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四種交換機體系結構的比較詳細分析

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處理性能是用戶在選擇核心交換機時最為關注的一點 。同時 ， 由于用戶的網(wǎng)絡環(huán)境紛繁多樣 ， 總處在不斷的發(fā)展和變化之中 。如何應對未來的發(fā)展和變化？如何應對用戶多種不同環(huán)境的挑戰(zhàn)？這些都對核心交換機靈活支持各種不同的業(yè)務提出了挑戰(zhàn) ， 業(yè)務按需疊加的能力成為必然 ， 同時 ， 業(yè)務的疊加不應影響核心交換機的處理性能 ， 也就是在設計時應該考慮到業(yè)務和性能并重的要求 。
針對這種情況 ， 業(yè)內采取了NP ASIC的設計方式 ， 這種體系結構完美地滿足了強大處理能力、業(yè)務按需疊加、業(yè)務和性能并重的現(xiàn)代核心交換機設計需求 ， 成為目前核心交換機設計中最為重要的發(fā)展方向 。
交換機的體系結構在很大程度上決定了其處理能力和業(yè)務支持能力 。目前 ， 業(yè)內主要有以下幾種常用的技術：
1 通用CPU的優(yōu)點是功能易擴展 ， 理論上可以實現(xiàn)任何網(wǎng)絡功能 ， 但缺點是性能低下 。所以 ， 在交換機的體系結構設計中 ， 通用CPU一般僅用于網(wǎng)絡設備的控制和治理 。
2 ASIC芯片可以使用硬件方式實現(xiàn)性能極高的多種常用網(wǎng)絡功能 ， 單顆芯片就可以實現(xiàn)幾百MPPS以上的處理能力 。但ASIC芯片一旦開發(fā)完畢就很難繼續(xù)擴展其他應用了 ， 新功能的添加需要芯片研發(fā)公司花費較長開發(fā)周期 。所以 ， ASIC芯片最合適應用于處理網(wǎng)絡中的各種成熟傳統(tǒng)功能 。
3 FPGA是可以反復編程、擦除、使用以及在外圍電路不動的情況下用不同軟件就可實現(xiàn)不同功能的一種門陣列芯片 ， 可以在一定程度上靈活地擴展業(yè)務處理類型 。但可惜的是 ， FPGA由于技術的限制 ， 發(fā)展至今其處理能力還是非常有限的（今年6月份業(yè)界推出了10G處理能力的FPGA ， 但還未得到大規(guī)模的成熟應用） ， 造成了FPGA無法很好地同時處理多種協(xié)議 ， 不能滿足地勝任復雜業(yè)務擴展 。所以 ， 在交換機體系結構中 ， FPGA一般僅應用于少量簡單協(xié)議的擴展 。
4 NP網(wǎng)絡處理器內部由若干個微碼處理器和若干硬件協(xié)處理器組成 。近幾年 ， NP技術得到了長足的發(fā)展 ， 使得NP保留了ASIC高性能處理數(shù)據(jù)的特性（2002年業(yè)界就出現(xiàn)了10G的NP產品 ， 現(xiàn)在業(yè)界還出現(xiàn)了少量的40G處理能力的NP產品） 。同時 ， NP通過眾多并行運轉的微碼處理器 ， 能夠通過微碼編程進行復雜的多業(yè)務擴展 。NP技術的不足是網(wǎng)絡廠商使用NP進行產品設計時需要投入大量的相關開發(fā)人員 ， 各廠家的NP需要統(tǒng)一標準 ， 無法進行開發(fā)經(jīng)驗的復制 ， 同時NP的性能和ASIC相比依然還存在一些差距 ， 所以NP網(wǎng)絡處理器被應用于高端網(wǎng)絡產品復雜的多業(yè)務擴展 ， 但并不用于網(wǎng)絡傳統(tǒng)功能的實現(xiàn) 。
無疑 ， 通過對幾種體系設計技術的分析可以看出 ， 使用NP ASIC的體系設計方式是最為完美的選擇 。使用ASIC芯片高速處理各種傳統(tǒng)的業(yè)務 ， 如二層交換、三層路由、ACL、QoS以及組播處理等等 ， 滿足核心交換機對于交換機處理性能的需求；而利用NP實現(xiàn)各種非傳統(tǒng)或未成熟的業(yè)務 ， 根據(jù)需要靈活支持IPV6、Load Balancing、VPN、NAT、IDS、策略路由、MPLS、防火墻等多種業(yè)務功能 ， 滿足核心交換機對于業(yè)務按需疊加的需求；同時NP接近ASIC的高效特性又保障了多業(yè)務提供的高性能 ， 依然保持了核心交換機對于強大處理能力的需求 。

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