詳解如何提高企業路由性能技術

在目前的企業網絡中，受到投入成本和傳輸速度等因素的影響，還是以有線網絡居多。而路由器是局域網連接外部網絡的重要橋梁，是網絡系統中不可或缺的重要部件，也是網絡安全的前沿關口，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，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，原來由軟件實現的功能現在可由硬件更快、成本更低地完成，大大提高系統性能。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，在交換結構設計中采取巨型計算機內部互連網絡的設計或引入光交換結構。另外路由表的快速查尋技術，QoS保證以及采用MPLS技術優化網絡，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

　　由於廠商需要降低成本，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可以用作包轉發、查路由，並且目前已經有專門用來查找IPV4路由的商用ASIC芯片。ASIC技術的應用使路由器內的包轉發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據轉發等實時任務分開,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, 數據轉發等實時任務由專門的ASIC硬件來完成。自1997年下半年以來,一些公司開始陸續推出采用專用集成電路(ASIC)進行路由識別、計算和轉發的新型路由器,轉發器負責全部數據轉發功能。這種路由器用硬件按照時鐘的節拍實現逐個數據包的轉發,實現線速轉發。

　　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http://www.xsyzj.cn，增加了功能。與軟件執行相比，ASIC的性能是後者的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，因為標准規范仍在不斷演變過程中，於是出現了可編程ASIC。可編程ASIC是ASIC的發展趨勢，因為它可通過改寫微碼來適應網絡結構和協議的變化。目前，有兩（電腦沒聲音）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議處理而設計的CPU，通過改寫微碼，使芯片具有處理不同協議的能力。

分布式處理技術

　　最初的路由器采用了傳統計算機體系結構，包括共享中央總線、中央CPU、內存及掛在共享總線上的多個網絡物理接口。接口卡通過總線將報文上送CPU，CPU完成路由計算、查表、做轉發決定處理，然後又經總線送到另一個物理接口發送出去。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，從而限制了系統的吞吐量。另外，系統容錯性也不好，CPU若出現故障容易導致系統完全癱瘓。這一切都造成傳統路由器的轉發性能很難有大的提高。

　　現代的路由器采取對報文轉發采用分布式處理，可以插多個線路處理板，每個線路板獨立完成轉發處理工作，即做到在每個接口處都有一個獨立CPU，專門單獨負責接收和發送本接口數據包，管理接收發送隊列、查詢路由表並做出轉發決定等。通過核心交換板實現板間無阻塞交換，即一個板上輸入的報文經過尋路後可以象通過導線直連那樣，被交換到另一個板上輸出，實現包交換，其整機吞吐量可以成倍擴充。而主控CPU僅完成路由器配置控制管理等非實時功能。這種體系結構的優點是本地轉發/過濾數據包的決定由每個接口處理的專用CPU來完成，對數據包的處理被分散到每塊接口卡上。線路板上有專用芯片完成二層、三層乃至四層的轉發處理工作，硬件實現使轉發能夠達到線速（高速端口所連接線路的速率），達到了電路交換那樣的性能，使路由器不會成為網絡中的瓶頸。

　　然而，單總線結構路由器存在一個最大缺陷就是一次只能有一個分組從入口交換到出口。如果能在入口和出口之間有多條數據傳輸通路，則能解決這種問題，同時大大提高系統的吞吐率。基於這種想法，同時借鑒ATM交換機結構的優點，提出了如圖3所示的基於交換機結構的新一代路由器體系結構。

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