網(wǎng)絡(luò)新“核能”：新環(huán)境下的核心路由器
伴隨IP 業(yè)務(wù)的崛起，更多的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)正在集成到IP 骨干網(wǎng)上。與此同時，用戶還希望擁有類似PSTN服務(wù)的可靠性和有效性。IP網(wǎng)絡(luò)必須結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)的普遍連接性以及專網(wǎng)的可靠性和安全性，才能成為一種新型的公共網(wǎng)絡(luò)。由此，核心路由器必須面對新環(huán)境下新的挑戰(zhàn)。
從用戶需求和新應用的快速增長、主流應用的增加以及重要業(yè)務(wù)的增長來看，IP技術(shù)正快速成為公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)的選擇。電信運營商所擁有的IP網(wǎng)絡(luò)必須結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)的普遍連接性以及專網(wǎng)的可靠性和安全性，才能成為一種新型的公共網(wǎng)絡(luò)。在這種形勢下，運營商對核心路由器的要求越來越嚴格，與此同時，降低資金成本和運營成本的期望日益迫切。
新網(wǎng)絡(luò) 新核心
目前運營商會關(guān)注核心路由器的哪些方面呢？中國電信的一位專家在接受記者采訪時首先強調(diào)，核心路由器處于網(wǎng)絡(luò)中心，對性能的重視肯定要多于對功能的關(guān)注。包括高吞吐量、轉(zhuǎn)發(fā)性能、路由的快速收斂和平穩(wěn)重啟(Graceful Restart)，都是運營商所看重的環(huán)節(jié)。分布式的體系結(jié)構(gòu)，每個線卡上具備處理能力，是當前核心路由器必備的條件。另一方面，是對MPLS的支持程度。包括MPLS流量工程、MPLS負載分擔的機制是否完善等等。還有一點，便是對IPv6的支持，要求雙棧支持和實現(xiàn)IPv6數(shù)據(jù)包的硬件轉(zhuǎn)發(fā)。
IP網(wǎng)絡(luò)正承載越來越多的業(yè)務(wù)，包括新出現(xiàn)的各種增值業(yè)務(wù)，這是一個不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。除了傳統(tǒng)的Internet業(yè)務(wù)，幀中繼、ATM、語音、視頻、VPN等業(yè)務(wù)都會在IP網(wǎng)絡(luò)上開展，IP網(wǎng)絡(luò)正成為電信級的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。因此，網(wǎng)絡(luò)對核心路由器在QoS、MPLS、可擴展性和IPv6等方面都提出了新的需求。
QoS 當IP網(wǎng)絡(luò)成為電信級基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)時，普通用戶的心理預期將會很高，因此一個穩(wěn)定、可靠和安全的IP網(wǎng)絡(luò)對運營商來說至關(guān)重要，這就需要有QoS保證?，F(xiàn)在ATM over IP已成為實際情形，比如中國聯(lián)通7大區(qū)中心的ATM互聯(lián)是通過IP/MPLS實現(xiàn)的，其核心QoS就是由IP/MPLS網(wǎng)提供。所以從長遠來看，越來越多的QoS 都將由IP網(wǎng)絡(luò)來提供，核心路由器也必須順應這種趨勢。
MPLS MPLS是經(jīng)濟高效、高度可靠的多業(yè)務(wù)IP網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。通過MPLS，服務(wù)供應商和企業(yè)可以提高帶寬的效率和擴展性，降低運營和管理開支并提供可靠的業(yè)務(wù)。MPLS 還是第3層VPN等新型IP業(yè)務(wù)的重要支持技術(shù)，同時可通過第2層VPN和Pseudo Wires支持現(xiàn)有的專線、幀中繼和ATM業(yè)務(wù)。核心路由器也必須能夠很好地支持MPLS的部署要求。
可擴展性 電信網(wǎng)絡(luò)一定要能夠隨著用戶規(guī)模的增加而不斷擴展。這種擴展性到了電信級將會非常巨大。一些在局部和小范圍內(nèi)可以有效實現(xiàn)可擴展性的技術(shù)和產(chǎn)品，到了大規(guī)模就不能滿足要求，這就是量變到質(zhì)變的挑戰(zhàn)。另一方面，可擴展性是隨著應用需求的不斷增加而增長，這就需要平滑擴展，不能有跳躍。有專家認為在今天的IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中，路由器設(shè)備是個瓶頸。目前光傳輸技術(shù)已經(jīng)非常先進，普通系統(tǒng)的帶寬就有幾百G，而路由器端口目前最大只有10G，路由器技術(shù)支持的速度遠遠落后于傳輸?shù)乃俣取Ｔ谶@種情況下，路由器的發(fā)展大都呈跳躍式，路由器廠商2到3年就推出一款新的大容量產(chǎn)品，簡單淘汰舊有設(shè)備。這種非平滑擴展對運營商的投資保護很不利。所以核心路由器具有平滑的可擴展性不僅是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴大的要求，也是運營商投資保護的需要。
IPv6 由于地址原因，將來的3G和NGN一定是基于IPv6而發(fā)展。到了3GPP5，所有信令要應用在IPv6上。到3GPP6時，甚至連話音流量都要承載在IPv6上。至于NGN，其軟交換如果沒有足夠地址，也不可能開展，它也必然要在IPv6上應用。核心路由器對IPv6的支持至關(guān)重要。
新核心 新特性
我們要靠什么樣的技術(shù)手段來滿足網(wǎng)絡(luò)的要求呢？可以從核心硬件、核心軟件、高可用性、可擴展性、安全性和IPv6支持等幾個方面進行簡單說明。
核心硬件
核心硬件是路由器的關(guān)鍵部分。路由器的核心硬件有基于CPU、ASIC和NP等三種形式?；贑PU的核心路由器已經(jīng)被淘汰，而基于NP的還沒有占據(jù)主流市場。目前主流的核心路由器都是基于ASIC的。
籠統(tǒng)來說，這3種形式都是CPU芯片。只不過ASIC是個專有的CPU，針對某種應用進行了特殊的優(yōu)化。應用在核心路由器上的ASIC是可編程的，以適應復雜的網(wǎng)絡(luò)要求。NP在處理核心網(wǎng)絡(luò)應用上，比不上ASIC的速度和效率，在網(wǎng)絡(luò)邊緣應用比較多。總之，核心路由器必須是硬件處理，主流產(chǎn)品是基于ASIC技術(shù)的。
核心軟件
傳統(tǒng)的路由器都是選擇一個簡單的微核，一步一步疊加，增添新功能。由于UNIX系統(tǒng)比任何一個專有系統(tǒng)都具有更大的可擴展性，所以現(xiàn)在核心路由器的核心軟件基本都是基于UNIX操作系統(tǒng)。核心軟件不僅要提供強大的操作系統(tǒng)，而且還要支持豐富的IP業(yè)務(wù)工具包。要確保高效、可預測的IP基礎(chǔ)服務(wù)。利用這種可擴展、高度可用的網(wǎng)絡(luò)，用戶能夠靈活地進行流量分段，創(chuàng)建獨特的應用環(huán)境，或者部署創(chuàng)收IP業(yè)務(wù)。
總之，核心軟件要有如下特性：模塊化，以提供很好的故障恢復能力；確保能夠方便地集成IPv6等新功能；安全性，軟件能運行在保護內(nèi)存中，保證各項功能之間不會互相干擾；支持豐富的業(yè)務(wù)，能夠為各種類型的最終用戶提供有保證的體驗。
高可用性
對 IP 組網(wǎng)的發(fā)展和增長至關(guān)重要的，是對于分組網(wǎng)絡(luò)可靠性的固有信任和理解。這不是一項容易的任務(wù)，因為Internet 協(xié)議和 IP 網(wǎng)絡(luò)組件的最初設(shè)計要求并沒有將電信級可用性列為合理的目標。因此核心路由器具有極高的可用性顯得尤其重要。
要實現(xiàn)高可用性，從硬件來看，要有一個很好的體系架構(gòu)，各種冗余非常完善。關(guān)鍵部件如路由引擎和交換矩陣要有冗余。從軟件來看，其自身要強壯，另外在遇到更換硬件、系統(tǒng)升級、增加板卡和改變鏈路等網(wǎng)絡(luò)調(diào)整時，軟件要有能力保證整個網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)不受局部調(diào)整的影響，讓整個網(wǎng)絡(luò)體現(xiàn)出非常高的可用性。它要保證路由引擎進行不丟包的切換。主引擎發(fā)生故障，切換到副引擎時不丟包，平滑切換，否則硬件的冗余就沒有意義，是假冗余。
另外還要保證平穩(wěn)重啟。通常當路由重啟時，由此產(chǎn)生的路由重新計算和網(wǎng)絡(luò)范圍的路由更新會消耗掉處理資源，并有可能出現(xiàn)黑洞或瞬時轉(zhuǎn)發(fā)循環(huán)形式的非預期網(wǎng)絡(luò)行為。而平穩(wěn)重啟會避免這種情況的發(fā)生。但是，平穩(wěn)重啟一定要在IGP、BGP、LSP、LDP、RSVP等所有的協(xié)議層面上都實現(xiàn)，來避免對一些業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響，這樣才能滿足電信級網(wǎng)絡(luò)的需求，也能實現(xiàn)對MPLS的支持。最后，高可用性還需要快速重路由(FRR)和BFD(Bi-direction Detection)來支持和保證。在MPLS上做到FRR，可實現(xiàn)50ms的切換，以進行快速保護，速度可以與光傳輸系統(tǒng)相匹配。
擴展性
正如前面提到，隨著光傳輸通道的發(fā)展，當路由器容量不夠用時，今天的做法就是用一個更大的路由器去替換原有的。過了一段時間，再進一步升級，不斷加碼。一般來說，2、3年就是一個更換期限，這樣對用戶來說，投資保護并不好。更好的做法是，在路由器容量出現(xiàn)短缺時，再疊加一臺新的路由器，如此不斷擴展下去，讓路由器自己慢慢長大，這就是路由矩陣技術(shù)。它保證了經(jīng)濟平滑的可擴展性，過去部署的路由器可以得到繼續(xù)利用，而且網(wǎng)絡(luò)不用做大的調(diào)整。
今天的核心路由器一定要具備路由矩陣能力，才能滿足網(wǎng)絡(luò)擴展性的要求，充分保護用戶的投資。所以產(chǎn)品的發(fā)布要著眼于長期的網(wǎng)絡(luò)擴展要求，有超前意識。
安全性
保護網(wǎng)絡(luò)的安全性，在路由器體系結(jié)構(gòu)上應該體現(xiàn)。通常路由器的體系結(jié)構(gòu)有兩個平面，即路由平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面。如果攻擊是針對路由平面，在攻擊和路由平面之間應該建有硬件屏障，進行過濾和處理，將攻擊威脅最小化。硬件屏障保護效果好，已成為公認的技術(shù)觀點。而采用軟件屏障保護路由平面，就可能成為一個被攻擊突破的危險點。
IPv6支持
IPv6的轉(zhuǎn)發(fā)不能依賴于軟件，一定要依靠硬件。因為IPv6和IPv4所處的時代是不一樣的，針對IPv6的QoS和安全都要一步到位，起點必須高，復雜繁多的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)不會允許IPv6像IPv4一樣從頭發(fā)展。如果產(chǎn)品不是一開始就為IPv6而準備，而是靠打補丁進行升級，那今后可能就會遇到應用困難，不能滿足對IPv6的長遠需求。 #p#
核心路由器的組網(wǎng)
無論從拓撲和手段來看，今天的核心路由器組網(wǎng)已經(jīng)很成熟。
一般來說，每個節(jié)點都是多級冗余。在核心節(jié)點采用全網(wǎng)狀連接，保證最高的冗余性；往外拓展采用雙歸連接，即一個節(jié)點分別接到2個不同的核心節(jié)點，保證整個網(wǎng)絡(luò)的安全性。由于今天的IP核心網(wǎng)絡(luò)是承載未來各項業(yè)務(wù)的綜合平臺，所以在物理拓撲決定以后，組網(wǎng)的軟件功能就很重要。核心節(jié)點要部署MPLS 快速重路由，保證
50ms的切換；同時全網(wǎng)部署平穩(wěn)重啟。如果中間用的不是POTS接口，而出現(xiàn)以太網(wǎng)接口，還要用BFD。這幾項技術(shù)主要是保證網(wǎng)絡(luò)的快速收斂和平穩(wěn)運行。
另外，考慮到未來IPv6的應用，在網(wǎng)絡(luò)核心進行部署時，一定要體現(xiàn)將來如何平滑過渡到IPv6，以及如何使IPv4與IPv6共存，雙棧部署就顯得十分重要。
核心所向
從迫在眉睫的網(wǎng)絡(luò)要求的角度來看，我們可以對核心路由器的未來發(fā)展趨勢做以下三點展望。
第一，將來的核心路由器會變成什么樣。它會不會在一個機箱里不斷地增加其處理能力？這種可能性不大，因為技術(shù)本身是有其局限性的。所以目前的共識是，將來的路由器發(fā)展不會在單機箱里無限增大容量，而是朝著多機架方向發(fā)展。我們從不同的角度審視都會得出相同的結(jié)論。比如對于ASIC制造商而言，要生產(chǎn)無限巨大能力的產(chǎn)品，是相當困難的；從電源角度來看，路由器端口密度越來越大，處理速度越來越快，耗電量也就成倍增長，在一個單一的機箱里無法承受如此無限上升的電耗。所以未來的核心路由器一定是采用多機架體系結(jié)構(gòu)，即路由矩陣。而且真正的多機箱路由結(jié)構(gòu)，能保證平滑過渡和擴展，而不是跳躍的發(fā)展。
第二，面向IPv6的廣泛部署。IPv6在運營商的轉(zhuǎn)型中能發(fā)揮重要作用，確保新型網(wǎng)絡(luò)可從邏輯上和地理上進行擴展。IPv6還支持為任何設(shè)備分配惟一的地址，因此可支持利用相同的IP基礎(chǔ)設(shè)施來部署全新的先進應用。核心路由器必然要具備以下特性，才能幫助運營商迎接當前面臨的最嚴峻的IPv6部署挑戰(zhàn)：全面的IPv6解決方案，為任何IPv6應用環(huán)境提供端到端的支持，從企業(yè)邊緣到服務(wù)供應商網(wǎng)絡(luò)核心；運營級的硬件和軟件，提供豐富的特性集、高可用的平臺、無與倫比的卓越性能以及非常靈活的遷移和運行機制；安全性，同時用于控制和數(shù)據(jù)層面功能。
第三，從全網(wǎng)的角度來看，網(wǎng)絡(luò)應該是可管理可控制的。新型的用戶端-網(wǎng)絡(luò)接口和運營商之間的接口將扮演極其重要的角色。用戶端-網(wǎng)絡(luò)接口可允許用戶和應用請求網(wǎng)絡(luò)特定的質(zhì)量、安全性及可用性變化，網(wǎng)絡(luò)必須能夠了解并執(zhí)行這些請求。通過使用戶和應用向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送這些請求的方式實現(xiàn)自動化并標準化。另一方面，新型運營商之間的接口可以使不同的運營商之間進行互聯(lián)的時候，能夠準確地把各自的服務(wù)屬性做一個交互，這樣能保證業(yè)務(wù)在跨越不同運營商的時候，服務(wù)質(zhì)量還能得到完整的繼承。這不僅有助于提供更具吸引力的業(yè)務(wù)產(chǎn)品, 而且還為提高運營商的運行整合能力鋪平了道路。
“核競爭”的背后
今年以來，沉寂了一段時期的核心路由器市場，突然熱鬧起來。全球最主要兩家路由器廠商之一的Cisco公司，于5月26日由總裁約翰·錢伯斯和高級副總裁Mike Volpi共同向業(yè)界發(fā)布了傳聞已久的最新路由器產(chǎn)品CRS-1。而記者得到的最新消息是，另一個路由器市場的主要玩家Juniper公司，也將在本周推出其最高端的核心路由器產(chǎn)品。
與此同時，國內(nèi)本土的幾家路由器廠商，也在摩拳擦掌。除了中國本土的龐大市場，他們也正在將視野放眼全球。自主產(chǎn)權(quán)，萬兆，IPv6，從這些字眼的組合來看，國內(nèi)核心路由器廠商的競爭力已經(jīng)凸現(xiàn)出來。而來自Yankee Group的警告則是，激烈的競爭將加速行業(yè)的整合，最終可能只有幾家廠商能在增長中受益。
在當前，服務(wù)供應商和企業(yè)都意識到，聯(lián)網(wǎng)方式轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵在于，需要將投機取巧的方式轉(zhuǎn)型成為具有戰(zhàn)略性和前瞻性的方式。實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵因素是卓越的、安全且面向未來的IP基礎(chǔ)設(shè)施，服務(wù)供應商和企業(yè)能夠利用該設(shè)施來交付各種服務(wù)與應用。實現(xiàn)這些當今網(wǎng)絡(luò)的大變革，核心路由器將在其中扮演關(guān)鍵性的角色。
來自Dell''Oro集團的最新報告顯示，核心路由器市場已連續(xù)6個季度增長，隨著寬帶用戶的迅速增長，這個趨勢還將持續(xù)下去。事實上，這一波運營商級路由器市場的復蘇，是從2003年二季度開始的，用戶對寬帶的需求和企業(yè)對更先進數(shù)據(jù)服務(wù)的需求，使核心路由器市場銷售有所好轉(zhuǎn)。20世紀90年代末安裝的上一代路由器，如今需要被更先進的機型更新?lián)Q代。
市場上也出現(xiàn)了一些新的玩家，他們能否生存發(fā)展，關(guān)鍵還是與運營商需求的契合點如何。2003年新進入核心路由器市場的Procket網(wǎng)絡(luò)(現(xiàn)已被Cisco收購)和Chiaro網(wǎng)絡(luò)公司宣稱其產(chǎn)品比傳統(tǒng)廠商擁有更高的可擴展性，然而目前運營商可能更為關(guān)心性能的提高。在這點上，Avici公司倒是有一些優(yōu)勢。成立四年的Caspian網(wǎng)絡(luò)公司也在利用自己特有的基于流傳輸?shù)穆酚杉夹g(shù)致力于服務(wù)質(zhì)量的提高，該技術(shù)對整個數(shù)據(jù)流而不只是對分組數(shù)據(jù)包進行傳輸，通過對不同的數(shù)據(jù)流設(shè)置優(yōu)先級，運營商可以有效的保證服務(wù)質(zhì)量。然而這種理念需要進行強有力的推廣才可能被運營商所接受。
核心路由器市場有好戲看了，我們當然不僅僅是觀眾，還會是更好網(wǎng)絡(luò)體驗的受益者。
Cisco CRS-1
Cisco CRS-1采用了IOS XR軟件，這是一個獨特的自恢復式自我防御操作系統(tǒng)，可實現(xiàn)不間斷運行，并能將系統(tǒng)容量擴展到92Tbps。這個創(chuàng)新的系統(tǒng)架構(gòu)可以將Cisco硅分組處理器與Cisco服務(wù)分離架構(gòu)結(jié)合到一起，實現(xiàn)前所未有的服務(wù)靈活性和服務(wù)上市速度。CRS-1主要包括兩個組件；線路卡機架和交換矩陣機架。它們的組合讓CRS-1可以從16個40Gbps插槽拓展到1152個40Gbps插槽，分布在72個通過8個矩陣機架互聯(lián)的線路卡機架中。所有這些組件都工作在同一個系統(tǒng)中。
Foundry NetIron 40G
NetIron 40G是一款雙堆棧IPv4/IPv6路由器，支持全套的單播和組播IPv4和IPv6路由協(xié)議，還支持包括IPv6到IPv4隧道技術(shù)以及在IPv4和IPv6混合環(huán)境中的雙堆棧運行在內(nèi)的重要轉(zhuǎn)換技術(shù)。在其路由信息庫中支持數(shù)百萬條BGP路由，可以為運營商提供靈活性和可擴展性，支持線速IPv4和IPv6訪問控制列表，使運營商可以為IPv4和IPv6流量配置可擴展的安全策略。NetIron 40G路由器為新興的下一代互聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計，它為具有高可用性、可擴展的和安全的IPv4和IPv6服務(wù)提供高性能解決方案。
港灣網(wǎng)絡(luò)PowerHammer P640/P320/P160
PowerHammer P640/P320/P160核心交換路由器，集成了港灣網(wǎng)絡(luò)在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)解決方案中的高性能標準，來組建高可靠性和多業(yè)務(wù)的IP核心網(wǎng)絡(luò)。采用先進的硬件技術(shù)，使其能夠提供10G平臺高速包處理技術(shù)來增強海量業(yè)務(wù)處理能力，并從業(yè)務(wù)驅(qū)動的角度實現(xiàn)IP核心網(wǎng)絡(luò)質(zhì)的飛躍。該路由器具有極高的可靠性，保證業(yè)務(wù)不間斷，并已經(jīng)走向商用。 具有靈活的全分布硬件轉(zhuǎn)發(fā)處理、豐富的QoS特性及良好的業(yè)務(wù)支撐能力。
華為3Com Quidway NetEngine 80
Quidway NetEngine 80(NE80)基于分布式的網(wǎng)絡(luò)處理器硬件轉(zhuǎn)發(fā)和無阻塞交換技術(shù)，其電信級可靠性、線速轉(zhuǎn)發(fā)性能、完善的QoS機制、豐富的業(yè)務(wù)處理能力、優(yōu)異的擴展能力，滿足不斷增長的數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)骨干設(shè)備的需求。NE80是IP骨干網(wǎng)和IP城域網(wǎng)向?qū)拵Щ?、安全化、業(yè)務(wù)化發(fā)展的重要源動力。NE80采用了業(yè)界高性能網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)，有機結(jié)合了軟件的靈活性和硬件的高性能，既提供線速轉(zhuǎn)發(fā)性能，又具備快速良好的業(yè)務(wù)升級和擴展能力，最大限度地保證用戶投資。
Juniper T640
Juniper T系列平臺構(gòu)建在MPLS優(yōu)化的硬件及強韌的服務(wù)質(zhì)量基礎(chǔ)上，可同時將可靠性、功能、性能及運行規(guī)模結(jié)合在一起而不對系統(tǒng)造成負面影響，從而解決了傳統(tǒng)設(shè)備中最常見的問題。T640光背板擴展的全新矩陣技術(shù)可以實現(xiàn)雙向連接，640Gbps 的前面板吞吐量和超容量設(shè)計的1280Gbps后端面板吞吐量支持到其他T640路由節(jié)點的無阻塞任意連接。這些路由節(jié)點可通過內(nèi)部連接形成單一邏輯路由實體，這樣服務(wù)供應商能夠構(gòu)建保護所有前端面板端口的體系結(jié)構(gòu)來支持創(chuàng)收。
中興通訊ZXR10 T128/T64E
ZXR10 T128/T64E是中興通訊自主研發(fā)的新一代電信級核心路由器產(chǎn)品，模塊化、分布式的設(shè)計理念、大容量交換網(wǎng)芯片和高性能網(wǎng)絡(luò)處理器的應用，使該款產(chǎn)品可以提供256G/128G的交換容量、基于硬件的L2/L3/L4線速轉(zhuǎn)發(fā)能力、強大的QoS能力、完備的二三層交換特性。具備10GE、GE、FE、POS、ATM和E1等各種豐富的接口模塊、全面支持IPv4、IPv6、MPLS 二層和三層VPN、NAT、組播、QoS、帶寬控制等業(yè)務(wù)和安全功能。
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