Comment les commutateurs boîte blanche transforment l’architecture réseau

Le contexte de la naissance des commutateurs White-Box

L’histoire de la naissance des commutateurs boîte blanche remonte à l’évolution et à l’innovation continues de l’architecture réseau.

Croissance explosive du volume de données réseau

Avec la popularisation et la diversification d'Internet, le volume de données sur le réseau augmente de façon exponentielle. Les périphériques réseau traditionnels peuvent être confrontés à des goulots d'étranglement en termes de performances lorsqu'ils traitent une charge de données aussi énorme. Par conséquent, des périphériques réseau plus performants et plus flexibles sont nécessaires pour répondre à la demande croissante de données.

L'essor du cloud computing et du Big Data

L’essor du cloud computing et des technologies du big data entraîne une expansion rapide des centres de données. Les appareils réseau traditionnels sont difficiles à adapter aux besoins des centres de données à grande échelle, et des solutions plus évolutives et personnalisables sont nécessaires. Les commutateurs boîte blanche, grâce à leurs fonctionnalités de programmabilité et de personnalisation, offrent une meilleure prise en charge des centres de données.

L'exigence de programmabilité du réseau

Les périphériques réseau traditionnels sont généralement basés sur du matériel et des systèmes d'exploitation fermés, ce qui rend difficile la réponse aux besoins changeants du réseau. Les réseaux modernes nécessitent une programmabilité plus élevée pour s'adapter aux nouveaux besoins commerciaux et aux évolutions technologiques. La programmabilité des commutateurs boîte blanche permet de les configurer et de les gérer de manière flexible en fonction des besoins réels.

L'essor du réseau défini par logiciel (SDN)

La technologie SDN met l'accent sur la programmabilité et le contrôle central du réseau, en séparant le plan de contrôle et le plan de données, elle permet une gestion et une optimisation du réseau plus flexibles. La combinaison des commutateurs boîte blanche et de la technologie SDN permet aux administrateurs réseau de mieux contrôler le comportement du réseau et favorise davantage le développement de commutateurs boîte blanche.

L'impact de l'Open Source

La montée du mouvement open source a favorisé l’innovation dans divers domaines, notamment celui des réseaux. Le développement de systèmes d’exploitation et de bibliothèques de logiciels open source a créé des conditions favorables à l’émergence des commutateurs boîte blanche. Les logiciels open source fournissent des solutions personnalisables, permettant aux fournisseurs de créer plus facilement des commutateurs en boîte blanche.

Réduction des coûts de matériel et diversité de la chaîne d'approvisionnement

Les périphériques réseau traditionnels sont souvent produits par quelques fournisseurs, ce qui entraîne des coûts matériels relativement élevés et des chaînes d'approvisionnement concentrées. Les commutateurs boîte blanche utilisent du matériel commercial, ce qui peut réduire les coûts matériels et promouvoir la diversité de la chaîne d'approvisionnement, permettant ainsi à davantage de fournisseurs de participer à la production de périphériques réseau.

L'histoire des commutateurs boîte blanche

L’histoire des commutateurs boîte blanche remonte au développement et à l’évolution de la technologie réseau.

Premiers dispositifs de commutation de réseau

Au début des réseaux informatiques, on utilisait des architectures de réseau basées sur des hubs, qui étaient inefficaces en termes de diffusion de paquets. À mesure que le nombre d’appareils et le trafic de données sur le réseau ont augmenté, les gens ont commencé à rechercher des technologies de commutation réseau plus efficaces.

Commutateurs commerciaux traditionnels

Les commutateurs commerciaux ont commencé à être largement utilisés dans les réseaux et ces commutateurs étaient généralement produits par certains grands fabricants. Le matériel et les logiciels de ces commutateurs étaient fermés et les administrateurs réseau ne pouvaient utiliser que les fonctions et options de configuration fournies par les fabricants.

L'impact de l'Open Source et du SDN

Avec la montée du mouvement open source, les gens ont commencé à rechercher des solutions réseau plus flexibles et personnalisables. Dans le même temps, le concept de réseau défini par logiciel (SDN) a également attiré l'attention, prônant la programmabilité et le contrôle centralisé du réseau.

L’essor des commutateurs White Box

Avec le développement des systèmes d’exploitation open source, du matériel générique et du SDN, les commutateurs boîte blanche ont émergé. Les commutateurs boîte blanche utilisent du matériel commercial, mais exécutent des systèmes d'exploitation open source, permettant aux administrateurs réseau de configurer et de gérer les commutateurs de manière plus flexible.

L'expansion des applications des commutateurs boîte blanche

Les commutateurs boîte blanche ne sont pas seulement utilisés dans les centres de données, mais pénètrent également progressivement dans d'autres domaines, tels que l'informatique de pointe, l'Internet des objets, etc. Ces domaines ont des exigences différentes en matière de flexibilité et de performances du réseau, et la programmabilité des commutateurs boîte blanche leur permet de s'adapter à ces exigences.

Introduction aux commutateurs boîte blanche

Le concept de commutateurs boîte blanche a été proposé pour la première fois par le fournisseur de matériel réseau Big Switch Networks. La société a lancé une architecture de commutation de réseau ouverte en 2012, combinant du matériel commercial avec des systèmes d'exploitation logiciels open source, pour obtenir une configuration et une gestion de réseau plus flexibles. Ils ont proposé le concept de commutateurs boîte blanche dans le cadre de cette architecture, dans le but de séparer le matériel et les logiciels afin que les administrateurs réseau puissent personnaliser la configuration en fonction des besoins réels et atteindre des niveaux plus élevés de contrôle et d'optimisation du réseau. Au fil du temps, le concept des commutateurs boîte blanche a progressivement gagné en reconnaissance et en application. D'autres fabricants et communautés open source ont également commencé à s'intéresser et à investir dans la recherche, le développement et l'application de la technologie des commutateurs en boîte blanche. Par conséquent, bien qu’il ait été proposé pour la première fois par Big Switch Networks, le développement de commutateurs boîte blanche est un processus impliquant de multiples efforts.

Présentation du commutateur White Box

White Box Switch, également connu sous le nom de White Label Switch, est un dispositif de commutation réseau innovant offrant un découplage matériel et logiciel, une ouverture et une personnalisation. Il joue un rôle important dans l'architecture réseau moderne, en fournissant des solutions réseau plus flexibles, programmables et hautes performances pour les entreprises et les centres de données.

Découplage matériel et logiciel

Les commutateurs réseau traditionnels intègrent généralement étroitement le matériel et les logiciels, ce qui limite la capacité des administrateurs réseau à personnaliser et à contrôler les appareils. En revanche, les commutateurs boîte blanche sont conçus avec du matériel et des logiciels découplés, permettant aux administrateurs réseau de configurer et de mettre à jour indépendamment le matériel et les logiciels pour mieux répondre aux différentes exigences du réseau.

Ouverture et personnalisation

Les commutateurs boîte blanche sont généralement basés sur des systèmes d’exploitation open source, tels que Linux, et sur du matériel standard ouvert. Cela permet aux utilisateurs de le personnaliser selon leurs besoins en ajoutant ou en supprimant des fonctionnalités et des modules spécifiques pour s'adapter à différentes architectures réseau et exigences commerciales. L'ouverture encourage également le développement d'un écosystème, offrant ainsi aux utilisateurs plus de choix et d'innovation.

Basé sur du matériel commercial

Les commutateurs boîte blanche utilisent généralement du matériel commercial, tel que des puces et des composants courants. Cela réduit les coûts matériels et offre aux utilisateurs une solution plus abordable. De plus, les conceptions basées sur du matériel générique favorisent la diversité dans la chaîne d'approvisionnement et réduisent la dépendance à l'égard de fournisseurs spécifiques.

Applications pour grandes entreprises

Les grandes entreprises et les fournisseurs de services cloud, tels que Google, Microsoft et Facebook, utilisent largement des commutateurs boîte blanche dans leurs centres de données à grande échelle. Ces entreprises ont besoin de périphériques réseau hautes performances, programmables et personnalisables pour prendre en charge des architectures réseau complexes et des exigences commerciales. L'ouverture et la flexibilité des commutateurs boîte blanche les rendent idéaux pour répondre à ces besoins.

Comment fonctionnent les commutateurs White Box

Imaginez un commutateur boîte blanche comme un commandant de trafic intelligent assis à la croisée des chemins du réseau, guidant avec précision le flux de données et garantissant que les informations atteignent leur destination rapidement et avec précision. Cela fonctionne un peu comme une danse de précision, composée de matériel et de logiciels fonctionnant en tandem pour assurer le bon fonctionnement du monde en réseau.

Premièrement, le commutateur boîte blanche surveille les paquets provenant de différents appareils à travers un ensemble d’« yeux » hautement intelligents : les ports. Chaque paquet est comme une voiture et le port est l'entrée de la route. Le commutateur décide vers quelle sortie le paquet doit aller en examinant « l’adresse de destination » dans le paquet, tout comme il examine le numéro de plaque d’immatriculation. Ce processus est rapide et presque instantané.

Ensuite, d'une manière similaire à celle d'un trieur de courrier, le commutateur boîte blanche trie les paquets dans les « boîtes aux lettres » appropriées (c'est-à-dire les ports). Chaque port est connecté à un appareil différent, tout comme chaque boîte aux lettres appartient à un destinataire différent. Le paquet est livré exactement à la bonne boîte aux lettres pour garantir qu'il atteint le périphérique cible.

Le « trieur de courrier » possède également sa propre mémoire, il se souvient de l'itinéraire précédent, de sorte que lors de la prochaine rencontre avec la même « adresse de destination », les paquets puissent être triés plus rapidement, tout comme un trieur expérimenté peut identifier rapidement le destinataire.

Le principe de fonctionnement du commutateur boîte blanche est le suivant : avec des ports précis, un jugement intelligent et un fonctionnement à grande vitesse, il collecte et classe les paquets de données provenant de différents appareils, puis les envoie efficacement aux bonnes destinations, de manière à construire un réseau dégagé. système de trafic, qui permet une transmission rapide des informations et une connexion plus étroite de notre monde numérique.

Dans le schéma ci-dessus, il y a deux appareils (Device 1 et Device 2) connectés par un interrupteur en forme de boîte blanche (Switch). Le commutateur boîte blanche possède deux ports (Port 1 et Port 2), qui se connectent respectivement à ces deux appareils. Lorsque le périphérique 1 souhaite envoyer des données au périphérique 2, il envoie le paquet de données au port 1 du commutateur. Switch vérifie l'adresse de destination dans le paquet et détermine qu'il doit envoyer le paquet au périphérique 2 via le port 2. C'est comme à une intersection, où la police de la circulation (Switch) demande au véhicule (paquet de données) d'aller dans le bon sens. direction en fonction du numéro de plaque d’immatriculation (adresse de destination). Grâce à ce processus, le commutateur boîte blanche peut transférer efficacement les paquets de données d'un appareil à un autre, garantissant ainsi que les données peuvent atteindre leur destination avec précision et rapidité. Ce diagramme simple permet d'illustrer comment les commutateurs boîte blanche effectuent le transfert de données en fonction de l'adresse de destination dans le paquet de données.

Comparaison des commutateurs White Box et des commutateurs traditionnels

Construit sur du matériel commercial

Une caractéristique notable des commutateurs boîte blanche est qu’ils utilisent du matériel commercial comme base. Par rapport aux commutateurs dédiés traditionnels, cette utilisation de matériel commercial rend les commutateurs boîte blanche plus rentables. Le matériel commercial est généralement basé sur des architectures de processeur génériques, ce qui signifie que le coût de fabrication du matériel est faible et qu'il est également plus facile à obtenir. Cette fonctionnalité des commutateurs boîte blanche permet aux administrateurs réseau de choisir la configuration matérielle adaptée à leurs besoins, réalisant ainsi des architectures réseau personnalisées. Dans le même temps, cela favorise également la diversité de la chaîne d'approvisionnement en matériel, réduisant ainsi le coût d'achat des périphériques matériels.

Utiliser des circuits intégrés spécifiques à une application (ASIC)

Les commutateurs boîte blanche utilisent des circuits intégrés spécifiques à une application (ASIC) provenant de fournisseurs matures. Les ASIC sont des puces de circuits intégrés personnalisées spécialement utilisées pour effectuer des tâches informatiques spécifiques. Dans les commutateurs boîte blanche, les ASIC sont utilisés pour mettre en œuvre le transfert et le traitement des paquets de données, ainsi que divers protocoles et fonctions requis pour la commutation réseau. En utilisant des ASIC, les commutateurs boîte blanche peuvent réaliser un traitement et un transfert de paquets de données hautes performances, répondant ainsi aux besoins des centres de données et des réseaux à grande échelle. La personnalisation des ASIC permet également aux administrateurs réseau d'optimiser en fonction des besoins réels, améliorant ainsi les performances et l'efficacité du réseau.

Exécuter le système d'exploitation en réseau ouvert (ONOS)

Une autre caractéristique importante est que les commutateurs boîte blanche exécutent un système d'exploitation en réseau ouvert (ONOS). Un système d'exploitation réseau ouvert est un système logiciel utilisé pour gérer et contrôler les périphériques réseau, qui met l'accent sur la programmabilité et la flexibilité du réseau. En exécutant ONOS, les commutateurs boîte blanche peuvent réaliser un contrôle et une gestion centralisés du réseau. ONOS permet aux administrateurs réseau de configurer et de gérer le réseau via un contrôleur centralisé, réalisant ainsi l'automatisation et l'optimisation du réseau. Cette programmabilité permet aux administrateurs réseau de formuler des politiques réseau en fonction des besoins réels et d'ajuster dynamiquement le comportement du réseau, permettant ainsi une gestion plus efficace du trafic de données et une utilisation des ressources.

Commutateurs boîte blanche et réseau défini par logiciel (SDN)

Les commutateurs boîte blanche sont souvent utilisés en combinaison avec un réseau défini par logiciel (SDN), ce qui constitue l'une des différences les plus significatives par rapport aux commutateurs traditionnels. SDN est une architecture réseau qui met l'accent sur la programmabilité, le contrôle central et la séparation du plan de données et du plan de contrôle du réseau. La programmabilité et l'ouverture des commutateurs boîte blanche en font un choix idéal pour les architectures SDN.

Dans SDN, les commutateurs boîte blanche font partie du plan de données et communiquent avec le contrôleur centralisé pour ajuster et optimiser le comportement du réseau. Cette architecture permet aux administrateurs réseau de gérer l'ensemble du réseau à partir d'un emplacement centralisé, atteignant ainsi des niveaux plus élevés d'automatisation et d'optimisation du réseau.

Dans SDN, les commutateurs boîte blanche font partie du plan de données et communiquent avec le contrôleur centralisé pour ajuster et optimiser le comportement du réseau. Cette architecture permet aux administrateurs réseau de gérer l'ensemble du réseau à partir d'un emplacement centralisé, atteignant ainsi des niveaux plus élevés d'automatisation et d'optimisation du réseau.

Avantages des commutateurs boîte blanche

Les interrupteurs à boîte blanche apportent de nombreux avantages.

Premièrement, grâce à leur système d'exploitation ouvert, les utilisateurs peuvent choisir le système d'exploitation réseau qui correspond à leurs besoins, optimisant ainsi au maximum les performances du réseau. Par exemple, ils peuvent choisir des systèmes d'exploitation prenant en charge différents protocoles en fonction des besoins réels, obtenant ainsi de meilleures performances et compatibilité.

Deuxièmement, le coût matériel des commutateurs boîte blanche est relativement faible, ce qui constitue une solution réseau abordable pour les petites et moyennes entreprises. Par rapport aux commutateurs propriétaires traditionnels, les commutateurs boîte blanche utilisent des composants matériels standardisés, réduisant ainsi les coûts d'approvisionnement et de maintenance.

De plus, leur flexibilité et leur programmabilité permettent également aux administrateurs réseau de mieux s'adapter aux besoins changeants de l'entreprise. Qu'il s'agisse d'ajouter des appareils ou d'ajuster les politiques réseau, les commutateurs boîte blanche peuvent y parvenir grâce à une configuration logicielle, simplifiant considérablement le processus de gestion du réseau.

Pour résumer les avantages des commutateurs boîte blanche :

o Simplicité

o Flexibilité

o Fiabilité

o Évolutivité

o Personnalisation

o Automatisation

o Haute performance

o Rentabilité

Cas d'application des commutateurs boîte blanche

Application dans un environnement de cloud computing

Les commutateurs boîte blanche jouent un rôle important dans l’environnement cloud computing. Les centres de données cloud doivent prendre en charge la virtualisation à grande échelle et les services multi-tenants, et la programmabilité des commutateurs boîte blanche leur permet d'être configurés de manière flexible en fonction des différents besoins du réseau virtuel, permettant ainsi une utilisation efficace des ressources et une optimisation du réseau.

Réseau informatique de pointe

Avec l’essor de l’informatique de pointe, il devient nécessaire de construire un réseau avec une faible latence et une bande passante élevée pour prendre en charge la communication et le traitement des données entre les appareils de périphérie. Les commutateurs boîte blanche peuvent être personnalisés en fonction de différents scénarios de périphérie, garantissant ainsi une connexion efficace entre les appareils de périphérie.

Interconnexion des centres de données à grande échelle

Dans les centres de données à grande échelle, il est nécessaire de disposer d'une interconnexion à large bande passante et à faible latence entre plusieurs centres de données. Les commutateurs boîte blanche peuvent répondre aux besoins de transmission rapide de données entre les centres de données grâce à leur matériel haute performance et à leurs fonctionnalités programmables, prenant en charge l'interconnexion des centres de données et le partage des ressources.

Fournisseurs impliqués dans les commutateurs White Box

Fournisseurs internationaux

Réseaux Big Switch: En tant que l'un des promoteurs du concept de commutateur boîte blanche, Big Switch Networks recherche et promeut le développement de la technologie de commutation boîte blanche depuis 2010. Leurs innovations ont fait des progrès dans les réseaux définis par logiciel (SDN) et l'exploitation de réseaux open source. systèmes.

Réseaux Cumulus: Cumulus Networks a été fondée en 2010 et se concentre sur la fourniture de systèmes d'exploitation réseau pour les commutateurs boîte blanche. Ils ont lancé un système d'exploitation réseau basé sur Linux, offrant aux administrateurs réseau une programmabilité et une flexibilité accrues.

Pica8: Pica8 a été fondée en 2012, offer un système d'exploitation réseau basé sur des commutateurs boîte blanche. Leurs produits visent à atteindre l’ouverture et la programmabilité du réseau.

Vendeurs chinois

Huawei: En tant que premier fabricant chinois d'équipements de réseau, Huawei est également impliqué dans le domaine des commutateurs boîte blanche. Leurs produits sont principalement utilisés pour les centres de données cloud et les réseaux d'entreprise, afin de prendre en charge le traitement du trafic de données à grande échelle.

ZTE: ZTE est également un important fournisseur national d'équipements de réseau, impliqué dans le domaine des commutateurs boîte blanche. Leurs produits ciblent différentes échelles de besoins en réseau.

UNISOC: UNISOC possède une riche expérience dans le domaine des puces et peut également jouer un certain rôle dans la recherche et le développement de commutateurs à boîte blanche.

Réseaux Ruijie: En tant que l'un des fabricants nationaux d'équipements de réseau, Ruijie Networks est également impliqué dans le domaine des commutateurs boîte blanche.

Tendances de développement et défis des commutateurs boîte blanche

Les grands fournisseurs de cloud tels que Google et Amazon ont largement déployé des commutateurs boîte blanche dans leurs réseaux de centres de données. Ces fournisseurs ont besoin de périphériques réseau hautes performances et hautement programmables pour prendre en charge les services cloud à grande échelle. Les commutateurs boîte blanche offrent une configuration personnalisée et une gestion de réseau plus flexible, permettant aux fournisseurs de cloud de mieux s'adapter à l'évolution rapide des besoins de l'entreprise.

À mesure que la concurrence sur le marché des grands fournisseurs de cloud devient plus intense, les fournisseurs de commutateurs en boîte blanche commencent à se tourner vers des marchés de niche tels que les fournisseurs de cloud secondaire, les grandes entreprises et les fournisseurs de services de télécommunications. Cela contribue à élargir le champ d’application des commutateurs boîte blanche dans différentes industries et favorise davantage le développement du marché.

L'essor des commutateurs boîte blanche a affecté dans une certaine mesure la part de marché des fabricants d'équipements de réseau traditionnels, en particulier dans le domaine des commutateurs pour centres de données. Ces fabricants doivent s'adapter à la nouvelle dynamique du marché et maintenir leur compétitivité grâce à l'innovation. La part de marché de Cisco dans les commutateurs pour centres de données a diminué, ce qui reflète également l'impact des commutateurs en boîte blanche. Cisco et d'autres fabricants d'équipements de réseau traditionnels ajustent également constamment leurs stratégies de produits pour s'adapter aux évolutions du marché, notamment en proposant des appareils plus programmables et plus flexibles.

En résumé, les commutateurs boîte blanche, en tant que périphérique réseau innovant, ont démontré leur rôle important dans la promotion de l'évolution de la technologie des réseaux grâce à leur croissance rapide dans les réseaux de centres de données et à leur impact sur la part de marché. Cette tendance indique que le domaine des réseaux continuera à faire face au changement et à l'innovation.

Nous énumérerons brièvement ci-dessous certains des défis rencontrés par les commutateurs boîte blanche :

Champ d'application limité : actuellement, les commutateurs en boîte blanche sont largement utilisés dans des scénarios spécifiques tels que les centres de données cloud à grande échelle. Dans d’autres scénarios, tels que les réseaux métropolitains et les réseaux étendus, l’application des commutateurs boîte blanche en est encore à ses débuts. Cela limite la portée de leur application généralisée.

Faible part de marché : bien que le marché des commutateurs boîte blanche soit en croissance, sa part de marché reste faible par rapport aux commutateurs traditionnels. Dans la plupart des cas, les commutateurs boîte blanche sont déployés avec des commutateurs traditionnels, ce qui peut limiter leurs avantages en termes de performances.

Compatibilité et stabilité : certains commutateurs boîte blanche peuvent rencontrer des problèmes de compatibilité lors de l'intégration avec le matériel, les systèmes d'exploitation ou les contrôleurs de différents fournisseurs. De plus, l'utilisation de logiciels et de matériels open source peut poser certains problèmes de stabilité qui nécessitent davantage de tests et d'optimisation.

Support technique et formation : pour certaines entreprises et administrateurs réseau, le passage de solutions fermées traditionnelles aux commutateurs boîte blanche nécessite un certain processus d'apprentissage et d'adaptation. Le manque de formation et de soutien technique peut inciter certaines institutions à adopter une attitude attentiste quant à l’adoption de commutateurs en boîte blanche.

Sécurité et gestion : l'ouverture et la programmabilité peuvent entraîner certains problèmes de sécurité, tels qu'une configuration incorrecte pouvant entraîner des vulnérabilités du réseau. De plus, la gestion des commutateurs boîte blanche peut nécessiter que les administrateurs réseau possèdent des compétences techniques plus élevées pour exploiter pleinement leur potentiel.

Développement de l'écosystème : les commutateurs boîte blanche nécessitent un écosystème sain, comprenant des systèmes d'exploitation, des contrôleurs, des applications, etc. La construction de cet écosystème peut prendre du temps pour fournir aux utilisateurs des solutions complètes.

Conclusion

Sur la scène du réseau, les commutateurs boîte blanche mènent la révolution des réseaux à l'ère numérique avec leurs caractéristiques d'ouverture, de personnalisation et d'innovation. Ils dissocient le matériel du logiciel, permettant aux administrateurs réseau de personnaliser en fonction de leurs besoins, redéfinissant ainsi notre compréhension du réseau. En tant que combinaison de matériel et de logiciels, les commutateurs boîte blanche émergent rapidement dans des domaines tels que les centres de données, les entreprises et les fournisseurs de services cloud à grande échelle. Cependant, malgré les possibilités infinies offertes par les commutateurs boîte blanche, ils sont également confrontés à des défis, tels que la limitation des scénarios d'application et l'augmentation des parts de marché. Avec l’évolution continue de la technologie, les commutateurs boîte blanche devraient jouer un rôle dans un plus large éventail d’environnements réseau, devenant ainsi un moteur de la transformation numérique. Que ce soit du point de vue de l'innovation ouverte ou du point de vue d'une expérience réseau hautement personnalisée, les commutateurs boîte blanche ouvrent un nouveau chapitre du réseau, nous permettant d'explorer davantage de possibilités dans le monde numérique. Quelle que soit l’évolution de l’avenir, les commutateurs boîte blanche continueront de montrer leur éclat éblouissant sur la scène du réseau, nous conduisant vers une ère de réseau plus colorée et plus diversifiée.