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下一代internet路由器－－-太比特路由器的发展状况分析,http://www.5idzw.com
【摘 要】描述了太比特路由器的主要特征，讨论了它采用的主要技术，并指出了一些存在的问题。<--摘要CH(结束)←-->
<--→关键CH(开始)--> 关键词：路由器 数字通信 包交换
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<--关键EN(结束)←-->1 引 言
Internet对网络速度提出越来越高的要求，其惊人的流量增长已经成为ISP共同的忧虑。CPU的运算速度以每18个月翻一番的速度增长，而Internet的带宽却是以这个速度的四倍增长。IP流量的增长需要更高性能的路由器，这也正是下一代路由器——太比特路由器目前要应对的挑战。Juniper Networks公司推出的M40最大流量可以达到20Gb/sec，Cisco公司的12000可以达到60Gb/sec，Pluris公司的Pluris2 000则可以用单个箱达到149Gb/sec，通过多箱互联可以达到19．2Gb/sec的流量。
速度并非当前路由器所面临的唯一问题，软件故障也是困扰目前使用的路由器的一个重要问题。Cis co System公司的IOS代码有不可忽视的缺陷，特别是在较新的版本中。丹麦电信运营商，丹麦电信，在使用IOSV1．2的多协议标签交换时遇到了很大的困难。Cisco System公司的技术人员在测试代码时也遇到了多起问题，其中包括连线卡上的存储泄漏。连线卡要时时重新启动，有时重启速率可以达到每2个小时一次，在转换启用备用卡时损失高达20秒的数据包。
Cisco的RSP中同样存在缺陷。RSP的缺陷可能导致整个机器的瘫痪，使路由器不再能计算路由或传递数据包。即使安装备用的RSP也不能解决这个问题，最后只能重起该RSP或更换板卡。
尽管Cisco在12000系列中克服了部分存在的部分问题，但是Cisco的策略是推出新一代高端路由器，以便对存在的问题进行更好的解决。
2 太比特路由器的一些特性
太比特服务器力图对存在的问题进行圆满的解决。表1显示了目前主要太比特路由器提供商所提供的产品概貌。
太比特路由器的优越性首先表现在它的吞吐性能上。但是关于吞吐性能的度量，还没有统一、科学的尺度。目前，对于太比特路由器的吞吐性能有四种度量方法：
·通过路由器内部总线的速度来度量。Lucent所宣称的6．4Tb/sec的吞吐速率，就是根据这种度量方法得来的。但是来自Avici的批评却认为，这个数字意义不大，因为Avici的内部总线速度已经达到了32Tb/sec。
·计算数据包的数目。计算所得数据包的数目对于测度路由器的交换速度是个很有效的数字，但是使用不同长度的数据包会产生不同的测量结果。
·依据簇的性能进行计算。
·根据路由器的一个机盘的总I/O容量进行计算。这种方法比较可行，因为客户购买的是I/O；也比较简单，只要把单线速率与机盘上的接口数进行相乘就可以了。使用这种方法，目前尚没有一个设备商的路由器达到太比级。Lucent可以达到159Tb/sec，Pluris和Cisco可以达到149Tb/sec。
可扩展性将是太比特路由器的重要特征。目前太比特路由器通过聚簇技术来扩展网络容量 ，达到太比特每秒数据流量的路由和交换能力。通过簇多个机盘组合成一个逻辑整体，形成一个完整的路由器。
在硬件上，太比特路由器做出了很大的创新。如Cisco12016路由器能够快速而彻底地从硬件或供电故障中恢复，从系统中拔掉某块线路板将不会中断系统的运行。带有冗余备用交换路由及供电设备的路由器符合NEBS规范，从而保证设备的功能、安全性和互操作性。这个规范详细具体，甚至包括了对地震和办公环境振动的抵抗能力。与G比特路由器不同，太比特路由器通过冗余备用模块来提高系统的可靠性。Lucent的64000，Cisco的12016，都可以配置备用的I/O模块、交换模块和路由处理器。当其中一个模块发生故障时，流量就会被切换到备用模块。而Pluris 20000的每个I/O块都配有两个交换模块，在提高可靠性的同时，这意味着在某一模块发生故障之前有一半的设备处于闲置状态。太比特路由器的路由计算和I/O功能可以独立运行，这也意味着其中一个发生故障时，不会影响另外一个系统的运行。即使拔掉路由处理器，系统也可以进行数据路由交换。
3 太比特路由器存在的问题
即使如此，太比特路由器仍然存在不少问题，包括软件方面的和硬件方面的。对于高性能路由器，半导体制造和设计技术始终是一个瓶颈。如何稳定高速ASIC电路，适应迅速变化的业界标准，是路由器厂商的共同难题。Tellabs是最早提供多机盘路由器的制造商，它选用FPGA技术，但是，与ASIC相比，FPGA的可扩展性要差得多，这也是Tellabs路由器的吞吐量与同类产品相比低的原因。
目前大多数太比特器在更换路由处理器时，还不能同时维持路由计算的功能。在备用路由处理器可以正常工作之前，会耗费长达数十秒的时间，而人们通常期望的是数毫秒时间的准备。
另外，大多数太比特路由器尚不能满足运行时加入机盘提高路由器容量。
路由器操作系统始终不能避免软件故障，这通常会带来严重的后果。人们期望软件的容错性提高，但是，Pluris认为，即使提高软件的容错性，完全无错的软件系统也是不可能的。路由器软件升级也会影响系统的正常运转。Juniper的M40可以在软件升级的同时处理数据包 。而Lucent，Charlotte＇sWeb和NortelNetworks在部分软件更新时，数据包仍可以正确传递。
内存的使用方法也有重要意义。例如，M40运行在Unix上，使用保护模式内存，当某一进程出现内存使用错误时，不会影响其他进程。
4 结束语
未来的太比特路由器将会进一步演变。在底层新一代的路由器将会寻求与其他网络设备的融合，这也就是意味着它将与光通信设备融合，也就是说，太比特路由器将通过MPLS与光交换设备进行通 信。这一合成将允许网络操作人员能够更加灵活地进行网络配置。
另一方面，路由器会把对网络的控制权交给软件，用户可以要求需要的网络服务。例如，电视会议数据包要求为电视会议会话预留资源。达到这一目标的关键是系统对用户命令的快速反应。在这方面Avici产品性能远远超出Cisco同类产品。与Avici相比，Cisco 12016的编程性能较差，Avici用不到一秒钟完成的命令，Cisco 12016却经常要用数分钟。
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参 考 文 献
1 Radian Perlman．网络互连：网桥、路由器、交换机和互连协议．北京：机械工业出版社，2000
2 Grid Held．Cisco路由器性能测试．北京：机械工业出版社，2000
3 朗讯科技（中国）有限公司．WaveStar LamdaRouter波长路由器亮相中国．世界电信13卷10期，2000年10月
4 匿名作者．新一代骨干网的核心—高端路电器．电信快报，2000．9，下一代internet路由器－－-太比特路由器的发展状况分析
【摘 要】描述了太比特路由器的主要特征，讨论了它采用的主要技术，并指出了一些存在的问题。<--摘要CH(结束)←-->
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<--关键EN(结束)←-->1 引 言
Internet对网络速度提出越来越高的要求，其惊人的流量增长已经成为ISP共同的忧虑。CPU的运算速度以每18个月翻一番的速度增长，而Internet的带宽却是以这个速度的四倍增长。IP流量的增长需要更高性能的路由器，这也正是下一代路由器——太比特路由器目前要应对的挑战。Juniper Networks公司推出的M40最大流量可以达到20Gb/sec，Cisco公司的12000可以达到60Gb/sec，Pluris公司的Pluris2 000则可以用单个箱达到149Gb/sec，通过多箱互联可以达到19．2Gb/sec的流量。
速度并非当前路由器所面临的唯一问题，软件故障也是困扰目前使用的路由器的一个重要问题。Cis co System公司的IOS代码有不可忽视的缺陷，特别是在较新的版本中。丹麦电信运营商，丹麦电信，在使用IOSV1．2的多协议标签交换时遇到了很大的困难。Cisco System公司的技术人员在测试代码时也遇到了多起问题，其中包括连线卡上的存储泄漏。连线卡要时时重新启动，有时重启速率可以达到每2个小时一次，在转换启用备用卡时损失高达20秒的数据包。
Cisco的RSP中同样存在缺陷。RSP的缺陷可能导致整个机器的瘫痪，使路由器不再能计算路由或传递数据包。即使安装备用的RSP也不能解决这个问题，最后只能重起该RSP或更换板卡。
尽管Cisco在12000系列中克服了部分存在的部分问题，但是Cisco的策略是推出新一代高端路由器，以便对存在的问题进行更好的解决。
2 太比特路由器的一些特性
太比特服务器力图对存在的问题进行圆满的解决。表1显示了目前主要太比特路由器提供商所提供的产品概貌。
太比特路由器的优越性首先表现在它的吞吐性能上。但是关于吞吐性能的度量，还没有统一、科学的尺度。目前，对于太比特路由器的吞吐性能有四种度量方法：
·通过路由器内部总线的速度来度量。Lucent所宣称的6．4Tb/sec的吞吐速率，就是根据这种度量方法得来的。但是来自Avici的批评却认为，这个数字意义不大，因为Avici的内部总线速度已经达到了32Tb/sec。
·计算数据包的数目。计算所得数据包的数目对于测度路由器的交换速度是个很有效的数字，但是使用不同长度的数据包会产生不同的测量结果。
·依据簇的性能进行计算。
·根据路由器的一个机盘的总I/O容量进行计算。这种方法比较可行，因为客户购买的是I/O；也比较简单，只要把单线速率与机盘上的接口数进行相乘就可以了。使用这种方法，目前尚没有一个设备商的路由器达到太比级。Lucent可以达到159Tb/sec，Pluris和Cisco可以达到149Tb/sec。
可扩展性将是太比特路由器的重要特征。目前太比特路由器通过聚簇技术来扩展网络容量 ，达到太比特每秒数据流量的路由和交换能力。通过簇多个机盘组合成一个逻辑整体，形成一个完整的路由器。
在硬件上，太比特路由器做出了很大的创新。如Cisco12016路由器能够快速而彻底地从硬件或供电故障中恢复，从系统中拔掉某块线路板将不会中断系统的运行。带有冗余备用交换路由及供电设备的路由器符合NEBS规范，从而保证设备的功能、安全性和互操作性。这个规范详细具体，甚至包括了对地震和办公环境振动的抵抗能力。与G比特路由器不同，太比特路由器通过冗余备用模块来提高系统的可靠性。Lucent的64000，Cisco的12016，都可以配置备用的I/O模块、交换模块和路由处理器。当其中一个模块发生故障时，流量就会被切换到备用模块。而Pluris 20000的每个I/O块都配有两个交换模块，在提高可靠性的同时，这意味着在某一模块发生故障之前有一半的设备处于闲置状态。太比特路由器的路由计算和I/O功能可以独立运行，这也意味着其中一个发生故障时，不会影响另外一个系统的运行。即使拔掉路由处理器，系统也可以进行数据路由交换。
3 太比特路由器存在的问题
即使如此，太比特路由器仍然存在不少问题，包括软件方面的和硬件方面的。对于高性能路由器，半导体制造和设计技术始终是一个瓶颈。如何稳定高速ASIC电路，适应迅速变化的业界标准，是路由器厂商的共同难题。Tellabs是最早提供多机盘路由器的制造商，它选用FPGA技术，但是，与ASIC相比，FPGA的可扩展性要差得多，这也是Tellabs路由器的吞吐量与同类产品相比低的原因。
目前大多数太比特器在更换路由处理器时，还不能同时维持路由计算的功能。在备用路由处理器可以正常工作之前，会耗费长达数十秒的时间，而人们通常期望的是数毫秒时间的准备。
另外，大多数太比特路由器尚不能满足运行时加入机盘提高路由器容量。
路由器操作系统始终不能避免软件故障，这通常会带来严重的后果。人们期望软件的容错性提高，但是，Pluris认为，即使提高软件的容错性，完全无错的软件系统也是不可能的。路由器软件升级也会影响系统的正常运转。Juniper的M40可以在软件升级的同时处理数据包 。而Lucent，Charlotte＇sWeb和NortelNetworks在部分软件更新时，数据包仍可以正确传递。
内存的使用方法也有重要意义。例如，M40运行在Unix上，使用保护模式内存，当某一进程出现内存使用错误时，不会影响其他进程。
4 结束语
未来的太比特路由器将会进一步演变。在底层新一代的路由器将会寻求与其他网络设备的融合，这也就是意味着它将与光通信设备融合，也就是说，太比特路由器将通过MPLS与光交换设备进行通 信。这一合成将允许网络操作人员能够更加灵活地进行网络配置。
另一方面，路由器会把对网络的控制权交给软件，用户可以要求需要的网络服务。例如，电视会议数据包要求为电视会议会话预留资源。达到这一目标的关键是系统对用户命令的快速反应。在这方面Avici产品性能远远超出Cisco同类产品。与Avici相比，Cisco 12016的编程性能较差，Avici用不到一秒钟完成的命令，Cisco 12016却经常要用数分钟。
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参 考 文 献
1 Radian Perlman．网络互连：网桥、路由器、交换机和互连协议．北京：机械工业出版社，2000
2 Grid Held．Cisco路由器性能测试．北京：机械工业出版社，2000
3 朗讯科技（中国）有限公司．WaveStar LamdaRouter波长路由器亮相中国．世界电信13卷10期，2000年10月
4 匿名作者．新一代骨干网的核心—高端路电器．电信快报，2000．9，下一代internet路由器－－-太比特路由器的发展状况分析
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