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【摘 要】描述了太比特路由器的主要特征，討論了它采用的主要技術，并指出了一些存在的問題。
?? 關鍵詞：路由器 數字通信 包交換
1 引 言
Internet對網絡速度提出越來越高的要求，其驚人的流量增長已經成為ISP共同的憂慮。CPU的運算速度以每18個月翻一番的速度增長，而Internet的帶寬卻是以這個速度的四倍增長。IP流量的增長需要更高性能的路由器，這也正是下一代路由器——太比特路由器目前要應對的挑戰。Juniper Networks公司推出的M40最大流量可以達到20Gb/sec，Cisco公司的12000可以達到60Gb/sec，Pluris公司的Pluris2 000則可以用單個箱達到149Gb/sec，通過多箱互聯可以達到19．2Gb/sec的流量。
速度并非當前路由器所面臨的唯一問題，軟件故障也是困擾目前使用的路由器的一個重要問題。Cis co System公司的IOS代碼有不可忽視的缺陷，特別是在較新的版本中。丹麥電信運營商，丹麥電信，在使用IOSV1．2的多協議標簽交換時遇到了很大的困難。Cisco System公司的技術人員在測試代碼時也遇到了多起問題，其中包括連線卡上的存儲泄漏。連線卡要時時重新啟動，有時重啟速率可以達到每2個小時一次，在轉換啟用備用卡時損失高達20秒的數據包。
?? Cisco的RSP中同樣存在缺陷。RSP的缺陷可能導致整個機器的癱瘓，使路由器不再能計算路由或傳遞數據包。即使安裝備用的RSP也不能解決這個問題，最后只能重起該RSP或更換板卡。
盡管Cisco在12000系列中克服了部分存在的部分問題，但是Cisco的策略是推出新一代高端路由器，以便對存在的問題進行更好的解決。
2 太比特路由器的一些特性
太比特服務器力圖對存在的問題進行圓滿的解決。表1顯示了目前主要太比特路由器提供商所提供的產品概貌。
太比特路由器的優越性首先表現在它的吞吐性能上。但是關于吞吐性能的度量，還沒有統一、科學的尺度。目前，對于太比特路由器的吞吐性能有四種度量方法：
·通過路由器內部總線的速度來度量。Lucent所宣稱的6．4Tb/sec的吞吐速率，就是根據這種度量方法得來的。但是來自Avici的批評卻認為，這個數字意義不大，因為Avici的內部總線速度已經達到了32Tb/sec。
·計算數據包的數目。計算所得數據包的數目對于測度路由器的交換速度是個很有效的數字，但是使用不同長度的數據包會產生不同的測量結果。
?? ·依據簇的性能進行計算。
????
·根據路由器的一個機盤的總I/O容量進行計算。這種方法比較可行，因為客戶購買的是I/O；也比較簡單，只要把單線速率與機盤上的接口數進行相乘就可以了。使用這種方法，目前尚沒有一個設備商的路由器達到太比級。Lucent可以達到159Tb/sec，Pluris和Cisco可以達到149Tb/sec。
可擴展性將是太比特路由器的重要特征。目前太比特路由器通過聚簇技術來擴展網絡容量 ，達到太比特每秒數據流量的路由和交換能力。通過簇多個機盤組合成一個邏輯整體，形成一個完整的路由器。
在硬件上，太比特路由器做出了很大的創新。如Cisco12016路由器能夠快速而徹底地從硬件或供電故障中恢復，從系統中拔掉某塊線路板將不會中斷系統的運行。帶有冗余備用交換路由及供電設備的路由器符合NEBS規范，從而保證設備的功能、安全性和互操作性。這個規范詳細具體，甚至包括了對地震和辦公環境振動的抵抗能力。與G比特路由器不同，太比特路由器通過冗余備用模塊來提高系統的可靠性。Lucent的64000，Cisco的12016，都可以配置備用的I/O模塊、交換模塊和路由處理器。當其中一個模塊發生故障時，流量就會被切換到備用模塊。而Pluris 20000的每個I/O塊都配有兩個交換模塊，在提高可靠性的同時，這意味著在某一模塊發生故障之前有一半的設備處于閑置狀態。太比特路由器的路由計算和I/O功能可以獨立運行，這也意味著其中一個發生故障時，不會影響另外一個系統的運行。即使拔掉路由處理器，系統也可以進行數據路由交換。
3 太比特路由器存在的問題
即使如此，太比特路由器仍然存在不少問題，包括軟件方面的和硬件方面的。對于高性能路由器，半導體制造和設計技術始終是一個瓶頸。如何穩定高速ASIC電路，適應迅速變化的業界標準，是路由器廠商的共同難題。Tellabs是最早提供多機盤路由器的制造商，它選用FPGA技術，但是，與ASIC相比，FPGA的可擴展性要差得多，這也是Tellabs路由器的吞吐量與同類產品相比低的原因。
目前大多數太比特器在更換路由處理器時，還不能同時維持路由計算的功能。在備用路由處理器可以正常工作之前，會耗費長達數十秒的時間，而人們通常期望的是數毫秒時間的準備。
?? 另外，大多數太比特路由器尚不能滿足運行時加入機盤提高路由器容量。
路由器操作系統始終不能避免軟件故障，這通常會帶來嚴重的后果。人們期望軟件的容錯性提高，但是，Pluris認為，即使提高軟件的容錯性，完全無錯的軟件系統也是不可能的。路由器軟件升級也會影響系統的正常運轉。Juniper的M40可以在軟件升級的同時處理數據包 。而Lucent，Charlotte＇sWeb和NortelNetworks在部分軟件更新時，數據包仍可以正確傳遞。
內存的使用方法也有重要意義。例如，M40運行在Unix上，使用保護模式內存，當某一進程出現內存使用錯誤時，不會影響其他進程。
4 結束語
未來的太比特路由器將會進一步演變。在底層新一代的路由器將會尋求與其他網絡設備的融合，這也就是意味著它將與光通信設備融合，也就是說，太比特路由器將通過MPLS與光交換設備進行通 信。這一合成將允許網絡操作人員能夠更加靈活地進行網絡配置。
另一方面，路由器會把對網絡的控制權交給軟件，用戶可以要求需要的網絡服務。例如，電視會議數據包要求為電視會議會話預留資源。達到這一目標的關鍵是系統對用戶命令的快速反應。在這方面Avici產品性能遠遠超出Cisco同類產品。與Avici相比，Cisco 12016的編程性能較差，Avici用不到一秒鐘完成的命令，Cisco 12016卻經常要用數分鐘。
2 Grid Held．Cisco路由器性能測試．北京：機械工業出版社，2000
3 朗訊科技（中國）有限公司．WaveStar LamdaRouter波長路由器亮相中國．世界電信13卷10期，2000年10月
4 匿名作者．新一代骨干網的核心—高端路電器．電信快報，2000．9
?? 關鍵詞：路由器 數字通信 包交換
1 引 言
Internet對網絡速度提出越來越高的要求，其驚人的流量增長已經成為ISP共同的憂慮。CPU的運算速度以每18個月翻一番的速度增長，而Internet的帶寬卻是以這個速度的四倍增長。IP流量的增長需要更高性能的路由器，這也正是下一代路由器——太比特路由器目前要應對的挑戰。Juniper Networks公司推出的M40最大流量可以達到20Gb/sec，Cisco公司的12000可以達到60Gb/sec，Pluris公司的Pluris2 000則可以用單個箱達到149Gb/sec，通過多箱互聯可以達到19．2Gb/sec的流量。
速度并非當前路由器所面臨的唯一問題，軟件故障也是困擾目前使用的路由器的一個重要問題。Cis co System公司的IOS代碼有不可忽視的缺陷，特別是在較新的版本中。丹麥電信運營商，丹麥電信，在使用IOSV1．2的多協議標簽交換時遇到了很大的困難。Cisco System公司的技術人員在測試代碼時也遇到了多起問題，其中包括連線卡上的存儲泄漏。連線卡要時時重新啟動，有時重啟速率可以達到每2個小時一次，在轉換啟用備用卡時損失高達20秒的數據包。
?? Cisco的RSP中同樣存在缺陷。RSP的缺陷可能導致整個機器的癱瘓，使路由器不再能計算路由或傳遞數據包。即使安裝備用的RSP也不能解決這個問題，最后只能重起該RSP或更換板卡。
盡管Cisco在12000系列中克服了部分存在的部分問題，但是Cisco的策略是推出新一代高端路由器，以便對存在的問題進行更好的解決。
2 太比特路由器的一些特性
太比特服務器力圖對存在的問題進行圓滿的解決。表1顯示了目前主要太比特路由器提供商所提供的產品概貌。
太比特路由器的優越性首先表現在它的吞吐性能上。但是關于吞吐性能的度量，還沒有統一、科學的尺度。目前，對于太比特路由器的吞吐性能有四種度量方法：
·通過路由器內部總線的速度來度量。Lucent所宣稱的6．4Tb/sec的吞吐速率，就是根據這種度量方法得來的。但是來自Avici的批評卻認為，這個數字意義不大，因為Avici的內部總線速度已經達到了32Tb/sec。
·計算數據包的數目。計算所得數據包的數目對于測度路由器的交換速度是個很有效的數字，但是使用不同長度的數據包會產生不同的測量結果。
?? ·依據簇的性能進行計算。
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·根據路由器的一個機盤的總I/O容量進行計算。這種方法比較可行，因為客戶購買的是I/O；也比較簡單，只要把單線速率與機盤上的接口數進行相乘就可以了。使用這種方法，目前尚沒有一個設備商的路由器達到太比級。Lucent可以達到159Tb/sec，Pluris和Cisco可以達到149Tb/sec。
可擴展性將是太比特路由器的重要特征。目前太比特路由器通過聚簇技術來擴展網絡容量 ，達到太比特每秒數據流量的路由和交換能力。通過簇多個機盤組合成一個邏輯整體，形成一個完整的路由器。
在硬件上，太比特路由器做出了很大的創新。如Cisco12016路由器能夠快速而徹底地從硬件或供電故障中恢復，從系統中拔掉某塊線路板將不會中斷系統的運行。帶有冗余備用交換路由及供電設備的路由器符合NEBS規范，從而保證設備的功能、安全性和互操作性。這個規范詳細具體，甚至包括了對地震和辦公環境振動的抵抗能力。與G比特路由器不同，太比特路由器通過冗余備用模塊來提高系統的可靠性。Lucent的64000，Cisco的12016，都可以配置備用的I/O模塊、交換模塊和路由處理器。當其中一個模塊發生故障時，流量就會被切換到備用模塊。而Pluris 20000的每個I/O塊都配有兩個交換模塊，在提高可靠性的同時，這意味著在某一模塊發生故障之前有一半的設備處于閑置狀態。太比特路由器的路由計算和I/O功能可以獨立運行，這也意味著其中一個發生故障時，不會影響另外一個系統的運行。即使拔掉路由處理器，系統也可以進行數據路由交換。
3 太比特路由器存在的問題
即使如此，太比特路由器仍然存在不少問題，包括軟件方面的和硬件方面的。對于高性能路由器，半導體制造和設計技術始終是一個瓶頸。如何穩定高速ASIC電路，適應迅速變化的業界標準，是路由器廠商的共同難題。Tellabs是最早提供多機盤路由器的制造商，它選用FPGA技術，但是，與ASIC相比，FPGA的可擴展性要差得多，這也是Tellabs路由器的吞吐量與同類產品相比低的原因。
目前大多數太比特器在更換路由處理器時，還不能同時維持路由計算的功能。在備用路由處理器可以正常工作之前，會耗費長達數十秒的時間，而人們通常期望的是數毫秒時間的準備。
?? 另外，大多數太比特路由器尚不能滿足運行時加入機盤提高路由器容量。
路由器操作系統始終不能避免軟件故障，這通常會帶來嚴重的后果。人們期望軟件的容錯性提高，但是，Pluris認為，即使提高軟件的容錯性，完全無錯的軟件系統也是不可能的。路由器軟件升級也會影響系統的正常運轉。Juniper的M40可以在軟件升級的同時處理數據包 。而Lucent，Charlotte＇sWeb和NortelNetworks在部分軟件更新時，數據包仍可以正確傳遞。
內存的使用方法也有重要意義。例如，M40運行在Unix上，使用保護模式內存，當某一進程出現內存使用錯誤時，不會影響其他進程。
4 結束語
未來的太比特路由器將會進一步演變。在底層新一代的路由器將會尋求與其他網絡設備的融合，這也就是意味著它將與光通信設備融合，也就是說，太比特路由器將通過MPLS與光交換設備進行通 信。這一合成將允許網絡操作人員能夠更加靈活地進行網絡配置。
另一方面，路由器會把對網絡的控制權交給軟件，用戶可以要求需要的網絡服務。例如，電視會議數據包要求為電視會議會話預留資源。達到這一目標的關鍵是系統對用戶命令的快速反應。在這方面Avici產品性能遠遠超出Cisco同類產品。與Avici相比，Cisco 12016的編程性能較差，Avici用不到一秒鐘完成的命令，Cisco 12016卻經常要用數分鐘。
參 考 文 獻
1 Radian Perlman．網絡互連：網橋、路由器、交換機和互連協議．北京：機械工業出版社，20002 Grid Held．Cisco路由器性能測試．北京：機械工業出版社，2000
3 朗訊科技（中國）有限公司．WaveStar LamdaRouter波長路由器亮相中國．世界電信13卷10期，2000年10月
4 匿名作者．新一代骨干網的核心—高端路電器．電信快報，2000．9
工商網監
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