Switch Architecture – Control vs Data Plane

 

🧭 Switch Architecture – Control vs Data Plane

┌───────────────────────────────────────────────────────────┐
│                       User Layer                          │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐  │
│  │  CLI / REST / gNMI / SNMP / Ansible / gRPC Clients  │  │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘  │
└───────────────────────────────────────────────────────────┘
                     │
                     ▼
┌───────────────────────────────────────────────────────────┐
│                   Network OS (NOS)                        │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐  │
│  │   Routing, BGP, OSPF, EVPN, MPLS, QoS, ACL modules  │  │
│  ├─────────────────────────────────────────────────────┤  │
│  │      Hardware Abstraction Layer (HAL / SAI)         │  │
│  │   (translates generic NOS APIs → ASIC-specific SDK) │  │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘  │
└───────────────────────────────────────────────────────────┘
                     │
                     ▼
┌───────────────────────────────────────────────────────────┐
│                  ASIC SDK / Driver Layer                  │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐  │
│  │ Vendor SDK APIs (Broadcom SDKLT / Marvell / Tofino) │  │
│  │ BDE kernel modules, libbcm.so, bcmcmd, etc.         │  │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘  │
└───────────────────────────────────────────────────────────┘
                     │
                     ▼
┌───────────────────────────────────────────────────────────┐
│                     ASIC Silicon                          │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐  │
│  │ Parser | Ingress Pipeline | Lookup Tables | Egress  │  │
│  │ Buffers | Schedulers | SerDes / PHY Drivers         │  │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘  │
└───────────────────────────────────────────────────────────┘
                     │
                     ▼
┌───────────────────────────────────────────────────────────┐
│            Physical Ports (Front Panel)                   │
│            ▷ Ethernet 1/1 ... Ethernet 1/32               │
└───────────────────────────────────────────────────────────┘

---

🧩 Explanation

Layer	Description
User Layer	Where operators or automation systems talk to the switch (via CLI, API, or Ansible).
NOS Layer	Implements routing, switching, BGP EVPN, etc. (e.g., SONiC, RtBrick, FBOSS).
HAL / SAI	Translates high-level NOS commands into SDK-specific calls.
SDK	Vendor-provided library that directly manipulates the ASIC registers.
ASIC	The actual hardware forwarding engine that handles packets.
Ports	Physical 10G/25G/100G interfaces connected to the network.

---

⚙️ Example Flow — Enabling a Port

If you run:

config interface Ethernet1/1 up

This happens internally:

CLI → NOS → SAI/HAL → SDK API call (bcm_port_enable_set) → ASIC register → Link Up

The SDK abstracts all the hardware complexity (PHY lanes, SerDes config, internal bus writes).