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路由器原理綜述( 二 )

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3．骨干級路由器
骨干級路由器實(shí)現(xiàn)企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián) 。對它的要求是速度和可靠性，而代價則處于次要地位 。硬件可靠性可以采用電話交換網(wǎng)中使用的技術(shù)，如熱備份、雙電源、雙數(shù)據(jù)通路等來獲得 。這些技術(shù)對所有骨干路由器而言差不多是標(biāo)準(zhǔn)的 。骨干IP路由器的主要性能瓶頸是在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找某個路由所耗的時間 。當(dāng)收到一個包時，輸入端口在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找該包的目的地址以確定其目的端口，當(dāng)包越短或者當(dāng)包要發(fā)往許多目的端口時，勢必增加路由查找的代價 。因此，將一些常訪問的目的端口放到緩存中能夠提高路由查找的效率 。不管是輸入緩沖還是輸出緩沖路由器，都存在路由查找的瓶頸問題 。除了性能瓶頸問題，路由器的穩(wěn)定性也是一個常被忽視的問題 。
4．太比特路由器
在未來核心互聯(lián)網(wǎng)使用的三種主要技術(shù)中，光纖和DWDM都已經(jīng)是很成熟的并且是現(xiàn)成的 。假如沒有與現(xiàn)有的光纖技術(shù)和DWDM技術(shù)提供的原始帶寬對應(yīng)的路由器，新的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將無法從根本上得到性能的改善，因此開發(fā)高性能的骨干交換/路由器（太比特路由器）已經(jīng)成為一項(xiàng)迫切的要求 。太比特路由器技術(shù)現(xiàn)在還主要處于開發(fā)實(shí)驗(yàn)階段 。
路由器技術(shù)
路由器的體系結(jié)構(gòu)
從體系結(jié)構(gòu)上看，路由器可以分為第一代單總線單CPU結(jié)構(gòu)路由器、第二代單總線主從CPU結(jié)構(gòu)路由器、第三代單總線對稱式多CPU結(jié)構(gòu)路由器；第四代多總線多CPU結(jié)構(gòu)路由器、第五代共享內(nèi)存式結(jié)構(gòu)路由器、第六代交叉開關(guān)體系結(jié)構(gòu)路由器和基于機(jī)群系統(tǒng)的路由器等多類 。
路由器的構(gòu)成
路由器具有四個要素：輸入端口、輸出端口、交換開關(guān)和路由處理器 。
輸入端口是物理鏈路和輸入包的進(jìn)口處 。端口通常由線卡提供，一塊線卡一般支持4、8或16個端口，一個輸入端口具有許多功能 。第一個功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路層的封裝和解封裝 。第二個功能是在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找輸入包目的地址從而決定目的端口（稱為路由查找），路由查找可以使用一般的硬件來實(shí)現(xiàn)，或者通過在每塊線卡上嵌入一個微處理器來完成 。第三，為了提供QoS（服務(wù)質(zhì)量），端口要對收到的包分成幾個預(yù)定義的服務(wù)級別 。第四，端口可能需要運(yùn)行諸如SLIP（串行線網(wǎng)際協(xié)議）和PPP（點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議）這樣的數(shù)據(jù)鏈路級協(xié)議或者諸如PPTP（點(diǎn)對點(diǎn)隧道協(xié)議）這樣的網(wǎng)絡(luò)級協(xié)議 。一旦路由查找完成，必須用交換開關(guān)將包送到其輸出端口 。假如路由器是輸入端加隊(duì)列的，則有幾個輸入端共享同一個交換開關(guān) 。這樣輸入端口的最后一項(xiàng)功能是參加對公共資源（如交換開關(guān)）的仲裁協(xié)議 。
交換開關(guān)可以使用多種不同的技術(shù)來實(shí)現(xiàn) 。迄今為止使用最多的交換開關(guān)技術(shù)是總線、交叉開關(guān)和共享存貯器 。最簡單的開關(guān)使用一條總線來連接所有輸入和輸出端口，總線開關(guān)的缺點(diǎn)是其交換容量受限于總線的容量以及為共享總線仲裁所帶來的額外開銷 。交叉開關(guān)通過開關(guān)提供多條數(shù)據(jù)通路，具有N×N個交叉點(diǎn)的交叉開關(guān)可以被認(rèn)為具有2N條總線 。假如一個交叉是閉合，輸入總線上的數(shù)據(jù)在輸出總線上可用，否則不可用 。交叉點(diǎn)的閉合與打開由調(diào)度器來控制，因此，調(diào)度器限制了交換開關(guān)的速度 。在共享存貯器路由器中，進(jìn)來的包被存貯在共享存貯器中，所交換的僅是包的指針，這提高了交換容量，但是，開關(guān)的速度受限于存貯器的存取速度 。盡管存貯器容量每18個月能夠翻一番，但存貯器的存取時間每年僅降低5%，這是共享存貯器交換開關(guān)的一個固有限制 。
輸出端口在包被發(fā)送到輸出鏈路之前對包存貯，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的調(diào)度算法以支持優(yōu)先級等要求 。與輸入端口一樣，輸出端口同樣要能支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層的封裝和解封裝，以及許多較高級協(xié)議 。

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