如今,越來越多的人開始使用IP網,而又有多少人知道什么才是連接IP網絡的核心設備呢?
當IP與ATM之爭已見分曉之后,路由器這一網絡層數據包轉發設備的作用和發展方向也被更加明確地定義出來。可以預見,在不久的將來,IP網絡中的路由器就會像傳統電信網中的核心元素——電話交換機一樣,成為未來電信網絡中的核心部件。
高速化和智能化,無疑已經成為下一代路由器的目標,未來的核心路由器也將會擁有更多的先進技術:混合式輸入輸出的體系結構、分布式隊列調度機制、并行式輸入調度技術、高速的分組轉發……
核心路由器位于網絡的中心,由高端路由器擔當。核心路由器要求具備快速的包交換能力與高速的網絡接口,一般都是模塊化結構。對于核心路由器應該具有多大的背板交換能力,各廠商的界定并不完全統一,但通常認為應當大于40Gbps。
對于交換機和路由器這兩種設備的主要區別,以往是根據其所側重的功能來劃分的,前者主要是實現良好的轉發功能,而后者則通過豐富的軟件功能來體現對網絡的控制特性。
隨著技術的發展,各廠商紛紛在交換機產品中加進路由功能,同時還強調路由器要能夠集合帶寬并加大業務吞吐量。
今天,對于核心路由器產品,除了其原有的功能外,還要強調高速交換能力,目的何在?這樣做對于全網性能的提升又具有什么意義?
ASIC取代通用CPU
隨著全球Internet用戶數量和Web站點數量的急劇增長,市場對帶寬的需求也迅速增加。而隨著xDSL、HFC和無線接入等多樣化的寬帶接入技術的出現,以及視頻點播、電子商務等多樣化網絡應用的出現,市場對Internet提出了更高的要求,其中最重要的就是服務質量保證。
服務質量的保證通常有兩種途徑:在有限的網絡帶寬基礎上采用先進的QoS保證機制,或是提供足夠的網絡帶寬。但無論采用哪種途徑,都會涉及到網絡終端、網絡鏈路和網絡連接點。
目前,由于DWDM技術的出現,使網絡鏈路的帶寬得到了成倍的增加。同時,網絡終端設備的處理能力也基本能夠滿足各種新應用的需求。這時,網絡的連接點,尤其是核心路由器的速度卻跟不上鏈路帶寬的飛速增長,成為了網絡發展的瓶頸;同時,路由器是IP網的核心組件,因此需要有更高的智能性以提高全網的性能。
一直以來,路由器的發展沿著兩條主線并行前進: 一方面,隨著軟、硬件技術的不斷發展,路由器從原來通過軟件存儲轉發的單純數據通信設備發展到分布式硬件線速轉發無阻塞交換的電信級設備;另一方面,隨著傳輸技術的日新月異,其采用的傳輸方式也從傳統的串口、以太網接口,發展到IP Over ATM、IP Over SDH直到目前最新的IP Over DWDM,通信能力不斷邁向新的量級。
未來電信網絡中的路由器已不再是簡單地完成包轉發功能,它有能力解決網絡擁塞、時延和服務質量問題以及與傳統電信網絡之間的無縫連接和業務綜合。
實際上,路由器的路由引擎已由過去的單純軟件實現轉向由硬件ASIC(Application-Specific Integrated Circuits)實現,進而成為有交換功能的高速交換路由器。
ASIC是專用的集成電路,是由通信廠商根據實際需要,采用相應集成電路設計工具進行設計,設計完成并驗證后,交由專業芯片生產廠家批量生產的。這樣做,可以根據特定應用進行專門優化,批量生產后還可以降低成本。但ASIC生產使用后不能有任何修改,不夠靈活,難以適應不斷出現的各種需求。
目前,網絡處理器逐漸被越來越多地采用。網絡處理器由專業芯片廠商設計生產,屬于通用芯片,它內部有多個處理器,可以實現多處理器多線程的并行處理,同時還有功能強大的協處理器,可完成如查表等標準化且耗時的功能。它提供一個精簡指令集,設備制造者可以通過微碼編程實現各種協議和業務。這樣,可以通過修改微碼升級軟件快速滿足各種變化和發展都很快的業務的需要,而不用更改替換任何硬件。
ASIC處理器是實現核心路由器系統先進性能的核心,其可編程性及路由與轉發的一致性是最突出的技術亮點。通過ASIC與路由軟件的組合,使核心路由器在IP骨干網中將路由器與交換機的性能進行了很好的對接和結合。
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