扫描核心路由器技术发展
10-15 21:47:25
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导读：未来电信网络中的路由器已不再是简单地完成包转发功能，它有能力解决网络拥塞、时延和服务质量问题以及与传统电信网络之间的无缝连接和业务综合。 实际上，路由器的路由引擎已由过去的单纯软件实现转向由硬件ASIC（Application-Specific Integrated Circuits）实现，进而成为有交换功能的高速交换路由器。 ASIC是专用的集成电路，是由通信厂商根据实际需要，采用相应集成电路设计工具进行设计，设计完成并验证后，交由专业芯片生产厂家批量生产的。这样做，可以根据特定应用进行专门优化，批量生产后还可以降低成本。但ASIC生产使用后不能有任何修改，不够灵活，难以适应不断出现的各种需求。 目前，网络处理器逐渐被越来越多地采用。网络处理器由专业芯片厂商设计生产，属于通用芯片，它内部有多个处理器，可以实现多处理器多线程的并行处理，同时还有功能强大的协处理器，可完成如查表等标准化且耗时的功能。它提供一个精简指令集，设备制造者可以通过微码编程实现各种协议和业务。这样，可以通过修改微码升级软件快速满足各种变
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未来电信网络中的路由器已不再是简单地完成包转发功能，它有能力解决网络拥塞、时延和服务质量问题以及与传统电信网络之间的无缝连接和业务综合。
实际上，路由器的路由引擎已由过去的单纯软件实现转向由硬件ASIC（Application-Specific Integrated Circuits）实现，进而成为有交换功能的高速交换路由器。
ASIC是专用的集成电路，是由通信厂商根据实际需要，采用相应集成电路设计工具进行设计，设计完成并验证后，交由专业芯片生产厂家批量生产的。这样做，可以根据特定应用进行专门优化，批量生产后还可以降低成本。但ASIC生产使用后不能有任何修改，不够灵活，难以适应不断出现的各种需求。
目前，网络处理器逐渐被越来越多地采用。网络处理器由专业芯片厂商设计生产，属于通用芯片，它内部有多个处理器，可以实现多处理器多线程的并行处理，同时还有功能强大的协处理器，可完成如查表等标准化且耗时的功能。它提供一个精简指令集，设备制造者可以通过微码编程实现各种协议和业务。这样，可以通过修改微码升级软件快速满足各种变化和发展都很快的业务的需要，而不用更改替换任何硬件。
ASIC处理器是实现核心路由器系统先进性能的核心，其可编程性及路由与转发的一致性是最突出的技术亮点。通过ASIC与路由软件的组合，使核心路由器在IP骨干网中将路由器与交换机的性能进行了很好的对接和结合。
高速交换背后的几项突破
核心路由器作为IP网的核心设备，在性能及稳定性上有很高的要求。这些要求通过几项要害技术的突破得以实现。
目前，千兆位交换路由器（GSR，Gigabit Switch Router）和太位交换路由器（TSR，Terabit Switch Router）已经出现，这些路由器的光接口速度已达到10Gbps。GSR采用分布交换式体系结构，通过分布式处理结构保证单板处理性能，并通过无阻塞交换成倍提高整机吞吐量。在GSR系统中一般包括：路由处理板、线路板、交换网板。GSR抛弃了传统的共享总线方式，采用交换方式，每个线路板都连在交换网板的一个端口上，各板间进行点到点通信，不相互干扰，实现了无阻塞交换，充分保证了整机的吞吐量。
硬件技术的突破，为高速转发创造了条件。过去认为，IP地址查找路由表采用的最大匹配方式，不如ATM的vpi/vci那样定长查找速度快，再加上对IP报文的封装、解封装、校验和计算、报文分段重组等工作，使转发难以达到很高线速。但随着硬件技术的发展，依靠芯片性能的提高和并行处理技术，高性能芯片对IP报文的转发处理能力已完全能够满足目前最高速端口的线速要求。
对ASIC技术的普遍采用，既充分利用了硬件的高性能，又保证了灵活性。
GSR位于骨干网，流量汇集于此，对带宽需求巨大。虽然目前带宽资源相对丰富，但骨干网长途线路资源仍然十分宝贵和有限，因此必须优化配置以充分有效地利用现有资源。其要害是通过路由器合理选择转发路径，使流量在网内均匀分布，这就是流量工程。目前普遍使用的动态路由协议，只能根据线路的静态的优先级选择路由，难以适应网络上不断变化的流量分布情况，很可能造成某处拥塞、某处闲置的情况。为避免以上现象就需要有相应的技术手段，根据网络状况通过人工或自动的方式引导流量，目前普遍采用的就是MPLS技术。
MPLS技术的目的是建立从源到目的IP地址的连接——LSP，报文进入LSP后通过标签交换到达目的地。它原本是为了支持IP Over ATM，实现二者的无缝融合而提出的，现在已被认为是IP组网的重要手段。对于路由器来说，本想利用MPLS标签交换定长查找的特点，提高转发性能，但如前面所说，IP地址查表能力已经能够充分满足需要，现在更看重的是MPLS提供的面向连接的方式和多层标签栈所带来的灵活性。
IP网络是采用“非实时的存储转发”机制和“尽力传送”机制的分组交换系统。早期的路由器以“尽力传送”机制选择最短路径来转发数据分组，使得两个节点间最短路径上的路由器和链路可能发生拥塞，而在较长路径上的路由器和链路则空闲着。这种运行机制在传送实时媒体信息时，难以保证相应的业务质量（QoS）。为了承载语音、图像等实时业务，并提供不同等级服务实现增值，需要针对不同的服务等级保证不同的质量。
QoS被分为Interserv和Diffserv两种模型，Interserv保证端到端的服务质量，即在业务流途经的每一节点为业务单独保证所需服务质量。通过GSR的业务流数量极其庞大，不可能每个都单独保证，所以一般采用Diffserv模型，将业务分为有限几类，对属于同一级别的所有业务都给以同等待遇。典型的业务类型有：EF业务，保证带宽、时延和抖动，用于实时的业务；AF业务，保证带宽，用于需要保证带宽的数据业务；BE业务，尽力转发，用于一般业务。
未来电信网络中的路由器已不再是简单地完成包转发功能，它有能力解决网络拥塞、时延和服务质量问题以及与传统电信网络之间的无缝连接和业务综合。
实际上，路由器的路由引擎已由过去的单纯软件实现转向由硬件ASIC（Application-Specific Integrated Circuits）实现，进而成为有交换功能的高速交换路由器。
ASIC是专用的集成电路，是由通信厂商根据实际需要，采用相应集成电路设计工具进行设计，设计完成并验证后，交由专业芯片生产厂家批量生产的。这样做，可以根据特定应用进行专门优化，批量生产后还可以降低成本。但ASIC生产使用后不能有任何修改，不够灵活，难以适应不断出现的各种需求。
目前，网络处理器逐渐被越来越多地采用。网络处理器由专业芯片厂商设计生产，属于通用芯片，它内部有多个处理器，可以实现多处理器多线程的并行处理，同时还有功能强大的协处理器，可完成如查表等标准化且耗时的功能。它提供一个精简指令集，设备制造者可以通过微码编程实现各种协议和业务。这样，可以通过修改微码升级软件快速满足各种变化和发展都很快的业务的需要，而不用更改替换任何硬件。
ASIC处理器是实现核心路由器系统先进性能的核心，其可编程性及路由与转发的一致性是最突出的技术亮点。通过ASIC与路由软件的组合，使核心路由器在IP骨干网中将路由器与交换机的性能进行了很好的对接和结合。
高速交换背后的几项突破
核心路由器作为IP网的核心设备，在性能及稳定性上有很高的要求。这些要求通过几项要害技术的突破得以实现。
目前，千兆位交换路由器（GSR，Gigabit Switch Router）和太位交换路由器（TSR，Terabit Switch Router）已经出现，这些路由器的光接口速度已达到10Gbps。GSR采用分布交换式体系结构，通过分布式处理结构保证单板处理性能，并通过无阻塞交换成倍提高整机吞吐量。在GSR系统中一般包括：路由处理板、线路板、交换网板。GSR抛弃了传统的共享总线方式，采用交换方式，每个线路板都连在交换网板的一个端口上，各板间进行点到点通信，不相互干扰，实现了无阻塞交换，充分保证了整机的吞吐量。
硬件技术的突破，为高速转发创造了条件。过去认为，IP地址查找路由表采用的最大匹配方式，不如ATM的vpi/vci那样定长查找速度快，再加上对IP报文的封装、解封装、校验和计算、报文分段重组等工作，使转发难以达到很高线速。但随着硬件技术的发展，依靠芯片性能的提高和并行处理技术，高性能芯片对IP报文的转发处理能力已完全能够满足目前最高速端口的线速要求。
对ASIC技术的普遍采用，既充分利用了硬件的高性能，又保证了灵活性。
GSR位于骨干网，流量汇集于此，对带宽需求巨大。虽然目前带宽资源相对丰富，但骨干网长途线路资源仍然十分宝贵和有限，因此必须优化配置以充分有效地利用现有资源。其要害是通过路由器合理选择转发路径，使流量在网内均匀分布，这就是流量工程。目前普遍使用的动态路由协议，只能根据线路的静态的优先级选择路由，难以适应网络上不断变化的流量分布情况，很可能造成某处拥塞、某处闲置的情况。为避免以上现象就需要有相应的技术手段，根据网络状况通过人工或自动的方式引导流量，目前普遍采用的就是MPLS技术。
MPLS技术的目的是建立从源到目的IP地址的连接——LSP，报文进入LSP后通过标签交换到达目的地。它原本是为了支持IP Over ATM，实现二者的无缝融合而提出的，现在已被认为是IP组网的重要手段。对于路由器来说，本想利用MPLS标签交换定长查找的特点，提高转发性能，但如前面所说，IP地址查表能力已经能够充分满足需要，现在更看重的是MPLS提供的面向连接的方式和多层标签栈所带来的灵活性。
IP网络是采用“非实时的存储转发”机制和“尽力传送”机制的分组交换系统。早期的路由器以“尽力传送”机制选择最短路径来转发数据分组，使得两个节点间最短路径上的路由器和链路可能发生拥塞，而在较长路径上的路由器和链路则空闲着。这种运行机制在传送实时媒体信息时，难以保证相应的业务质量（QoS）。为了承载语音、图像等实时业务，并提供不同等级服务实现增值，需要针对不同的服务等级保证不同的质量。
QoS被分为Interserv和Diffserv两种模型，Interserv保证端到端的服务质量，即在业务流途经的每一节点为业务单独保证所需服务质量。通过GSR的业务流数量极其庞大，不可能每个都单独保证，所以一般采用Diffserv模型，将业务分为有限几类，对属于同一级别的所有业务都给以同等待遇。典型的业务类型有：EF业务，保证带宽、时延和抖动，用于实时的业务；AF业务，保证带宽，用于需要保证带宽的数据业务；BE业务，尽力转发，用于一般业务。
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