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核心路由器的发展趋势

浏览次数: 日期:2007年7月22日 08:43

  任何技术的生命力在于其是否能满足人们不断增长的需求,信息技术的生命力在哪里?信息时代人们将通过信息消费构建一个虚拟世界,这将突破时间和空间的限制,极大地提升整个社会的运作效率和生产力。

  新一代互联网建设模型下核心路由器技术的发展
  新一代互联网建设模型应以提升网络资源利用率、提高网络管理性为目的,目前应采取“分层次、单平面、扁平化”的建设思路。即网络架构分为核心层、汇聚层和接入层,形成层次清晰、功能明确的网络结构;“单平面”的建设策略,在流量规模极大的情况下,仍能保证清晰的网络层次和良好的管理性;“扁平化”的路由策略,通过采用一个IGP域,结合网络“单平面”的思路,实现IGP及BGP的负载分担,以达到网络带宽资源的充分利用。

  这种新一代的互联网建设模型,要求核心层设备必须具备“大容量、可扩展”的特性。从目前技术来看,解决核心层容量问题有以下几种方法:
  ·扩充路由器单机框槽位数
  ·增加单接口容量,如2.5G到10G及将来的100G
  ·多台路由器通过路由互连扩展
  ·多台路由器通过集群技术扩展

  前两种方式,由于受限于单机物理器件和微带处理工艺、功耗和串扰等因素,扩展能力有限。因此,除了进一步提高单体设备的容量外,还必须通过后两种方式来突破技术上的限制,以实现核心层设备更大的容量。

  路由器通过路由互连扩展
  通过路由互连扩展,是指在核心层部署多台路由器并采用full-mesh连接。如图1所示4台核心路由器的互连。

  这种方式通过多台核心路由器来共同分担流量,虽然在一定程度上缓解了流量增长的压力,但是同时却带来了更多新的问题:
  ·额外消耗多个高速接口,增加了互连链路开销。
  ·每增加一台核心路由器,随之而来的就是IP地址增加、路由协议邻居数量增加、路由表条目增加、路由收敛时间增加等问题。
  ·网络变得更复杂,维护压力越来越大。
  ·更重要的是,多台设备之间流量如何均衡,一直都是业界的难题。

  因此,通过路由互连扩展,只能在小范围内部署,不适合骨干层面大规模的场合。

  路由器通过集群技术扩展
  集群就是一种最有效的解决扩展性问题的技术,它可在方便维护、不增加网络复杂度的前提下,用更加廉价的手段来满足业务高速增长、网络性能及容量提升的需求,以降低网络的建设成本和维护成本。

  集群技术在路由器领域的引入,目的是将两台或两台以上普通核心路由器通过某种方式连接,使得这些核心路由器能够进行设备间协同工作和并行处理,实现系统容量的平滑扩展,并且对外只表现为一台逻辑路由器。此方案又称为路由器矩阵技术或多机箱(Multi-Chassis)组合技术,通过采用并行交换技术(PPS),将多个独立的交换网级联,共同组成一个多级多平面的交换矩阵系统,从而突破单机箱在交换容量、功耗、散热等方面的限制,实现更大容量的路由交换系统。

  由于集群系统中的每个路由器机箱之间都是通过高速光背板互连,省去了相应的互连接口,且不再需要昂贵的路由器接口卡实现复杂的QoS、路由转发等特性,使机箱之间的互连成本远低于普通端口互连方式;同时还克服了采用普通端口互连方式带来的带宽瓶颈问题。另外,这些路由器成员只有一个统一的管理和路由控制引擎,逻辑上是一台路由器,从而使网络拓扑和路由结构变得简洁清晰,维护简单方便。

  针对网络建设来讲,通过路由器集群,将核心设备容量升级到原来的2倍、4倍、6倍、8倍或以上都能采取平滑扩充的方式,而且不会增加路由的跳数和复杂度。因此,集群技术完美地实现了核心路由器容量从Tbit/s级到数十Tbit/s级的扩展,很好地解决了核心层“大容量、可扩展”的问题。

  路由器集群的结构模式
  根据集群设备数量的不同,路由器集群的结构形态可以分为两框集群、四框集群和多框集群。而从目前的实现技术来看,集群内多台设备之间的连接,是采用对等互连或中心交换框的技术,通过构建类似HUB-SPOKE的方式来实现的。因此,集群的具体结构形态又可分为背对背、1拖m、2拖m及n拖m。“背对背”是指将2台用户框直接互连,而无需通过中心交换框;“1拖m”是指将m台用户框通过1台中心交换框进行集群互连;“2拖m”是指将m台用户框通过2台中心交换框进行集群互连。随着集群技术的不断进步,未来将朝着“n拖m”的结构发展,集群路由器的数量可以达到64框以上,系统容量也可达到100T以上。

  由于集群内设备之间的数据交换容量巨大,采用传统的光纤互连已远远满足不了级联的需求。因此,需要采用专用的大容量数据光纤带来进行互连,而由于当前工艺的复杂性,大容量数据光纤带的成本相对也较高。目前大容量数据光纤带可做到每束光纤带包含72芯2.5G的光纤,每束光纤带的传送能力可达到180G。

  从业界技术水平的发展来看,目前两框集群技术已经具备商用能力,四框及多框集群也将逐步成熟。对于两框集群技术,又可采用“背对背”、“1拖2”及“2拖2”等三种方式来实现,如图2所示:

  这三种方式都具备相同的处理能力和设备容量,但由于“背对背”集群节省了中心交换框及一半以上的大容量数据光纤带,因此更具成本优势和较低的复杂度。而且,当前“背对背”集群,也具备平滑升级到“1拖2”、“2拖2”、“n拖m”等多框集群的能力。在当前集群技术发展的初期,两框集群具备商用能力的实际情况下,“背对背”集群技术无疑是一种可选择的较好的路由器集群模式。

  结束语
  核心路由器的发展代表了未来网络发展的方向,同时也是设备厂商实力的体现。随着网络技术的不断发展,下一代网络(NGN)对构建统一承载平台的关键设备,在处理能力、转发能力、扩展性、可靠性等方面提出了更加严格的要求,而集群技术的发展正契合了这一需求。

  目前核心路由器集群技术正逐步走向成熟,其商用能力、硬件结构的可靠性及软件体系的稳定性等方面,都还需要经受市场长时间的验证,但它必将是未来核心路由器的发展方向。

所属类别: 业内资讯

该资讯的关键词为:串扰 | BGP | IGP | QoS | NGN 

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