، أي أنه يمكن تعديل معالجة الرسائل ومنطق إعادة التوجيه للرقاقة حسب الحاجة من خلال البرنامج. في الوقت الحاضر ، فإن حامل الأجهزة لشريحة التبديل القابلة للبرمجة هو مزيج من ASIC و FPGA (مصفوفة البوابة القابلة للبرمجة الميدانية).

3. تكنولوجيا تسريع الأجهزة

في معظم السيناريوهات ، يكون المحول مسؤولاً عن إرسال حزم بيانات الشبكة ، ويتم إجراء المعالجة والحساب بعد وصول حزم البيانات أخيرًا إلى الخادم الوجهة. ومع ذلك ، مع النمو السريع لحركة مرور الشبكة ، والمحدودة بسبب عنق الزجاجة في أداء وحدة المعالجة المركزية وشرائح التبديل ، لم تعد بنية مستوى البيانات الحالية قادرة على تلبية متطلبات المستخدمين من أجل الكمون المنخفض والإرسال العالي.

من أجل حل المشكلات المذكورة أعلاه ، يمكن دمج بطاقات تسريع الأجهزة مثل بطاقات الشبكة الذكية و FPGAs في مستوى البيانات ، ويمكن استخدام تقنية تسريع الأجهزة لتفريغ حركة مرور الشبكة. يمكن أن يؤدي تقليل وقت استجابة الشبكة الكلي واستهلاك الموارد لوحدة المعالجة المركزية / شرائح التبديل إلى تحسين الأداء العام وجودة الخدمة للشبكة بشكل كبير.

هندسة المحولات التقليدية مقابل معمارية CPU + SmartNIC 

يمكن أن يستخدم مستوى البيانات مجموعة غير متجانسة من CPU + SmartNIC. يتم توصيل وحدة المعالجة المركزية بـ SmartNIC من خلال واجهة PCIe عالية السرعة. أثناء عملية إعادة التوجيه ، يمكن أن يكون الجزء الذي يحتاج إلى معالجة خاصة لحزمة البيانات (وظيفة الشبكة التي تستهلك موارد ضخمة لوحدة المعالجة المركزية أو لديها مكاسب كبيرة في معالجة الأجهزة) مباشرة offتحميلها على بطاقة الشبكة الذكية. لا يمكن لطريقة الجمع هذه أن تحقق إعادة توجيه حزم الشبكة العادية فحسب ، بل تقوي أيضًا قدرة معالجة الجهاز ، والتي يمكن أن تحسن أداء مفتاح المربع الأبيض بشكل فعال وتقليل تأخير الشبكة.

4. تكنولوجيا الأمن وايت بوكس

تتضمن البنية المفتوحة لمفاتيح الصندوق الأبيض مشكلات أمنية لا يمكن تجاهلها. على سبيل المثال ، يسمح ONIE للمستخدمين بنشر أو استبدال أنظمة تشغيل الشبكة (بما في ذلك التمهيد واستعادة أنظمة تشغيل الشبكة من البائعين مثل Big Switch Networks و Cumulus Networks وما إلى ذلك) دون استبدال الأجهزة.

من خلال الاستفادة من نقاط الضعف والعيوب في ONIE ، بما في ذلك نقص المصادقة والتشفير ، يمكن للمتسلل إدخال رمز ضار أثناء مرحلة تمهيد المحول (أي قبل تحميل نظام التشغيل بالكامل). تعتبر التعليمات البرمجية الخبيثة التي تم تحميلها مكونًا معروفًا / جيداً لأن برنامج الأمان الخاص بنظام التشغيل لا يمكن تشغيله أثناء مرحلة التمهيد. حتى إذا تم اكتشاف هجوم ، فقد يكون من المكلف للمستخدمين إزالة التعليمات البرمجية الضارة عن طريق استبدال البرامج الثابتة.

5. هندسة الجهاز

ينقسم مفتاح الصندوق الأبيض إلى جزأين: الأجهزة والبرامج. تشتمل الأجهزة عمومًا على شرائح التبديل ، ورقائق وحدة المعالجة المركزية ، وبطاقات الشبكة ، والتخزين ، والأجهزة الطرفية ، وما إلى ذلك. يجب أن تتوافق واجهاتها وهياكلها مع مواصفات توحيد OCP. يشير البرنامج إلى نظام تشغيل الشبكة (NOS) وتطبيقات الويب الخاصة به. في مفتاح المربع الأبيض ، يتم تثبيت NOS بشكل عام من خلال إرشادات النظام الأساسي للبرنامج الأساسي (مثل ONIE). تقوم طبقة واجهة الرقاقة (مثل SAI) بتغليف وظائف الأجهزة الخاصة بشريحة التبديل في واجهة موحدة ، وفصل تطبيق الطبقة العليا والأجهزة الأساسية. على وجه التحديد ، يخصص تطبيق الطبقة العليا منطق إعادة التوجيه الأساسي عن طريق استدعاء واجهة الشريحة لتوفير وظيفة قابلة للبرمجة للشبكة.

مستويات الأجهزة والبرامج

تشتمل طبقة إعادة توجيه الأجهزة عادةً على الأنواع التالية من الأجهزة: 1) شرائح التبديل: تُستخدم لإعادة توجيه البيانات ؛ 2) رقائق وحدة المعالجة المركزية: تتحكم بشكل أساسي في تشغيل النظام ؛ 3) بطاقات الشبكة: توفر وظائف إدارة جانب وحدة المعالجة المركزية ؛ 4) أجهزة التخزين: بما في ذلك الذاكرة والأقراص الصلبة وما إلى ذلك ؛ 5) الأجهزة الطرفية: بما في ذلك المراوح ، وإمدادات الطاقة ، وما إلى ذلك ، من بينها ، رقاقة التبديل مسؤولة عن تبديل وإعادة توجيه حزم البيانات الأساسية للمحول وهي المكون الأساسي للمحول.

وفقًا لـ CrehanResearch ، تجاوزت مشتريات Amazon و Google و Facebook لمفاتيح الصندوق الأبيض في عام 2018 ثلثي حجم السوق الإجمالي ، على الرغم من أن اعتماد السوق الكلي لمفاتيح الصندوق الأبيض في تبديل مركز البيانات يقع في نطاق 20٪.

ولكن مع تميل Amazon و Google و Facebook إلى اعتماد هذه الأجهزة في وقت مبكر لتلبية البحث عن سرعات شبكة أحدث وأسرع ، ستستمر مفاتيح المربع الأبيض في النمو. تعمل جميع مراكز بيانات Google التي تبلغ سرعتها 400 جيجابت تقريبًا حاليًا بواسطة مفاتيح التبديل ذات الصندوق الأبيض.

تم إصدار عبوات للوحدات الضوئية 400G والمعايير الكهربائية ، ويمكن تكييف الوحدات البصرية 400G مع مجموعة متنوعة من سيناريوهات التطبيق. هناك منظمتان رئيسيتان للصياغة القياسية للوحدات البصرية ، IEEE و MSA.

MSA (اتفاقية متعددة المصادر) هي معيار صناعي صاغه مصنعون ممثلون في الصناعة لحقل معين. على سبيل المثال ، في مجال الوحدات البصرية ، توجد معايير تغليف SFF و MSA ومعايير تنفيذ وحدات بصرية 100G: 100G QSFP28 PSM4 MSA و 100G QSFP28 CWDM4 MSA ، إلخ.

بالنسبة للوحدات البصرية 400 جيجا ، فإن MSA ذات الصلة تشمل بشكل أساسي 400 جرام QSFP-DDو 400 جرام OSFP و 400 جرام CFP8 المتعلقة بالتعبئة و 400 جرام QSFP-DD CWDM8 المتعلقة بوضع النقل. تمت صياغة المعايير ذات الصلة وإصدارها.

QSFP-DD-400G-LR4 من FiberMall

بالإضافة إلى ذلك ، تحدد سلسلة معايير IEEE 802.3 تحديدًا التحكم في الوصول الوسيط للطبقة المادية وطبقة ارتباط البيانات للشبكة السلكية. من بينها ، ترتبط الوحدات البصرية 400 جيجا بتعريف أنواع مختلفة من الواجهات المادية المعتمدة على المتوسطة (PMD).

وضع إصدار المعايير ذات الصلة الأساس للصناعة لتعزيز الاستخدام التجاري لـ وحدات بصرية 400G. في الوقت نفسه ، تساعد المعايير الوفيرة أيضًا الوحدات البصرية 400 جيجا على التكيف مع مجموعة متنوعة من سيناريوهات التطبيق بمتطلبات مختلفة للمسافة ، وعدد الألياف الضوئية ، ومعدل الموجة الأحادية ، وما إلى ذلك.