Internet骨干路由器技术及应用综述(1)

任何一个角度衡量，Internet都在以惊人的速度发展，如主机数量、用户数、业务量、链路数、单条链路的带宽，以及运营商网络的增长率。由此，一个专门为解决Internet骨干网运营商所面临的特殊问题的 网络设备市场随之出现。这类新的产品设备不仅被要求能够集合带宽及业务的吞吐量，而且还要具备丰富的软件功能及控制特性。

Internet骨干路由器要同时实现增加的带宽及丰富的软件功能，路由系统在设计时必须采用以前只有在交换机中才具有的转发功能。但是，相对于为使用固定长度查询的固定长度数据包提供线速性能的直接交换，为应用最长匹配查询的不定长度数据包提供线速性能，其实现要复杂得多。特别需要说明的是，这种数据包的处理已不能通过基于微处理器或微处理器辅助的方式来实现，而应使用一种基于随Internet环境变化而改变其路由软件的ASIC方式来完成。

这种新型的Internet骨干路由器所面临的系统上的挑战也是非常复杂的。它们不仅要能适应现有的OC－3、OC－12及OC－48速率骨干网和相关的Intra－POP结构，而且还要能够支持具有OC－48速率和吉位以太网Intra－POP结构的OC－192速率骨干网络。另外，新的路由系统必须要加速Internet从“尽量递交”的服务向最基础的可靠性服务的方向转变。Internet用户希望能够象使用电话网络那样，在任何需要通信的时候，听到“拨号音”，便可得到高质量的服务。

Internet骨干路由器是目前世界上最完备的路由系统。它是第一个将Internet可伸缩性、Internet控制及无可比拟的转发性能集于一身的系统。它不仅集成了只有交换机才具有的转发功能，而且还兼顾路由器软件的灵活性、可控制性、以及在意外条件下系统的稳定性和可靠性。可被应用于以光网为基础的Internet系统，它帮助运营商实现将Internet从“尽量递交”系统过渡到基础的可靠通信系统。

运营商的需求与收益

Internet的高速增长对运营商如何为其客户的服务进行配置与管理都产生了深刻的影响。运营商努力扩展其网络的同时，会不断碰到以下一些急需解决的问题：在迅速提高业务量并满足客户需求的同时，增强网络可靠性的挑战（7×24服务）；在优化有效带宽的使用率及维护网络的可靠性方面，对流量工程工具的需求；如何与不断发展的Internet技术保持一致的挑战，包括新的协议、新的路由硬件、新的交换硬件及光纤设备；如何按照用户的需求及线路的可行性寻找足够的空间及适当的供电系统来安装设备；如何在满足稳定性需求的前提下提供不同的业务以区别于其他竞争对手。

任何希望进入运营商市场的解决方案都需要面对所有这些挑战。如果一个新的系统不能够增强网络的性能并提供基本的可靠性，这个方案将注定失败。

运营商需要那些既能提供丰富的路由软件功能又能提供高速包转发性能的解决方案。但对于运营商来说，很难找到一个能够同时满足两方面需求的单一系统，因为传统路由器的设计初衷面向丰富的协议支持软件功能，所以在产品实现上体现出以通用CPU为基础的集中式软件处理结构。而且为了保持产品的兼容性，保护现有用户的设备投资，设备提供商未能开发出一个能同时满足两方面需求的令人满意的系统。

过去，如果一个运营商希望能够在一个复杂的网络设计中使用丰富的软件功能以增强对网络的控制，他必须忍受路由器较慢的转发性能。

为解决这些约束，一些运营商决定使用“覆盖”的解决方法，即在网络的边缘使用IP路由器以提供软件的丰富性，而在网络的核心部分使用ATM交换机，以提供较高的速度，但这种覆盖型的网络会带来自身一些管理上的问题。如果能有一种专为简化高带宽网络设计、并且比覆盖型网络解决方案更便宜简单的系统，则无疑会成为运营商们共同的选择。新一代的Internet骨干路由器将提供这一性能，它将使网络设计人员不再为仅仅为了满足基本的速率控制的需求，而在不同层配置备份设备而烦恼。

Internet骨干路由器的关键属性

下一代的Internet骨干路由器必须被设计成为在光纤网络结构上提供Internet可伸缩性、Internet控制及无法比拟的性能的系统。Internet骨干路由器所必备的主要特征包括如下。

由Internet专家编写，并在大型运营商网络上进行成功的互操作测试的可靠、完整的路由软件；支持大型运营商网络高效的带宽利用率，提供崭新的具有复杂控制功能的流量工程特性；数据包处理需在与数据包长度及系统设置无关的情况下，以线速完成输入拆封装、路由寻找、排队及输出封装的处理过程；交换结构的设计留有较大裕量，以支持OC－192速率的骨干网传输；提供多种支持线速性能的接口类型；机箱的端口密度最低应为每机框英寸一个插槽；机械性能、适用性及管理等方面的特性，使系统在大型运营商网络的核心部分易于配置；维护整个网络稳定性的能力，并且可以在不影响网络其他部分的情况下适应变化的环境。

Internet骨干路由器系统结构

Internet骨干路由器系统的基本结构，即完全独立的路由功能和包转发功能，是通过将系统设计成为两个独立的组成部分：路由引擎和包转发引擎而完成的。这种分离设计的优势在于，即使路由功能极不稳定，也不会影响包转发引擎的性能。同样，即便通过非常大的业务量也不会影响路由引擎维持对等关系及计算路由表的能力。这两种功能的分离设计，使得一个系统可以同时提供高效的转发性能和高可靠性的操作系统。