NetEngine 80 第五代核心IP路由器

2019-11-03 10:19:27

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一、路由器體系結構的發展

　　TCP/ip是從70年代中期美國國防部ARPANET技術發展起來的。由于其體系結構及技術的開放性，使其逐步被世界上眾多的高校、科研機構所采納，并逐步成為一個事實上的標準。最初的IP網絡并不大，其網關所需要連接的設備及其需要處理的負載也很小。這個時候網關（路由器）基本上可以用一臺計算機插多塊網絡接口卡的方式來實現。接口卡與中央處理器（CPU）之間通過內部總線相連，CPU負責所有事務處理，包括路由收集、轉發處理、設備管理等。網絡接口收到報文后通過內部總線傳遞給CPU，由CPU完成所有處理后從另一個網絡接口傳遞出去。第一代路由器的代表如Cisco2500系列路由器、華為Quidway R2500系列路由器。

　　由于每一個報文都要經過總線送交CPU處理，隨著網絡用戶的增多，網絡流量的增大，接口數量、總線帶寬和CPU的瓶頸就越來越突出。

　　于是很自然的想到如何提高網絡接口數量，如何把CPU和總線的負擔降下來？為了解決這個問題，第二代的路由器就在網絡接口卡上進行一些智能化處理，由于網絡用戶通常只會訪問少數的幾個地方，因此可以考慮把少數常用的路由信息采用Cache技術保留在業務接口卡上，這樣大多數報文就可以直接通過業務板Cache的路由表進行轉發，以減少對總線和CPU的需求。對于Cache中不能找到的報文送交CPU處理。第二代路由器的代表就是Cisco 4500系列路由器、華為Quidway R3600系列路由器。

　　90年代以后WEB技術的出現，使IP網絡得到迅猛的發展。網絡用戶的訪問面得到的很大的提供，用戶訪問的地方已不象以前那樣固定，這樣往往出現無法從Cache中找到路由的現象，于是總線和CPU瓶頸的問題再次出現。另外由于用戶的增加，路由器的接口數量不足也暴露出來了。為了解決這個問題，第三代路由器應運而生。第三代路由器采用全分布式結構——路由與轉發分離的技術，主控板負責整個設備的管理和路由的收集、計算功能，并把根據路由器計算形成的轉發表下發到各業務板；各業務板根據轉發表獨立進行路由轉發。另外總線技術也得到了較大的發展，通過總線，業務板之間的數據轉發完全獨立于主控板，實現了并行高速處理，使得路由器的處理性能成倍提高。第三代路由器的代表是Cisco 7500系列路由器、華為Quidway NetEngine 16/08系列路由器。

　　九十年代中后期，隨著IP網絡的商業化，用戶的迅猛增加，特別是WEB技術出現以后，Internet技術得到的空前的發展，Internet用戶迅猛增加。網絡流量特別是核心網絡的流量以指數級數增長，傳統的基于軟件的IP路由器已經無法滿足網絡發展的需要。以常見的主干節點2.5GPOS端口為例，按照IP最小報文40字節計算，2.5GPOS端口線速的流量約為6.5Mpps。而且報文處理中需要包含諸如QoS保證、路由查找、二層幀頭的剝離/添加等復雜操作，以傳統的做法是不可能實現的。

　　于是一些廠商提出了ASIC實現方式，它把轉發過程的所有細節全部采用硬件方式來實現。另外在交換網上采用了CrossBar或共享內存的方式解決了內部交換的問題。這樣，路由器的性能達到千兆比特，即早期的千兆交換式路由器（Gigabit Switch Router，GSR）。第四代路由器的代表是Cisco GSR12000系列和JUNIPPER M40/160系列產品。

　　在這個時期，IP網絡技術的缺陷也就越來越充分地暴露出來。IP地址缺乏問題，IP業務服務質量問題，IP安全等問題紛紛暴露出來。于是，各種新技術也紛紛出現，比如VPN技術，IP-QoS技術，MPLS技術，流量工程技術等。IP標準也在逐步修改成熟。隨著新技術的出現和標準化的進展，對高速路由器的業務功能要求也越來越高。基于這些問題，第四代路由器采用ASIC技術的固有的不靈活、業務提供周期長等缺陷也是不可避免的出現了。于是有些產家提出了第五代路由器的概念。

　　第五代路由器在硬件體系結構上繼承了第四代路由器的成果，在關鍵的IP業務流程處理上采用了可編程的、專為IP網絡設計的網絡處理器技術。網絡處理器通常由若干微處理器和一些硬件協處理器組成，多個微處理器并行處理，通過軟件來控制處理流程。對于一些復雜的標準的操作(如內存操作、路由表查找算法、QoS的擁塞控制算法、流量調度算法等)采用硬件協處理器來提高處理性能。這樣實現業務靈活性和高性能的有機結合。　　第五代路由器與第四代路由器相比較，主要有下面幾個方面的特點：

1、采用大容量的交換網結構；

2、采用網絡處理器技術實現IP報文處理和轉發，適應網絡發展的需求，快速響應用戶的業務需求；

3、通過支持VPN技術，IP-QoS技術，MPLS技術，流量工程技術等，滿足不同用戶不同應用的需求；

4、充分考慮電信用戶的需求，滿足用戶對安全性、穩定性、可靠性的要求。

　　目前第五代路由器的核心技術已比較成熟，并已商用。第五代路由器的出現必將加快IP標準化和IP網絡商業化的進程。

　　華為公司Quidway NetEngine 80/40/20/20S系列核心路由器就是第五代路由器的杰出代表作之一。NE系列核心路由器核心部件采用先進的網絡處理器技術和大容量交換網技術，具有容量大、可靠性高、業務豐富的特點，并且可以根據用戶的需求和技術的發展不斷增加對新業務、新功能的支持。目前華為NetEngine80產品已通過多項嚴格的測試，獲得信產部的入網許可證，并在IP骨干網和IP城域網建設中獲得了廣泛的應用。

摘自《通訊世界》