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掀起你的盖头来:看看路由器的样子
http://www.21tx.com 2004年12月28日 中国计算机报 昊兵

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    随着网络流量的增长和网络规模的扩大,如何提高路由器系统的扩展能力是下一代路由器需要解决的最关键问题之一。比较流行的解决思路来自于计算机集群系统——仿照大规模计算机集群系统,路由器的体系结构要进行重新设计,能够让多个独立路由器通过内部的连接,而非通信接口连接,构成一个多机柜(multi-chasis)的路由器集群系统(router cluster system),在不影响性能的前提下,接近线性地扩充整个系统的交换容量,增加接口数目。这是下一代核心路由器产品的重要变化趋势,其他的连带技术(如高可用性支持)也大多和这个结构有着密切的关系。

    结构越来越复杂

    很显然,路由器的结构发生了很大变化,从处理器的数量和连接方式上,结构发生很大变化:从单CPU路由器,到单总线多处理器路由器,再到后来的全分布式多处理器路由器,未来T比特路由器将会是多个机柜互联。从交换结构来看,高端路由器主要采用共享存储器结构、基于交换矩阵的虚拟输出排队结构(VOQ)、输出排队结构等。在T比特路由器结构中,采用多级交换结构互联、立方体互联、超级立方体互联,期望达到大容量无阻塞交换。因此无论交换结构,还是整个路由器系统将越来越复杂。

    全面支持IPv6

    下一代互联网和下一代网络中,IPv6都是网络的基础协议,因此从协议角度看,从IPv4过渡到IPv6,是路由器面临的最大协议变化,只有高端路由器全面提供了对IPv6的支持,才能保证这一技术的推广和成熟。而要支持IPv6,需要高端路由器在路由表的设计、转发结构的优化等多个方面有更复杂的结构,同时,IPv6带来的大量应用也会加剧路由器成为网络瓶颈的程度。总的来看,下一代高端路由器的研究与开发集中体现了许多网络新技术的发展方向,它仍然是网络领域中重点题目之一。

    可靠性向高标准看齐

    如何提高路由器的可靠性和稳定性是网络用户特别是运营商最为关注的问题,希望用路由器组建的网络可以支持高水平的业务。因此厂商们在致力于提供达到5个9稳定性的设备(99.999%的可靠性,意味着每年路由器中断时间不超过5分钟)。高可靠性协议方面的发展是近两年协议发展的热点问题之一,基于路由协议的扩展实现,通过在标准协议中增加一些对故障的容错能力来取得可靠性的提高。或者通过MPLS等协议的快速路由保护功能实现,也有厂商通过对自身路由器代码以及主备路由模块之间的HA实现高靠性。

    接口类型增多了

    路由器接口变化有两个方面:

    ·接口速率:OC48、 OC192等高速率POS端口广泛应用于高端路由器。10GE以太网从标准推出后,目前已经为高端路由器厂商普遍采用。10GE和OC192 POS兼容的WAN PHY端口未来会在城域网得到大量应用。

    ·接口类型:POS和以太网成为高端路由器最广泛应用的接口类型,某些厂商也采用PRR端口形成保护链路,或采用CWDM这样的光接口,形成光网和IP网络的融合。

    价格与性能相关

    除了表面的价格因素,用户会考虑路由器的生命周期和运营管理成本,运营商往往3年就要更换路由器,如果能够把路由器的生命周期延长到5~7年,会节省大量费用。同样道理,具有高可靠性的产品通过稳定网络带来的好处会远远超出它的价格。

    支持的业务多了

    随着语音和视频等各种应用的Everything Over IP和所有网络介质和传输机制对IP Over Everything的支持,处于运营商网络边缘的中端路由器逐渐演变为多服务路由器。具体表现在以下的两个方面:

    ·由于网络处理器和专用集成电路的采用,使得一些路由器所进行的工作远远超出业务的“汇集”。现在,多数的边缘路由器更像一个IP业务交换机,可以生成二层和三层VPN,支持防火墙、以太网、VoIP等增值业务。

    ·宽带网络的持续迅猛发展,中端路由器能提供对语音和视频的QoS支持,用MPLS实现一些ATM、帧中继的功能,因此,采用这些中端路由器可以把一些原来由ATM和帧中继传送的业务转移到MPLS网上。

    增强了安全性

    网络上总有人在搞破坏,现在网络攻击频繁发生,不但对网络中的计算机终端进行攻击,还对网络的基础设施路由器和交换机进行攻击,网络的隐患不但出现在应用层,还出现在网络的第二层和第三层。作为骨干网边缘和核心路由器,如果受到攻击,导致宕机,就会中断网络的服务,给用户尤其是电信运营商带来惨重损失。目前中高端边缘路由器具有自我保护和及时检测网络攻击的能力。在中高端路由器上集成流量管理、IDS、IPS、防火墙等功能,而且有些厂商如思科,用硬件来实现这些安全功能,路由器的主CPU就能全力以赴负责数据的转发,而网络的安全检测,就交给IDS、IPS、防火墙等各硬件功能模块上的分CPU进行处理,这样就不会对网络的流量产生影响。如果用软件实现IDS、IPS、防火墙功能,路由器的主CPU就要分出一部分来进行这些安全检测,这就降低整个网络的流量。

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