Switches sind das Rückgrat des Internets, doch bisher dominieren proprietäre Lösungen den Markt. Mit Open Switch 2 entwickeln wir die erste Open-Source-FPGA-basierte Backbone-Switch-Hardware, die skalierbar, überprüfbar und hoch performant ist. Das Projekt verfolgt ehrgeizige Ziele: eine Steigerung der Switch-Performance von 3 Gbit/s auf 10 Gbit/s, eine verifizierbare Sicherheit durch ein Open-Source-Design, eine Reduzierung von Latenzen ohne PCIe-Abhängigkeit und eine einfache Anpassbarkeit für individuelle Anforderungen.

Nach intensiver Entwicklungsarbeit konnten wir bereits einige wesentliche Fortschritte erzielen und möchten diese hier zusammenfassen.

Fehlerkorrekturen in der PCB-Architektur

In den letzten Wochen haben wir mehrere kleinere Probleme im PCB-Design der vorherigen Version behoben. Diese Anpassungen umfassen insbesondere die Korrektur fehlerhafter Signalleitungen und die Verbesserung der elektrischen Stabilität der Schaltung. Ein wesentliches Update war der Austausch des USB-Hubs durch ein besser verfügbares Modell. Dies gewährleistet nicht nur eine zuverlässigere Versorgung mit Komponenten, sondern auch eine optimierte Integration in das Gesamtsystem.

Darüber hinaus haben wir einige Steckverbinder überarbeitet, um Platz für die zukünftige Integration einer vollwertigen UHS2-SD-Karte zu schaffen. Dies ist ein entscheidender Schritt, um flexible Speichermöglichkeiten zu bieten und zukünftige Erweiterungen zu ermöglichen.

Erweiterung der FPGA-Schnittstellen

Ein weiterer Fortschritt besteht in der zusätzlichen Anbindung freier Raspberry Compute Module GPIOs an das FPGA. Dies erlaubt uns, flexibel auf zukünftige Anforderungen zu reagieren und zusätzliche Schnittstellen für individuelle Anwendungen bereitzustellen. Durch diese Erweiterung können verschiedene Einsatzszenarien abgedeckt werden, sei es für Forschung, Netzwerkanalyse oder sicherheitskritische Anwendungen.

Nächste Schritte: FPGA-Spannungsanpassungen und Energieversorgung

Der nächste große Meilenstein ist die Überarbeitung der FPGA-Bankspannungen für die CRUVI-Ports. Diese müssen entweder angepasst oder in ihrer Spannung konfigurierbar gemacht werden, um die volle Kompatibilität mit verschiedenen Modulen zu gewährleisten. Eine weitere entscheidende Änderung betrifft die FPGA-Kernspannungsversorgung, die ebenfalls überarbeitet wird. Ziel ist es, eine stabilere und energieeffizientere Architektur zu schaffen, die sich besser an verschiedene Leistungsanforderungen anpassen lässt.

Neben diesen technischen Verbesserungen arbeiten wir an der Implementierung einer neuen SD-Karten- und eMMC-Speicherlösung. Dadurch wird die langfristige Speicherverwaltung des Switches verbessert und die Flexibilität für zukünftige Software-Updates erhöht.

Optimierung der Netzwerkleistung auf 10 Gbit/s

Ein bedeutender Durchbruch in unserem Projekt war die Identifizierung eines Bugs, der bisher verhinderte, dass wir die angestrebte Geschwindigkeit von 10 Gbit/s erreichen. Unser Teammitglied Dan konnte den Fehler im Netzwerkprotokoll lokalisieren. Nach einer gezielten Anpassung haben wir nun eine Lösung implementiert, die sich aktuell in der Testphase befindet. Sollten diese Tests erfolgreich sein, kommen wir unserem Ziel einer maximalen Netzperformance einen entscheidenden Schritt näher.

Fazit

Das Open-Switch-2-Projekt macht kontinuierlich Fortschritte und nimmt wichtige Hürden auf dem Weg zu einer offenen, leistungsstarken Netzwerk-Hardware. Die Korrektur von PCB-Fehlern, die Erweiterung der Schnittstellen und die bevorstehenden Anpassungen an Spannungsversorgung und Speichersystem sind essenzielle Bausteine für die nächste Entwicklungsphase. Zudem zeigen unsere ersten Netzwerkoptimierungen vielversprechende Ergebnisse für die angestrebte 10-Gbit/s-Performance.

Mit diesen Errungenschaften sind wir zuversichtlich, dass Open Switch 2 eine echte Alternative zu proprietären Netzwerk-Switches wird. Bleibt dran für weitere Updates!