防火墙、utm产品硬件平台架构分析

《防火墙、utm产品硬件平台架构分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、防火墙、UTM产品硬件平台架构分析～教育资源库　　现在市场上的防火墙、UTM产品从其架构上来说，大概分为三大类。　　第一类是基于X86平台的，这种平台通常使用一颗或多颗主CPU来处理业务数据，网卡芯片和CPU通过PCI总线来传输数据。　　由于传统的32位PCI总线频率为33MHZ，所以，理论通讯速率为：132MBBytes/S即：1056MBits/S。单从PCI通讯的速率上来说是可以满足千兆防火墙的需要，但实际上PCI总线在X86系统中是共享的，也就是说，如果有两个网卡同时传输数据，那么每个网卡所能获得的速率就只有66MBBy

2、tes/S，即：528Mbits/S，如果有四个网口同时传输数据，则每个网卡所能获得的速度只有16MBBytes/S，即128Mbit/S。　　从总线速度来看基于32位PCI总线的X86平台，做为百兆防火墙的方案是没有任何问题的。但X86平台的防火墙方案，数据从网卡到CPU之间的传输机制是靠中断来实现的，中断机制导致在有大量数据包的需要处理的情况下(如：64Bytes的小包，以下简称小包)，X86平台的防火墙吞吐速率不高，大概在30%左右，并且CPU占用会很高。这是所有基于X86平台的防火墙所共同存在的问题。　　因此，基于32位

3、PCI总线的X86平台是不能做为千兆防火墙使用的，因为32位PCI总线的通讯速率不能达到千兆防火墙的要求。针对这个问题，Intel提出了解决方案，可以把32位的PCI总线升级到了PCI-E，即：PCI-Express，这样，PCI-E4X的总线的速度就可以达到2000MBBytes/S，即：16Gbits/S，并且PCI-E各个PCI设备之间互相独立不共享总线带宽，每个基于PCI-E的网口可以使用的带宽为：2000MBBytes/S，即：16Gbits/S，所以基于PCI-E4X的X86从系统带宽上来说，做为千兆防火墙是没有任何

4、问题的。但是，基于PCI-E的防火墙数据从网卡到CPU之间传输同样使用中断机制来传输数据，所以小包（64Bytes）的通过率仍然为：30-40%。　　第二类，基于ASIC架构的防火墙、UTM产品。　　从上面对X86架构防火墙的分析中，我们了解到X86平台的防火墙其最大的缺点就是小包通速率低，只有30%－40%，造成这个问题的主要原因是因为X86平台的中断机制以及X86平台的防火墙所有数据都要经过主CPU处理。基于ASCI架构的防火墙从架构上改进了中断机制，数据从网卡收到以后，不经过主CPU处理，而是经过集成在系统中的一些芯片直接

5、处理，由这些芯片来完成传统防火墙的功能，如：路由、NAT、防火墙规则匹配等。这样数据不经过主CPU处理，不使用中断机制，理所当然，ASIC是做为功能简单的防火墙的最佳选择。　　但随之而来的问题是，ASIC架构的防火墙是芯片一级的，所有的防火墙动作由芯片来处理。这些芯片的功能比较单一，要升级维护的开发周期比较长。尤其是作为多功能集成的UTM网关来说，无法在芯片一级完成杀毒、垃圾邮件过滤、网络监控等比较复杂的功能，所以说，ASIC架构用来做功能简单的防火墙，是完全适用的，64Bytes的小包都可以达到线速。但ASIC架构做为UTM就

6、不是理想的选择，因为ASIC架构不可能把像网关杀毒、垃圾邮件过滤、网络监控等这些功能做到芯片一级去。　　第三类，基于NP架构的防火墙。　　NP架构实现的原理和ASIC类似，但升级、维护远远好于ASIC架构。NP架构在的每一个网口上都有一个网络处理器，即：NPE，用来处理来自网口的数据。每个网络处理器上所运行的程序使用微码编程，其软件实现的难度比较大，开发周期比ASIC短，但比X86长。做为UTM，由于NP架构每个网口上的网络处理器性能不高，所以同样无法完成像网关杀毒、垃圾邮件、过滤、访问监控等复杂功能。　　可能有人会问？ASIC

7、和NP为什么不可以把网关杀毒、和垃圾邮件过滤、访问监控等这些功能放在主CPU上来实现？这样不就可以做为UTM方案使用了吗？这个问题问得很好，目前有很多基于NP和ASIC的UTM都是这样做的，但问题是ASIC和NP架构的防火墙，其主CPU性能很低，如：Intel基于IXP2400的千高端NP方案，主CPU只有1.0G，处理能力还比不上Celeron1.0G，大家可以对照一下与其主频相当的X86平台的处理能力。所以如果以ASIC和NP架构来实现一个UTM网关，只能是做为低端的方案来使用，如桌面型的UTM，而并不能做为中、高端的UTM

8、来使用。　　言归正传，那什么才是UTM网关合适的硬件方案呢？如果要在上述三种方案中选择一种的话，非X86架构莫属，当然，随着技术的发展，还有可能出现第四种防火墙的解决方案，可以做为实现UTM网关的完美平台，但这是后话，值得我们期待。X86平台的主要缺陷在于64B