十年铸精品 领航新网络之五－－不断攀升的第五代路由器

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在技术发展和业务发展的双重驱动下，互联网的发展已经进入新的阶段—网络带宽需求开始又一个快速增长周期，而更深层次的变化是网络上承载的业务的不断多样化。 路由器，作为互联网的核心器件，为了顺应新的网络需求，在结构和处理能力上都必须有新的发展变化。以华为3Com NE80/NE40/NE20系列为代表的第五代路由器代表了新一代核心路由器的技术发展方向，而最新推出的NE5000系列T比特核心路由器，除了具备第五代路由器的关键技术特征之外，在容量、处理能力和可扩展性方面具备更强的优势，是当前业界核心路由器的杰出代表。可以说自2002年问世以来，第五代路由器的技术发展与应用一直为业界所瞩目，而其最新具备的一系列技术特征更是成为数据网络技术新突破的亮点。
第五代路由器：着眼高品质业务自第一台路由器问世以来，从来没有任何一个时期象现在这样，业务和业务带来的技术演进被如此重视。IP网络在经历了挫折和辉煌后，人们越来越清晰的认识到，IP网络已经从单纯的追求带宽的时代走出，到了追求高品质业务的时代。当三网合一已经成为基本的业务需求，当3G、分布式网络存储甚至虚拟现实已经逐渐从科幻电影走入生活，IP网络开始了一场由里及外的深刻变革，而首当其冲的，就是IP网络的核心设备—骨干路由器。
从某种意义上讲，过去我们习惯于从纯技术的角度审视IP网络，大多数网络专家都乐于就路由协议的具体细节或是报文封装的格式发表观点，而对隐藏于技术背后的业务需求的发展轨迹不甚关注。所谓第五代路由器的概念，对路由器的发展代别划分实际上是源于对业务需求发展轨迹的追溯。我们看到，在历史上各个阶段，数据网的技术发展方向一直陷于“性能”和“功能”之间的矛盾中，形成一种悖论。而第五代路由器从根本上讲，是为了解决这样一个矛盾而出现的。第五代路由器采用NP（网络处理器）承载报文转发处理，顺应了IP网络实现高品质业务的需求，即在保障网络性能的同时承载多业务处理。相比较于传统的路由器的核心转发器件CPU和ASIC，基于NP的架构更易于实现业务和性能的平衡。在获得和ASIC相近的性能下，又同时具备业务能够按需叠加升级的灵活性，而这一点在业务发展愈来愈快的未来网络中显得尤为重要。就当前而言，MPLS VPN、高品质QoS和IPv6成为了新的业务功能发展热点。大多数传统设备在实现这些新功能时显得捉襟见肘，而第五代路由器依赖结构上具备的优势，则很好的满足了这些需求。
MPLS VPN目前已经是在IP骨干网络上普遍应用的核心技术之一，其应用方向扩展到了包括安全隔离、VPN隧道传送实现和流量工程等诸多方面。在MPLS技术领域，华为3Com公司VRP网络操作系统除了支持业界主流的标准之外，还拥有HoPE(MPLS VPN中PE的分层体系结构)、VPN Aware TE/子隧道、PE-CE ISIS、LOCAL RT等多项专利技术，这些技术极大地增强了MPLS网络的端到端服务质量、安全性、灵活性和扩展性，使华为3Com成为业界领先的MPLS解决方案提供商。秉承“以客户需求为本、以用为本”的理念，华为3Com不断从用户应用模式中抽取新的需求，将其补充到MPLS VPN的整体框架中。华为3Com的NE80/NE40系列核心路由器在MPLS技术实现方面一直处于业界领先，并致力于积极推动MPLS VPN的广泛应用。HoPE等专利技术的产品化、实用化进程也非常快。华为3Com的NE80/NE40系列核心路由器在MPLS VPN方面不断的技术推进，已经成为国内MPLS VPN应用的强劲驱动力。
高品质QoS一直是IP业务领域一个悬置的课题，多年来没有得到很好的解决。无论是早先提出的RSVP的方案还是Diffserv的模型，还是后来流行的MPLS TE，都没有从根本上解决服务质量的问题。其实这些技术本身都具备很好的理念，之所以没有得到规模实际应用，问题不在技术本身，而在于IP网络组网模型的设计偏差。传统的IP网络被认为是由核心层、汇聚层和接入层构成的，而核心层也曾被戏称为“傻瓜层”，意即核心设备只需支持高速转发，最多只支持大颗粒的业务区分即可。如此一来,整个的端到端的QoS就成了断裂的链条。从业务的角度重新认识，会发现实际上IP的QoS是非常依赖于骨干网设备的参与和传送的，只有核心网络设备和汇聚设备、接入设备在QoS流上形成由首至尾的协作，才能有效的实施QoS技术与策略，实现SLA。NP在多业务流处理方面能够非常充分的发挥其优势，使得骨干设备在处理大量复杂队列调度、流量管理的同时并不损伤性能。华为3Com的NE80/NE40系列每块接口卡可以处理5K个ACL，且ACL数量还可以通过软件升级。而用户无需关心和配置具体的调度算法，NE80/NE40会通过对各个流量参数的综合评估自动选择适用的调度算法，且可以支持2K个可保证队列的同时调度。在NE80/NE40强大的支撑下，数据报文的转发时延可以保持在50ms以内，完全可以满足统一传送视频、数据和语音流等多业务的要求。
IPv6以其明显的技术优势被广泛认可作为下一代互联网络的基础，3G、数字家电等业务对IP地址的需求将会加快这个进程，而IPv6嵌入的对服务质量保障、安全的考虑也已经成为现实网络的重要需求。进入到2004年以来，IPv6的商用进程明显加快，我国更是以CNGI项目为框架，计划基于IPv6构建我国下一代的数据网络基础。继NE08/NE16系列支持IPv6之后，华为3Com的第五代路由器NE80/NE40/NE20系列于2004年4月份全面支持IPv6。至此，华为3Com的全系列路由器全面支持IPv6。而业界一些基于ASIC实现的高端路由器则在支持IPv6的节奏上明显缓慢和困难。之所以能够快速共享VRP平台的IPv6特性，根本上是得益于基于NP的灵活软件特性移植架构。目前，NE80/NE40/NE20系列路由器已经全面支持高速IPv6报文转发、支持千兆线速NAT-PAT，支持基于双栈模式或者纯IPv6模式组建核心网，支持6TO4、4TO6的隧道手工或自动配置。后续随着VRP平台IPv6特性的不断发展，IPv6的相关路由协议、IPv6的组播实现以及IPv6的相关扩展技术及应用如IPv6 ACL、MPLS for IPv6、Mobile IPv6等的快速兴起将使得下一代骨干网络愈加实用化。
面向下一代IP骨干：NE系列不断升级NE80/NE40系列路由器在原有的规格与特性基础上进行了相应的改进，以满足更高的网络要求。NE80提供了新一代的交换矩阵，交换容量达到512G、转发性能达到400Mpps；NE40提供新一代256G的交换容量，转发性能达到162Mpps。NE80/40系列新规格除了全面兼容原有的接口板卡和业务特性之外，还提供了10G线速接口，支持基于万兆的骨干网互联模式。NE40顺应网络边缘扁平化的趋势，提供高密的以太网接口卡等低速接口，使组网更加简单经济。软件特性方面，IPv6的全面支持为NE80/NE40系列搏击高端骨干网络又增加了一个重量级的砝码。NE系列的不断改进升级，使业界真实的看到了第五代路由器的架构优势在可持续升级方面的反映。而大量的NE80/NE40既有的用户，更是真切感受到了其强大灵活的可持续发展能力在保护投资和简化管理运营方面带来的巨大好处。
NE20系列路由器是基于NP的高性能集中转发路由器，按照业务槽位数分为NE20-2、NE20-4 、NE20-8三款。NE20系列路由器主要用于中大型企业网络出口或是骨干网的边缘设备。也可作为高性能的专线汇聚路由器。作为第五代路由器家族的新成员，NE20在业务功能特点上完全继承NE80/NE40的技术特征，具备业务与性能的均衡，处理能力可以达到4.5Mpps。同时，NE20系列面向边缘汇聚应用，在体系结构上采用了NP集中加速转发，分布式总线处理的独特架构，在具备提供高性能业务、丰富接口特性的同时又具备结构紧凑、成本低的优势。相对于业界现有的基于CPU＋共享总线的集中转发路由器或是基于分布式CPU的分布转发路由器，无疑具备更佳的性价比，会在未来的组网中占据重要的位置。
NE5000是第五代路由器家族的新贵，其关键的技术特征沿袭了NE80/NE40系列的特点，同时在体系结构上面向下一代的核心应用，设计了最多可扩展到80T的交换容量和灵活的叠加模式，单槽位的处理能力达到80G。NE5000沿袭了第五代路由器基于NP作为核心转发的思路，配以高性能的ASIC作为辅助元件，使得路由器在T比特级实现了业务和性能的高度统一。目前，NE5000已经应用于中国电信国家骨干网ChinaNet的广州核心节点，成为国内厂商首次进入国内主流运营商国家级干线的典范。可以说NE5000的出世如同当年NE80一样，将会在IP骨干网络市场领域掀起新一轮风暴。
NP技术：支持业务持续演进从目前的技术发展趋势来看，NP技术仍在快速的发展演进之中，并逐渐与高性能ASIC技术并列成为网络设备硬件结构的两大支撑点。在性能上,高端NP与高端ASIC的差距正在逐渐缩小，而从对业务演进的适应性来讲，NP显然更胜一筹。目前业界已经出现了基于NP技术基础的多种产品形态，除了已经逐渐占据高端路由器的主流外，也在ASIC的主战场高端交换机上以各种模式来改进高端交换机的业务能力，使其与路由器能够更有机的结合起来构建一张具备强业务特性的骨干网。随着技术发展，10G级别的NP已经成熟商用，40G级别的NP也即将推出，第五代路由器下一步的发展将会集中在下一代高性能的NP的采用上，从而使其产品系列更为宽泛完整。可以预见，基于10G或是40G级别NP处理的GSR/TSR产品将会在不久的将来推出市场并成为主流，而原有的基于CPU或是ASIC的路由器将会不断的被系列的第五代路由器产品所替代。在IPv6作为下一代互联网核心技术全面导入的过程中，第五代路由器更能够发挥其业务方面的先天优势，为网络的平滑过渡作出重要贡献。有理由相信，以华为3Com NE系列为代表的第五代路由器，将会越来越多的出现在互联网的各个节点上。
以用为本：第五代路由器前程灿烂华为3Com的NE80/NE40/NE20系列第五代路由器上市以来，迅速获得了市场认可，并在2003年中国IP网络大发展中扮演了重要角色，2003年下半年以来，更是在全球多个国家级IP干线频频担纲。截至2004年3月底，NE80/NE40/NE20系列第五代路由器已经有逾1500台广泛应用于全球，承建了英国FiberNet、泰国Telecom Asia、德国金融全国骨干网以及中国电信广东国干节点等50多个国家级骨干IP网络。国内各大运营商、各大行业的省级骨干网节点更是大规模采用NE系列构建。可以说，“以用为本”作为华为3Com高端路由设备的核心理念，在实践中获得了很好的诠释。短短的两年时间，NE系列的推进步伐已经由中国扩展到全球，使华为3Com成为了全球主流的核心路由器供应商之一，并大有后来居上之意。而随着第五代路由器在技术和系列化方面的全面进步，未来的应用前景必将更为广阔。
同其它事物的发展一样，IP网络的发展也呈现出一种明显的螺旋式上升的规律。IP网络的发展历程中诞生出万千技术，但其中有一个很重要的规律就是—一种技术必须对应着一种应用，否则就很难找到长久存在的价值。如果说IP网络已经走过了带宽时代，开始跨入精细业务时代的话，那么我们审视眼前林林总总的技术门类时的标准无疑就更清晰起来。第五代路由器技术从诞生到发展，一直严格遵循着着眼于业务、业务驱动技术的轨迹，所以一定会继续在建设高品质IP核心网的时代大放异彩。