經過第一代的交換機項目后，博主也算對交換機有了更深的認識，但是第一代的Feature過于單一，架構簡單，和市場化的交換機功能完全脫節。而在學習Switch Core的過程中，也沒有找到什么完善的中文學習資料，所以博主準備進一步完善以太網交換機的項目，希望憑微薄之力，為想學習的同學們多整理一些資料。

第二代交換機有更豐富的feature，更貼近真正使用的功能，除rtl代碼，詳細設計文檔外，還會包括驗證環境、驗證代碼，最后項目完成后，會全部開源供大家學習，順利的話，希望還能上FPGA進行原型驗證。

為了便于稱呼，我們將對第二代交換機項目取名為Atom，也意為之后一切項目的開始。

Atom Feature

考慮到對CPU暫時不熟悉，所以Atom沒有設置控制端口，也沒有獨立的CPU承擔固件功能。Atom定位于百兆Switch Core，將支持以下feature：

數據交換能力達到400Mbps，即4 Port x 100Mbps

支持2K MAC地址的存儲與查詢（包括MAC地址、Multicast table、VLAN table）

支持SM3或SHA-1的HASH算法

支持2MB的數據緩存區

支持基于端口的VLAN、基于tag的VLAN、基于流量類型的VLAN

支持全雙工10/100 Mbps的MII接口

發送端、接收端MAC支持可配置的SM2/AES數據流加解密

支持802.3x Flow Control

支持QoS，基于Port優先級或基于幀優先級進行仲裁輸出

支持多播、組播包的發送

支持基于QCN的擁塞管理

支持DPI深度包檢測，進行流量類型區分，防火墻功能

支持Flush功能：全局Flush或者優先級Flush

支持風暴控制

支持基于L2層的流量篩選

支持Packet重標記

支持流量統計

支持流量重定向

Atom架構

Atom仍將支持4Port，接口也保留雙工的10M/100MHz的MII，通過4個MAC接收/發送數據，支持SPI接口訪問寄存器模塊，對第一代交換機的MAC table進行擴展，還支持了Multicast table、VLAN table等。

Atom共分為9個模塊：

MAC：分為RMAC和TMAC，包括L2 pause frame功能以及Switch Core v1的基本功能，支持SM2/AES加解密（可選）暫不實現完整的 MACsec IP；

PF（Packet Filter）：負責入口處的L2、L3 Packet過濾，帶有DPI（深度包檢測功能）；

PM（Packet Modifier）：負責出口處Packet header內容的修改；

DB（Data Buffer）：Atom的Packet緩存區，內部按優先級分為多條鏈表，所有Packet都緩存于此；

ENG（Switch Engine）：負責管理Packet的自學習、老化、查詢等操作，并根據查詢結果進一步返回給ENG；

TKM（Token Manager）：采用令牌桶算法，管理令牌數量；

QCN（Quantized Congestion Notification）：實現QCN算法，進行擁塞控制；

TBM（Table Manager）：實現SM-3/SHA-1的Hash算法，處理Hash沖突，負責管理多個Table；

CSR（Control and Status Register）：通過SPI讀寫Atom所有控制、統計寄存器，并將寄存器連接到各模塊；

由于本人和團隊都是第一次獨立進行規模化的項目設計，難免缺乏經驗，在架構和設計方面若有不足之處，可以及時與我們溝通討論，我們一定認真聽取建議！??！

編輯：黃飛