路由技术发展展望
10-15 21:47:25
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导读：随着Internet骨干网上业务量的激增，对路由器的处理能力、容量提出了更高的要求，这样必然就出现了许多新的路由器设计，这些新型路由器抛弃了传统的总线/背板加集中处理器的结构，代之以高性能的专用或通用的交换矩阵，有些甚至直接采用了ATM交换矩阵；同时将原来集中在中心处理器的智能尽量分散至各个接口处理模块，希望通过高速缓存和其它的路由预处理手段来加速数据包的转发，经过一系列结构上的改进，路由器的吞吐量有了很大的提高，形成了高速路由器，高速路由器将成为下一代高速网络的核心。新一代路由器发展的趋势为： 1、太比特路由器 为满足业务的高速增长，增加网络带宽，建立性能更加优良的IP通信网，人们提出了开发比吉比特路由器交换容量更大、支持业务更多、性能更完备的太比特路由器。业界很多公司投入巨资对其进行开发。太比特路由器产品最大的优点在于具有可升级的结构和简单的运行治理。用户可以先使用部分配置的底盘，提供与吉比特路由器相当的容量，然后通过增加线卡和另外的底盘，增加路由器容量到多太比特级别。这为业务提供者带来了两个好处: 首
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随着Internet骨干网上业务量的激增，对路由器的处理能力、容量提出了更高的要求，这样必然就出现了许多新的路由器设计，这些新型路由器抛弃了传统的总线/背板加集中处理器的结构，代之以高性能的专用或通用的交换矩阵，有些甚至直接采用了ATM交换矩阵；同时将原来集中在中心处理器的智能尽量分散至各个接口处理模块，希望通过高速缓存和其它的路由预处理手段来加速数据包的转发，经过一系列结构上的改进，路由器的吞吐量有了很大的提高，形成了高速路由器，高速路由器将成为下一代高速网络的核心。新一代路由器发展的趋势为：
1、太比特路由器
为满足业务的高速增长，增加网络带宽，建立性能更加优良的IP通信网，人们提出了开发比吉比特路由器交换容量更大、支持业务更多、性能更完备的太比特路由器。业界很多公司投入巨资对其进行开发。太比特路由器产品最大的优点在于具有可升级的结构和简单的运行治理。用户可以先使用部分配置的底盘，提供与吉比特路由器相当的容量，然后通过增加线卡和另外的底盘，增加路由器容量到多太比特级别。这为业务提供者带来了两个好处: 首先，运营者可以在不影响现有的业务、更换现有设备的情况下增加网络容量；另外，当增加设备时，仍然可以作为一个单独的路由器来治理。
2、与MPLS技术结合
与MPLS技术结合高速路由器用于骨干网，构成以路由器为核心的网络。它替代了ATM网，从而免除了ATM信元开销过大和N平方问题，但又出现了控制和监视均衡流量的困难问题。最好的办法是将来能够把以路由器为核心和以ATM为核心的网络的优点综合起来，消除各自的缺点，从而有效地控制流量，均衡网络负载。这样，在出现拥塞和故障时，就会有良好的稳定性和恢复能力，并且能够为ISP提供增值服务能力。解决上述问题的办法是采用MPLS技术来实现标记交换路径(LSP)。LSP类似于ATM和帧中继的PVC。一条LSP可以经过一个或多个LSP节点，ISP网络内的一个标记路由器(LSR)可以通过LSP，向另外一个LSR转发数据包。边缘LSR收到IP数据包后，再加上一个MPLS字头，沿着LSP向另外一个LSR转发数据包。终点LSR收到数据包后，除去MPLS字头，仍按IP终点地址L3信息向外转发数据包。由于采用ASIC硬件，其转发速度可以和ATM的PVC一样快。这样，采用LSP可以和ATM网一样，方便地监视每条LSP的流量。通过设置新的LSP还可以控制和均衡整个网络的流量，并且可以方便地设置备份的ISP，以保证良好的故障恢复能力。
3、硬件技术的成熟
越来越多的数据转发功能以硬件方式来实现高速路由器将路由计算、控制等非实时任务同数据转发等实时任务分开，由不同部分完成。前者由CPU运行软件来完成，后者由专门的ASIC硬件来完成。自1997年下半年以来，一些公司开始陆续推出采用专用集成电路(ASIC)进行路由识别、计算和转发的新型路由器，转发器负责全部数据转发功能，其数据流量占整个系统的99%以上。这种路由器用硬件按照时钟的节拍实现逐个数据包的转发。其速度很快，就象导线传输一样。 目前，人们正致力于开发高速、高性能、高吞吐量、低成本的新一代路由器，以满足网络的不断发展。新一代路由器内部结构所展现出的主要发展趋势为：第一，越来越多的使用基于硬件的交换和分组转发引擎。CMOS集成技术的提高使很多功能可以在专用集成电路（ASIC）芯片上实现，原来由软件实现的功能现在可由硬件更快、成本更低地完成，大大提高系统性能。第二，向并行处理的方向发展，逐渐抛弃易造成拥塞的共享式总线，采用交换背板结构。第三，进一步发展在光纤连接上进行的线速选路技术，实现吉、太比特速率，为Internet过渡到全光基础设施奠定基础。
4、高密度接口
随着业务提供者和大型ISP不断升级骨干网，路由器的高速接口速率从最初的OC-12升级到OC-48，最近又掀起了向OC-192升级的浪潮。具有高速OC-192光接口的高速路由器是网络向IP over DWDM结构发展的要害。对运营商来说，高的端口密度具有重要意义。因为大型骨干网的核心节点一般在大城市，中心局和入网点的空间资源不但有限而且成本很高，业务提供者必须考虑节约空间，而具有高密度端口的高速路由器是解决空间压力的一个重要举措。
下一代路由器能够提供现有路由器不能提供的可扩展性和故障容错水平。第一代路由器使用单底盘结构，总容量为几十到几百吉比特。当业务提供者需要增加系统容量时，必须建设一个路由器的网。这种方案增加了需治理的分离路由器的数量，不得不容忍设备间不适当的带宽，非凡是为底盘互连而浪费了端口。这是一种代价昂贵的过渡方案，端口相当于路由器的手或脚，业务提供者需要用端口来实现收入。现在，太比特的交换矩阵正在紧锣密鼓地开发中，相信不久的将来，扩展性的问题将得到改善。
随着Internet骨干网上业务量的激增，对路由器的处理能力、容量提出了更高的要求，这样必然就出现了许多新的路由器设计，这些新型路由器抛弃了传统的总线/背板加集中处理器的结构，代之以高性能的专用或通用的交换矩阵，有些甚至直接采用了ATM交换矩阵；同时将原来集中在中心处理器的智能尽量分散至各个接口处理模块，希望通过高速缓存和其它的路由预处理手段来加速数据包的转发，经过一系列结构上的改进，路由器的吞吐量有了很大的提高，形成了高速路由器，高速路由器将成为下一代高速网络的核心。新一代路由器发展的趋势为：
1、太比特路由器
为满足业务的高速增长，增加网络带宽，建立性能更加优良的IP通信网，人们提出了开发比吉比特路由器交换容量更大、支持业务更多、性能更完备的太比特路由器。业界很多公司投入巨资对其进行开发。太比特路由器产品最大的优点在于具有可升级的结构和简单的运行治理。用户可以先使用部分配置的底盘，提供与吉比特路由器相当的容量，然后通过增加线卡和另外的底盘，增加路由器容量到多太比特级别。这为业务提供者带来了两个好处: 首先，运营者可以在不影响现有的业务、更换现有设备的情况下增加网络容量；另外，当增加设备时，仍然可以作为一个单独的路由器来治理。
2、与MPLS技术结合
与MPLS技术结合高速路由器用于骨干网，构成以路由器为核心的网络。它替代了ATM网，从而免除了ATM信元开销过大和N平方问题，但又出现了控制和监视均衡流量的困难问题。最好的办法是将来能够把以路由器为核心和以ATM为核心的网络的优点综合起来，消除各自的缺点，从而有效地控制流量，均衡网络负载。这样，在出现拥塞和故障时，就会有良好的稳定性和恢复能力，并且能够为ISP提供增值服务能力。解决上述问题的办法是采用MPLS技术来实现标记交换路径(LSP)。LSP类似于ATM和帧中继的PVC。一条LSP可以经过一个或多个LSP节点，ISP网络内的一个标记路由器(LSR)可以通过LSP，向另外一个LSR转发数据包。边缘LSR收到IP数据包后，再加上一个MPLS字头，沿着LSP向另外一个LSR转发数据包。终点LSR收到数据包后，除去MPLS字头，仍按IP终点地址L3信息向外转发数据包。由于采用ASIC硬件，其转发速度可以和ATM的PVC一样快。这样，采用LSP可以和ATM网一样，方便地监视每条LSP的流量。通过设置新的LSP还可以控制和均衡整个网络的流量，并且可以方便地设置备份的ISP，以保证良好的故障恢复能力。
3、硬件技术的成熟
越来越多的数据转发功能以硬件方式来实现高速路由器将路由计算、控制等非实时任务同数据转发等实时任务分开，由不同部分完成。前者由CPU运行软件来完成，后者由专门的ASIC硬件来完成。自1997年下半年以来，一些公司开始陆续推出采用专用集成电路(ASIC)进行路由识别、计算和转发的新型路由器，转发器负责全部数据转发功能，其数据流量占整个系统的99%以上。这种路由器用硬件按照时钟的节拍实现逐个数据包的转发。其速度很快，就象导线传输一样。 目前，人们正致力于开发高速、高性能、高吞吐量、低成本的新一代路由器，以满足网络的不断发展。新一代路由器内部结构所展现出的主要发展趋势为：第一，越来越多的使用基于硬件的交换和分组转发引擎。CMOS集成技术的提高使很多功能可以在专用集成电路（ASIC）芯片上实现，原来由软件实现的功能现在可由硬件更快、成本更低地完成，大大提高系统性能。第二，向并行处理的方向发展，逐渐抛弃易造成拥塞的共享式总线，采用交换背板结构。第三，进一步发展在光纤连接上进行的线速选路技术，实现吉、太比特速率，为Internet过渡到全光基础设施奠定基础。
4、高密度接口
随着业务提供者和大型ISP不断升级骨干网，路由器的高速接口速率从最初的OC-12升级到OC-48，最近又掀起了向OC-192升级的浪潮。具有高速OC-192光接口的高速路由器是网络向IP over DWDM结构发展的要害。对运营商来说，高的端口密度具有重要意义。因为大型骨干网的核心节点一般在大城市，中心局和入网点的空间资源不但有限而且成本很高，业务提供者必须考虑节约空间，而具有高密度端口的高速路由器是解决空间压力的一个重要举措。
下一代路由器能够提供现有路由器不能提供的可扩展性和故障容错水平。第一代路由器使用单底盘结构，总容量为几十到几百吉比特。当业务提供者需要增加系统容量时，必须建设一个路由器的网。这种方案增加了需治理的分离路由器的数量，不得不容忍设备间不适当的带宽，非凡是为底盘互连而浪费了端口。这是一种代价昂贵的过渡方案，端口相当于路由器的手或脚，业务提供者需要用端口来实现收入。现在，太比特的交换矩阵正在紧锣密鼓地开发中，相信不久的将来，扩展性的问题将得到改善。
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