在目前的企業(yè)網(wǎng)絡中,受到投入成本和傳輸速度等因素的影響,還是以有線網(wǎng)絡居多。而路由器是局域網(wǎng)連接外部網(wǎng)絡的重要橋梁,是網(wǎng)絡系統(tǒng)中不可或缺的重要部件,也是網(wǎng)絡安全的前沿關口,提高其性能就顯得非常重要。
在目前的路由器設備當中,越來越多的功能以硬件方式來實現(xiàn),CMOS集成技術的提高使很多功能可以在專用集成電路(ASIC)芯片上實現(xiàn),原來由軟件實現(xiàn)的功能現(xiàn)在可由硬件更快、成本更低地完成,大大提高系統(tǒng)性能。分布式處理技術在路由器中采用,極大地提高了路由器的路由處理能力和速度。逐漸拋棄易造成擁塞的共享式總線,開始普遍采用交換式路由技術,在交換結(jié)構(gòu)設計中采取巨型計算機內(nèi)部互連網(wǎng)絡的設計或引入光交換結(jié)構(gòu)。另外路由表的快速查尋技術,QoS保證以及采用MPLS技術優(yōu)化網(wǎng)絡,在路由器中引入光交換等方面也逐漸受到人們的重視。
ASIC技術
由于廠商需要降低成本,ASIC技術在路由器中得到了越來越廣泛的應用。在路由器中,要極大地提高速度,首無想到的是ASIC, ASIC可以用作包轉(zhuǎn)發(fā)、查路由,并且目前已經(jīng)有專門用來查找IPV4路由的商用ASIC芯片。ASIC技術的應用使路由器內(nèi)的包轉(zhuǎn)發(fā)速度和路由查找速度有顯著的提高。
高速路由器將路由計算、控制等非實時任務同數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等實時任務分開,由不同部分完成。路由計算、控制等非實時任務由CPU運行軟件來完成, 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等實時任務由專門的ASIC硬件來完成。自1997年下半年以來,一些公司開始陸續(xù)推出采用專用集成電路(ASIC)進行路由識別、計算和轉(zhuǎn)發(fā)的新型路由器,轉(zhuǎn)發(fā)器負責全部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。這種路由器用硬件按照時鐘的節(jié)拍實現(xiàn)逐個數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā),實現(xiàn)線速轉(zhuǎn)發(fā)。
ASIC技術的進展意味著更多的功能可移向硬件,提高了性能水平,增加了功能。與軟件執(zhí)行相比,ASIC的性能是后者的3倍。但是全硬件化的路由器使用起來缺乏靈活性,且冒一定的風險,因為標準規(guī)范仍在不斷演變過程中,于是出現(xiàn)了可編程ASIC。可編程ASIC是ASIC的發(fā)展趨勢,因為它可通過改寫微碼來適應網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和協(xié)議的變化。目前,有兩種類型的可編程ASIC:一種以3Com公司的FIRE(Flexible Intelligent Routing Engine)芯片為代表;另一種以Vertex Networks的HISC專用芯片為代表,這顆芯片是一顆專門為通信協(xié)議處理而設計的CPU,通過改寫微碼,使芯片具有處理不同協(xié)議的能力。
分布式處理技術
最初的路由器采用了傳統(tǒng)計算機體系結(jié)構(gòu),包括共享中央總線、中央CPU、內(nèi)存及掛在共享總線上的多個網(wǎng)絡物理接口。接口卡通過總線將報文上送CPU,CPU完成路由計算、查表、做轉(zhuǎn)發(fā)決定處理,然后又經(jīng)總線送到另一個物理接口發(fā)送出去。這種單總線單CPU的主要局限是處理速度慢,一顆CPU完成所有的任務,從而限制了系統(tǒng)的吞吐量。另外,系統(tǒng)容錯性也不好,CPU若出現(xiàn)故障容易導致系統(tǒng)完全癱瘓。這一切都造成傳統(tǒng)路由器的轉(zhuǎn)發(fā)性能很難有大的提高。
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