千兆路由器技术简介

《千兆路由器技术简介》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、千兆路由器技术简介摘要：Internet对高带宽和服务质量的需求加上网络处理器技术和传输技术的发展引出了千兆位线速路由器的概念，并产牛出实际的产站。木文对千兆位路山器的儿个技术要点作了一个简短的介绍。关键词：T•兆位路由器网络处理器(networkprocessor)表杳询(tablelookup)纵横交叉开关(crossbarswitch)一路由器结构演进社会的需求和技术的进步使Internet进入飞速发展阶段，并正在成为新一代的全球公众信息网。整个Internet网络性能的提高牵涉到传输技术、主机速

2、度、操作系统、交换机复用器等诸多方面，但路由器性能乃是其中最关键和重要的因素。所谓的千兆比特路由器是指系统吞吐量在每秒数千兆比特(multigigabits)或更高速率的高性能路由器，从外部看它的功能实际上和传统路由器是一至的，最主要的特征是速度快,所以在本文屮，我们统一称Z为高速路由器。然而高速路由器和传统的低速路由器并没有一个精确的界线，但--般说來它应具备以下的一些基本特征E12:1)系统需要有足够高的内部数据带宽来支持各端口Z间数千兆的数据流量；2)系统应具有足够高的数据包处理能力以达到每秒数百

3、万包(Mpps)的转发能力，按Internet±数据包的平均长度为lOOObits计算，每一千兆的带宽需要IMpps的包处理和转发能力；3)应具有有效的QoS手段来满足客户在不同场合对不同服务质量的要求；4)具有能支持多种现行协议标准和支持未來协议发展的能力如Ipv6,MPLS等。随着Internet用户的增加和带宽的扩大，路由器的结构也在不断的发展，我们可以把它的发展历程划分为四个阶段，分別用下图的A、B、C、D来表示。由于Internet和数据通讯(A)单一CPU,共享总线中央CPU共亨i(B)分布

4、CPU,共享总线的发展实在太快，这几代路由器结构的产品现在都同时活跃在市场上。图1第一和第二代路山器结构示意图图2第三和第四代路由器结构第一代的路由器是基于单一的通用CPU和实时操作系统的集中处理系统。这种选择的依据是基于以下的事实：协议的改进频繁发生；需要支持的协议种类繁多（如IP,IPX等）；另外，建立和保持一个连接的重要性超过高性能数据转发的要求。这种路由器的结构是由通用CPU和多个物理层线路卡通过一个共享总线进行连接。从一个端口接收到的数据包通过总线送到中央CPU,由中央CPU决策这个数据包的下

5、一跳地址，并送出到相应的线路卡。这样一个数据包从进入路由器到离开路由器要两次通过系统的共厚总线，一次是由线路卡进入CPU,—次是离开CPU到线路卡。路由和其他的控制功能也同时要由这个CPU来负责，显然这种路由器的性能在很大程度上取决于共厚总线和中央CPU的性能。由于一个CPU必须执行多个实时任务，于是这个实时操作系统的设计就至关璽要。这种路由器的结构到冃前已经不能满足迅速增长的带宽需求。第一代路由器的典型实例是Cisco2500系列路由器。从第一代路由器结构发展出来的第二代路由器是把数据包的转发处理工作

6、进行分布式的安排。在这种情况下，每个数据包只需要经过一次共享总线就可以了（从源接口卡到冃的接口R）。线路R具有了更加智能化和快速的包转发能力，在大多数悄况下，线路R都可以在木地就决定数据包的去向。每个数据流的第一个数据包首先送到屮央处理器，同时在线路卡的cache里增加了一条转发记录,使得后续的数据包可以通过查找这条记录而快速直接的转发到目的接口卡，无需中央处理器的干涉了。线路卡cache屮转发记录可以是基于一个连接的，也可以是基于一个路由的。随着Internet规模的扩大，无论是基于连接的还是基于路市

7、的cache都无法满足实际的需求，从而使得这种结构路山器的转发性能具有不确定性。虽然通过给线路卡配置人容量的Memory以把整个完整的转发表copy到每个线路卡解决了性能不确定的问题，但系统的共享总线依然是这种结构的路由器性能的瓶颈问题。第二代路由器的实例是Cisco7500系列路由器。笫三代的路由器结构解决了笫二代路由器的瓶颈问题，这种路由器结构是冃前已经上市的高档路由器屮最先进的结构，具有最好的性能。首先，系统的共字总线被交换结构所替代,高性能的交换避免了接口卡Z间的总线竞争问题，把系统的内部数据带

8、宽提高了儿个数量级。一旦路由器的内部帶宽不再是系统的瓶颈，系统的包处理和转发能力的问题马上凸现出來。为了增强系统转发能力，各线路卡上传统CPU被能力更强的硬件引擎一一专用的ASTC所取代。通过线路卡上的完整的转发表，各接口卡完成数据转发的全部工作，而系统的路由更新和系统管理等非时间敏感但处理复杂的工作可以用通用的屮央CPU来完成。第三代路由器的实例是Cisco的GSR12000和juniper的M40。虽然笫三代路由器的结构使得路由器性能大