• 分布式體系結(jié)構(gòu)
• 路由轉(zhuǎn)換處理器
• 交換創(chuàng)新
• 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)
• NetFlow業(yè)務(wù)
• 服務(wù)質(zhì)量

自1995年推向市場(chǎng)以來(lái)，Cisco 7500系列作為高端、高性能的路由器在特性和性能方面得到了持續(xù)的發(fā)展，包括：

• 新中心處理器和接口處理器
  
• Vip分布式分組交換和業(yè)務(wù)
  
• 通過(guò)業(yè)務(wù)適配器進(jìn)行的基于硬件的數(shù)據(jù)壓縮和封裝
  
• 交換技術(shù)的創(chuàng)新，如標(biāo)記交換（Tag Switching）和Cisco特快轉(zhuǎn)發(fā)（Cisco EXPRess Forwarding CEF）
  
• QoS功能

新推出的Cisco 7500先進(jìn)路由器（ARS）綜合了新的硬件組件和軟件特性，它所提供的整體系統(tǒng)性能是兩年前推出的Cisco 7500的幾倍。這些進(jìn)步意味著該平臺(tái)是那些要求嚴(yán)格的企業(yè)和服務(wù)供給商環(huán)境的理想之選。

本文對(duì)Cisco 7500 ARS的技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述，重點(diǎn)描述了它的要害組件、系統(tǒng)要求和配置。以下內(nèi)容從四個(gè)方面介紹了Cisco 7500 ARS：

• 分布式體系結(jié)構(gòu)－－VIP分布式交換和業(yè)務(wù)，包括新的VIP2-50
  
• 路由轉(zhuǎn)換處理器（RSP）－－包括RSP4
  
• 交換技術(shù)創(chuàng)新－－包括CEF和標(biāo)記交換
  
• 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)－－考慮了業(yè)務(wù)適配器、NetFlow業(yè)務(wù)和QoS

分布式體系結(jié)構(gòu)

分布式交換

Cisco 7500在1995年推出進(jìn)有一個(gè)集中的體系結(jié)構(gòu)。RSP執(zhí)行使路由器正常工作所需的所有的任務(wù)。主要的任務(wù)有交換信息包、向信息包提供額外的業(yè)務(wù)（諸如封裝、壓縮、接入控制、QoS和流量記帳）、運(yùn)行路由選擇協(xié)議以保持交換能力以及處理其它系統(tǒng)維護(hù)功能，如網(wǎng)絡(luò)治理。盡管單個(gè)RSP的性能容量很高，在當(dāng)時(shí)足以滿(mǎn)足系統(tǒng)的需求，但是計(jì)算和TCP/IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的呈指數(shù)增長(zhǎng)，使單個(gè)RSP提供的性能容量遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足要求。

1996年初Cisco 7500引入了使用VIP的分布式體系結(jié)構(gòu)。每一個(gè)VIP都有自己的處理器，能夠交換IP信息包并提供一定的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。當(dāng)需要處理速度更高的網(wǎng)絡(luò)連接和更多信息包時(shí)，這種方案能擴(kuò)充Cisco 7500路由器整個(gè)系統(tǒng)的性能。RSP仍然是系統(tǒng)的控制者。它與網(wǎng)絡(luò)上的其它路由器一起運(yùn)行路由選擇協(xié)議，收集交換信息，然后將信息下載到VIP，這樣每一個(gè)VIP可以交換自己的IP信息包。

除了進(jìn)行分組交換外，VIP還可以提供一套分布式IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，包括封裝、壓縮、接入控制、QoS和流量記帳（NetFlow）。VIP從RSP分流這些IP交換和業(yè)務(wù)功能后，RSP可以使所有CPU處理其它重要的任務(wù)，如路由選擇、非IP業(yè)務(wù)，遂道貫穿（Tunneling）、網(wǎng)絡(luò)治理以及其它業(yè)務(wù)。這樣，與RSP必須交換通過(guò)系統(tǒng)的所有信息包的情況相比，現(xiàn)在同一個(gè)RSP可以得到幾倍的CPU能力來(lái)完成這些任務(wù)。

VIP分布交換的軟件要求很低，只需要Cisco IOS^TM 11.1(472)版本，而且硬件要求也不高，只需RSP處理器（RSP1，2或4）和VIP2-40。所有Cisco 7500平臺(tái)與RSP 7000上都可提供這項(xiàng)功能。

VIP分布式交換是擴(kuò)充系統(tǒng)性能的捷徑，只要有可能就應(yīng)該盡量實(shí)施。當(dāng)一個(gè)RSP的CPU利用率很高，而且有大量IP業(yè)務(wù)需要交換時(shí)，使用VIP分布式交換可明顯降低CPU在RSP上的使用率。

通用處理器2型號(hào)50（VIP2－50）

VIP2－50是VIP2家族中的新成員。它使用MIPS R5000處理器（與RSP4相同），有8MBSRAM和128MB DRAM。新增的內(nèi)存容量使VIP2－50具有更高的排隊(duì)功能和更大的存貯空間來(lái)處理大型路由選擇表?？焖俚腃PU處理能力和其它實(shí)施的改善使性能和帶寬量得到大幅度改善。

VIP2－50支持現(xiàn)有的所有WAN和LAN端口適配器（PA），另外基于VIP2－50平臺(tái)的還有SONET Packet接口處理器（POSIP）和信道化T3接口處理器（CT3IP）。VIP2－50的性能比VIP2－40提高了40％－50％。例如：VIP2－40能夠以65Kpps交換信息包，而VIP2－50則可以100Kpps交換信息包，Cisco7513的總系統(tǒng)性能超過(guò)1Mpps。VIP2－50的軟件要求很低，只需要Cisco IOS 11.1（14）CA版本。Cisco不計(jì)劃在Cisco IOS 11.2或11.3版本上支持VIP2－50。

VIP2－50應(yīng)該在VIP2－40需要增加分布式處理能力時(shí)使用。如當(dāng)使用FE、HSSI、FDDI和ATM等高速端口適配器，非凡是當(dāng)它們負(fù)載過(guò)重或與分布式業(yè)務(wù)或Qos業(yè)務(wù)一起使用時(shí)。

路由轉(zhuǎn)換處理器

路由轉(zhuǎn)換處理器型號(hào)4（RSP4）是于1997年新增到Cisco7500系列中的，這樣RSP一共有三種型號(hào)－－RSP、RSP2和RSP4可作為新的或替代處理器用于三種型號(hào)的Cisco7500 ，而RSP1只能用于Cisco7500，RSP2只能用于7507和7513。RSP4可與RSP2或RSP4同時(shí)置于雙處理器系統(tǒng)中（Cisco7500和7513），以支持高系統(tǒng)可用性（HAS）。

RSP4使用MIP的R5000處理器，它本身的頻率是200MHz。RSP4的容量是RSP2的兩倍（高達(dá)256MB），而且有更多的第一層和第二層緩存器通過(guò)減少內(nèi)存接入時(shí)間來(lái)優(yōu)化性能。所有這些改善使RSP4的CPU能力比RSP2和RSP1的高了幾倍。

RSP4的軟件要求不高，只需要Cisco IOS 11.1（9）CA或11.2（7）P版本。11.2F不支持RSP4。當(dāng)需要使用大量CPU的任務(wù)負(fù)荷很高而且又不能分流給VIP時(shí)不應(yīng)該使用RSP4。例如非IP業(yè)務(wù)、遂道貫穿、IBM聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（MAT）和網(wǎng)絡(luò)治理。RSP4也不應(yīng)該與早期的接口處理器一起使用（如以太網(wǎng)接口處理器（EIP）、高速分布式數(shù)據(jù)接口處理器（FIP）、高速 串行接口處理器（HIP）、當(dāng)需要增加交換性能時(shí)，這些都不支持分布式交換。

交換創(chuàng)新

Cisco Express Forwarding

CEF是適于IP信息包的非緩存交換模式。以前，Cisco路由器的所有交換模式（除ProcessSwitching）都是基于緩存器的。在基于緩存器的交換模式中，信息流的第一個(gè)信息包被送到處理級(jí)，在那里，它的目的地址對(duì)照路由選擇表獲得轉(zhuǎn)發(fā)信息。然后建立一個(gè)帶有相應(yīng)的發(fā)送信息的路由緩存條目，這樣，根據(jù)該路由緩存，同一個(gè)信息流后面的信息包就可以得到快速地發(fā)送。

基于高速緩存的方案對(duì)于大多數(shù)真實(shí)世界的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)綽綽有余。然而，當(dāng)今Internet主干網(wǎng)業(yè)務(wù)的超大流量和不斷變化的業(yè)務(wù)混合有時(shí)達(dá)到了路由緩存的極限。在這種情況下，路由器則要耗費(fèi)比布滿(mǎn)和重建路由緩存條目更多的CPU工作，另外，除了少數(shù)大公司主干網(wǎng)外，其它企業(yè)話(huà)務(wù)的流量沒(méi)有Internet業(yè)務(wù)的流量大，業(yè)務(wù)也沒(méi)有它的多樣和復(fù)雜。

有了CEF后，發(fā)送信息庫(kù)（FIB）代替了路由緩存條目，F(xiàn)IB是基于整個(gè)路由選擇表的，然后下載給所有的VIP，以進(jìn)行分布式交換。當(dāng)CEF運(yùn)行在RSP和VIP中時(shí)，才更新FIB，這樣完全消除了路由緩存維護(hù)時(shí)的每一個(gè)信息流的花費(fèi)，此外，由于沒(méi)有緩存布滿(mǎn)和重建的問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)性能因而不會(huì)受到業(yè)務(wù)混合的影響。

目前，CEF只面向提供給ISP客戶(hù)的軟件，到1998年第二個(gè)季度，所有客戶(hù)的軟件都將可以使用。

CEF的性能與具有穩(wěn)定的路由緩存的Optimum Switching（最好的Optimun Switching）的相同。而且業(yè)務(wù)流量和業(yè)務(wù)的混合程度超出了Optimum Switching路由緩存的容量時(shí)，Optimum Switching的性能則開(kāi)始下降，因?yàn)楦嗟腃PU處理工作耗在了路由緩存的更新上，但是CEF卻沒(méi)有這種性能依靠緩存的作業(yè)。

標(biāo)記交換（Tag Switching）

標(biāo)記交換是一種新的IP交換方案，它給每個(gè)IP信息包加了一個(gè)標(biāo)記。標(biāo)記交換機(jī)（可以是路由器，也可以是ATM交換機(jī)）然后根據(jù)標(biāo)記進(jìn)行信息包交換，而不是根據(jù)始發(fā)IP的目的地址。IP地址和標(biāo)記之間的映射維持是通過(guò)單獨(dú)的標(biāo)記分布協(xié)議（TDP）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

標(biāo)記交換的主要優(yōu)點(diǎn)是：

• IP－ATM綜合－－通過(guò)ATM交換機(jī)上的TDP和IP路由選擇協(xié)議，以及通過(guò)IP路由器和ATM交換機(jī)對(duì)標(biāo)記承載的可讀性信息的相互了解來(lái)獲得。
  
• ATM上可擴(kuò)充的Border Gateway協(xié)議4（BGP4）聯(lián)網(wǎng)－通過(guò)降低BGP對(duì)等連接的復(fù)雜性來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)锳TM交換機(jī)現(xiàn)在與BGP是對(duì)等的。
  
• 靈活的流量治理－－通過(guò)使用標(biāo)記為有同一個(gè)鄰跳次的IP流提供不同的路由來(lái)實(shí)現(xiàn)；這一特性能夠更好地控制網(wǎng)絡(luò)不同部分的業(yè)務(wù)負(fù)載。
  
• 實(shí)現(xiàn)虛擬專(zhuān)用網(wǎng)（VPN）－－通過(guò)為不同的虛擬網(wǎng)提供不同的各套標(biāo)記來(lái)實(shí)現(xiàn)。

標(biāo)記交換將于1998年第二季度全面提供。Cisco還通過(guò)IETF MPLS舉措積極推動(dòng)標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)化。

網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)

Cisco7500建立高性能網(wǎng)絡(luò)所特有的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)實(shí)力包括壓縮業(yè)務(wù)適配器（CSA），封裝業(yè)務(wù)適配器（ESA），NetFlow業(yè)務(wù)以及Qos。

壓縮業(yè)務(wù)適配器

CSA是基于硬件的數(shù)據(jù)壓縮引擎，很象一個(gè)端口適配器（PA）。它置于一個(gè)VIP PA插槽內(nèi)，在同一個(gè)VIP卡上向鄰近PA插槽中的PA提供數(shù)據(jù)壓縮業(yè)務(wù)。CSA提供的數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮能力是基于軟件的壓縮的幾倍，而且它完全與Cisco IOS基于軟件的壓縮兼容。CSA的軟件要求不高，只需CiscoIOS11.1（6）CA版本或11.2（5）P版本，硬件是VIP2－40或VIP2－50。

封裝業(yè)務(wù)適配器

ESA是基于硬件數(shù)據(jù)封裝引擎，很象一個(gè)PA。它置于一個(gè)VIP PA插槽中，在同一個(gè)VIP卡上向鄰近PA插槽中的PA提供數(shù)據(jù)封裝業(yè)務(wù)。ESA提供的數(shù)據(jù)封裝能力是基于軟件封裝的幾倍，而且它完全與Cisco IOS基于軟件的封兼裝容。ESA的軟件要求不高，只需CiscoIOS11.2（7）版本，硬件是VIP2－40。11.1版本不支持它，因此只有當(dāng)CiscoIOS12版本出來(lái)后，它才與VIP2－50兼容。

NetFlow業(yè)務(wù)

這些業(yè)務(wù)指由路由器進(jìn)行的NetFlow統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集和輸出（可以由RSP集中執(zhí)行，亦可由VIP以分布式進(jìn)行），以及運(yùn)行在外接主機(jī)上的NetFlow應(yīng)用收集并分析輸出的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)操作的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是對(duì)所承載的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)缺乏了解。

NetFlow是滿(mǎn)足這一需求的理想解決方案，它能根據(jù)客戶(hù)的要求總結(jié)流量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)治理、規(guī)化和發(fā)展都是非常寶貴的。

NetFlow分析話(huà)務(wù)"流"，"話(huà)務(wù)流"可以定義為IP地址、協(xié)議類(lèi)型和Autonomous System(AS)號(hào)碼。它可提供高度精細(xì)的分析，包括話(huà)務(wù)流的時(shí)長(zhǎng)、信息包的尺寸，還有許多其它元素。

NetFlow應(yīng)用目前包括NetFlow、FlowCollector和NetflowFlowAnalyzer，它們都行在UNIX平臺(tái)上。FlowCollector接收來(lái)自路由器的NetFlow數(shù)據(jù)，并進(jìn)行過(guò)慮、總結(jié)、集合和數(shù)據(jù)治理等功能。FlowAnalyzer提供圖形用戶(hù)界面（GUI）分析和顯示來(lái)自FlowCollector的NetFlow數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以以多種集合方式觀看，并配有不同的圖形、分類(lèi)和圖表功能。

它通過(guò)CPU來(lái)收集、輸出NetFlow統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，很顯然，NetFlow數(shù)據(jù)流量取決于業(yè)務(wù)流量，對(duì)于主干部分流量負(fù)載很重的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，在網(wǎng)絡(luò)邊沿運(yùn)行NetFlow更合適，這樣主干路由器就不必將CPU耗費(fèi)在輸出大量NetFlow數(shù)據(jù)上。FlowCollector和FlowAnalyzer也應(yīng)該置于離路由器近的地方，以減少NetFlow數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的影響。

服務(wù)質(zhì)量

Cisco7500ARS有一套實(shí)施在VIP上的第三層Qos特性（用于最高水平的性能）。它包括分布式給定接入速率（Distributed Committed access Rate DCAR），分布式加權(quán)公平排隊(duì)（DWFQ），分布式加權(quán)隨機(jī)早期檢測(cè)（DWRED），和BGP策略傳播（BGP Policy Propagation）。

DCAR進(jìn)行信息包分類(lèi)和速率限制功能。信息包分類(lèi)指在IPv4報(bào)頭的優(yōu)先信息段中設(shè)置三種比特?cái)?shù)，或設(shè)定一個(gè)內(nèi)部類(lèi)別ID，根據(jù)用戶(hù)配置的標(biāo)準(zhǔn)（諸如媒體接入控制〖MAC〗地址、IP地址、協(xié)議類(lèi)型等）區(qū)分信息包。速率限制指根據(jù)用戶(hù)自行配置的基于IP報(bào)頭的標(biāo)準(zhǔn)限制通過(guò)一個(gè)接口的平均輸入或輸出速率（bps）,包括IP優(yōu)先比特和內(nèi)部類(lèi)別ID。

DCAR用來(lái)限制從進(jìn)出于接口的業(yè)務(wù)中選擇出的業(yè)務(wù)的速率或用于設(shè)定IP優(yōu)先比特和或內(nèi)部類(lèi)別ID，為后繼連網(wǎng)設(shè)備或接口的/進(jìn)一步QoS作業(yè)作預(yù)備。DCAR是標(biāo)準(zhǔn)件，可根據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型硬性加一個(gè)限度，從而實(shí)現(xiàn)不同的客戶(hù)群有不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型。目前 ，它只在提供給服務(wù)供給商的EFT版本中可用，到1998年第二季度，將全面普及。注重：要使用DCAR必須有分布式CEF。

DWFQ治理接口的輸出隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)每話(huà)務(wù)流輸出排隊(duì)或基于類(lèi)型（使用IP優(yōu)先比特和或內(nèi)部類(lèi)別ID）的輸出排隊(duì)。對(duì)于基于類(lèi)型的輸出排隊(duì)，加權(quán)可分配給輸出隊(duì)列以調(diào)整它們的輸出帶寬的相對(duì)份額。

DWFQ既可用來(lái)提供每話(huà)務(wù)流公平排隊(duì)，這樣流量很大的業(yè)務(wù)流不會(huì)占據(jù)輸出帶寬，而忽視低流量的業(yè)務(wù)流；亦可以用來(lái)提供有加權(quán)的每類(lèi)型排隊(duì)，這樣每一個(gè)級(jí)別的業(yè)務(wù)可以配置一個(gè)輸出帶寬份額。對(duì)于后一種情況，DWFQ是一種標(biāo)準(zhǔn)件，可根據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型提供可保證的帶寬分配，從而實(shí)現(xiàn)不同的客戶(hù)群有不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型。目前，它只在提供給服務(wù)供給商的EFT版本中可用，到1998年第二季度，將全面普及。注重：要使用DWFQ必須有分布式CEF。

DWRED監(jiān)控接口的輸出隊(duì)列，當(dāng)超過(guò)配置的閾值時(shí)，它可隨機(jī)丟棄信息包。隨機(jī)丟棄的目的是讓一些TCP話(huà)路響應(yīng)信息包的丟失縮減它們的傳輸窗口，這樣整個(gè)業(yè)務(wù)量可以有條理地下降，以保證不會(huì)發(fā)生擁塞。否則，當(dāng)輸出隊(duì)列溢滿(mǎn)時(shí)出現(xiàn)的無(wú)條理掉話(huà)會(huì)造成所有TCP話(huà)路同時(shí)縮減，之后又同時(shí)建立，從而使鏈路的利用率進(jìn)一步下降，并4路同時(shí)縮減，之后又同時(shí)建立，從而使鏈路的利用率進(jìn)一步下降，并出現(xiàn)毫無(wú)必要的再傳輸。

DWRED答應(yīng)每一個(gè)來(lái)務(wù)類(lèi)型（基于IP優(yōu)先比特或內(nèi)部類(lèi)別ID）擁有自己獨(dú)立配置的閾值，這樣當(dāng)鏈路擁塞時(shí)，低優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)可以隨機(jī)首先丟棄。DWRED是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件，可根據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型加業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)別，從而實(shí)現(xiàn)不同的客群有不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型。目前，它只在提供給服務(wù)供給商的EFT版本中可用，到1998年第二季度，將全面普及。注重：要使用DWRED必須有分布式CEF。

BGP Policy Propagation根據(jù)CEF的FIB中承載的類(lèi)別信息進(jìn)行信息包分類(lèi)（IP優(yōu)先比特或內(nèi)部類(lèi)別ID設(shè)置）。FIB中的類(lèi)別信息可以通過(guò)給出路由圖配置命令和使用各種BGP屬性以許多方式動(dòng)態(tài)地加以設(shè)置。因此，BGP Policy Propagation主要是基于BGP的信息包分類(lèi)，在多個(gè)AS連網(wǎng)的情況下，它大大簡(jiǎn)化了QoS配置和治理，BGP Policy Propagation與CEF一起提供。

為了使Qos和網(wǎng)絡(luò)的性能達(dá)到最大，我們建議客戶(hù)部署RSP4和1或VIP2 50型。