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路由器基礎(chǔ)：路由器轉(zhuǎn)發(fā)機制改變

云知道

兼容與擴容

行業(yè)縱向網(wǎng)的建設(shè)通常是分步實現(xiàn)的，從一級網(wǎng)到二級網(wǎng)，再到三級網(wǎng)，這個固有特點也決定了IP語音通信網(wǎng)絡(luò)分步建設(shè)的模式 。在分步建設(shè)的過程中，語音設(shè)備面臨著前后兼容，向下擴容的問題 。例如，在建設(shè)省到地市的二級語音網(wǎng)時，要從設(shè)備和體系角度考慮與一級語音網(wǎng)的兼容性，與原有窄帶話音網(wǎng)的兼容，也要考慮與運營商IP語音網(wǎng)絡(luò)的兼容，涉及到不同類型設(shè)備、不同廠商設(shè)備之間的兼容性問題；同時還要考慮將來地市機關(guān)的用戶數(shù)量增多、窄帶用戶遷移、地市到縣的三級語音網(wǎng)擴容需求，中心交換設(shè)備應(yīng)該具有大規(guī)模組網(wǎng)和擴容能力 。

通用CPU階段

采用了通用CPU作為硬件轉(zhuǎn)發(fā)平臺具備高度靈活性的優(yōu)勢，在路由器發(fā)展的上個世紀80年末到90年代10多年期間，幾乎網(wǎng)絡(luò)上所有的路由器都是用CPU作為核心轉(zhuǎn)發(fā)硬件 。因為一個通用的CPU的極限轉(zhuǎn)發(fā)性能也就在400Kpps以內(nèi)，還做不到2個155MPOS接口線速轉(zhuǎn)發(fā) 。因此普遍被匯聚、接入層路由器采用，在對性能要求不高的場合提供盡可能大的靈活性 。

NP處理器階段

由于NP對業(yè)務(wù)作了相應(yīng)的微碼優(yōu)化，所以其對特定業(yè)務(wù)的處理能力比傳統(tǒng)的CPU有了很大的提升，單NP片可以實現(xiàn)1-6Mpps的轉(zhuǎn)發(fā)性能，目前成熟的NP已可實現(xiàn)2.5G端口的線速轉(zhuǎn)發(fā)能力 。

由于使用NP組成的核心路由器在高速端口密度，端口性能可擴展能力方面有比較大的局限性，近年來也出現(xiàn)了采用多個NP分布式轉(zhuǎn)發(fā)來實現(xiàn)較高密度2.5G、1G端口的數(shù)據(jù)交換，但NP雖然實現(xiàn)了這些高速端口的接入，卻無法解決內(nèi)部多個高速接口的高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)問題，業(yè)界普遍認為比較適合骨干網(wǎng)的匯聚層路由器 。

ASIC芯片階段

眾所周知的是對于特定的業(yè)務(wù)，能夠同時提供極高的轉(zhuǎn)發(fā)性能和較低的成本的只有ASIC芯片了 。但由于ASIC的固定特性一直無法解決路由器對多業(yè)務(wù)支持的需求，ASIC芯片一旦產(chǎn)出后其原有的功能無法添加 。這對于網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)日益增長，視頻、話音等各種業(yè)務(wù)不斷增加，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不斷豐富的情況下，ASIC芯片的可擴展能力成為其在核心路由器上使用的一個似乎是難以逾越的門檻，難以保證滿足網(wǎng)絡(luò)中各種業(yè)務(wù)的要求 。而如今核心網(wǎng)對核心路由器性能幾乎無止境的需求迫使路由器的廠商和研究機構(gòu)把目光投向了ASIC 。況且現(xiàn)在10G的ASIC芯片早已成熟，并且規(guī)模商用，這也是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商能夠青睞ASIC的一個重要原因 。上個世紀末一些廠商和科研機構(gòu)就開始了完全用ASIC搭建核心路由器平臺的研究，至今已經(jīng)實現(xiàn)了一個比較完善的技術(shù)體系 。

對于ASIC平臺來說，最大的問題就是對多業(yè)務(wù)的靈活支持 。靈活性支持主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面是查表技術(shù)，另一方面是對多業(yè)務(wù)報文的識別、處理能力 。近幾年出現(xiàn)的TCAM（三重內(nèi)容可編址存儲器）很好地解決了多業(yè)務(wù)中各種表項的高速查找問題，其查找性能可以達到每秒100M次，也就是說可以支持一個10G端口每秒鐘查找4次以上 。而對各種路由表、ACL安全策略、QoS策略等表項的查找是多業(yè)務(wù)支持的核心內(nèi)容 。同時現(xiàn)在的硬件技術(shù)制造出的高速可編程硬件FPGA能夠?qū)崿F(xiàn)40G數(shù)據(jù)流的報文頭的處理，從而提供了對多業(yè)務(wù)支持的可能性 。港灣網(wǎng)絡(luò)有限公司正是看到了這種可能性，同時找到了搭建硬件平臺的理論基礎(chǔ)，經(jīng)過三年的潛心研究，終于實現(xiàn)了ASIC FPGA TCAM協(xié)同實現(xiàn)高密度千兆、2.5G、10G接口多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的大容量處理、轉(zhuǎn)發(fā)，F(xiàn)PGA硬件實現(xiàn)對業(yè)務(wù)報文頭的處理并控制查找形成業(yè)務(wù)流，TCAM實現(xiàn)對各種高速業(yè)務(wù)流表項的查找，ASIC僅僅負責對業(yè)務(wù)流大容量轉(zhuǎn)發(fā)，從而實現(xiàn)了多業(yè)務(wù)應(yīng)用下高速接口的大容量接入；同時在路由器內(nèi)部通過專用ASIC把高速接口板之間的海量數(shù)據(jù)切割成特定長度的信元從而實現(xiàn)高效、低延時、T比特級別的大容量數(shù)據(jù)交換 。港灣PowerHammer系列核心路由器創(chuàng)立的這種結(jié)構(gòu)不但解決了性能和靈活性的瓶頸，還具備非常強的擴展能力，接口板能夠平滑的擴充到40G接口的接入，而交換網(wǎng)板很輕易擴充到T比特級別而無需更換機箱，目前幾乎業(yè)界所有的主流高端核心路由器設(shè)備供給商都推出了基于ASIC的路由器產(chǎn)品，代表著采用ASIC已經(jīng)成為核心路由器技術(shù)發(fā)展的一個必然方向 。

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