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由于网络传输协议经常会变，因此中国工程师实现传统的路由功能主要是依靠软件，但随着IP协议的普及和市场对速度的苛求，有没有可能采用速度更快的硬件来实现呢？请看下文。
Ram Krishnan
技术总监
Emil Chao
运营总监
Entridia公司
因特网绝对是二十世纪最伟大的科技成果之一。现在的因特网可提供新闻、交友、购物、约会、投资、理财服务以及娱乐等各方面资讯，今后随着因特网的不断发展，包括视频会议和网络电话在内的大量实时应用也将可以通过因特网进行传送。
要实现这些目标，就必须要对现有的路由设备进行升级。当前路由器所采用的老式结构是专为解决多协议环境中数据包的连接和转换问题而设计的，因此要求路由器可编程性强，路由器功能主要依靠软件实现。但不管采用何种技术，可编程性强通常都意味着产品费用增加或性能降低，或者二者兼有。传统的路由器主要用于在低业务量的广域网和高业务量的局域网环境中传输数据包，可编程性虽然比较灵活,但它却以牺牲固定的较短等待时间以及线速(线路速率)包处理性能为代价，而下一代因特网娱乐和通讯服务又不允许有较长而且不固定的等待时间(比如在传输话音和视频信息包时),更不允许处理信息包的速度低于线速，以保证服务质量。
为了对因特网的发展提供支持，需要使用专用协议硬件路由器，它通过支持多链路层(第二层)协议使性能大幅提高。采用硬件实现的IP路由器可以实现这一目标，其理由如下：
1．IP日趋流行。因特网的普及和深入影响使IP成为网络通信中最主要的协议，只有符合IP协议的信息包才能在因特网上传输，因此支持因特网基础结构的路由器(除了少数外部边缘应用外)不会遇到其他协议。据Gartner Group和Dataquest估计,到2002年不使用IP协议的网络将少于网络总数的15%，这说明高性能并专为传输IP信息包而进行优化的路由器方案将使全球大部分网络受益。此外由于IP容易理解并且性能稳定，只要因特网没有大的改变,它就会一直占据主导地位，新的IP格式如IPv6也将与现行版本IPv4相兼容。
2．等待时间短。等待时间是指信息包从进入路由器到经某个网络接口传出之间的延迟。目前高端应用中利用软件实现的路由器其等待时间为10ms左右，而硬件路由器的等待时间可短至10μs。网络电话、视频会议和网络游戏等应用都要求要有较短的固定等待时间，以网络电话为例，语音信息包经过十个软件路由器后的延迟累计将达到100ms，这会大大限制通话双方之间的距离，而硬件路由器则可将通话距离提高上千倍。
3．线速运行。等待时间短是支持未来因特网服务的必要条件，但这还不够。当路由器接收到某个信息包后，必须对它进行分类，并决定如何处理：放弃传递，还是从适当的网络接口转发出去。路由器必须以线速执行这些任务才能保证服务质量要求，以支持对等待时间敏感的业务。专用协议硬件路由硅片可以轻松地以线速运行，而软件路由器则随着线路速率的提高(OC-12链路速率为每信息包516ns，OC-48链路速率为每信息包130ns)，用软件算法实现变得非常困难。
4．线速信息包过滤。任何信息包都可按一定的策略进行处理，对每个信息包的细节必须进行检查，例如源和目标的IP地址、源和目标第4层端口、服务类型以及协议类型(UDP或TCP)等，路由器根据这些细节决定是放弃还是安排出口发送该信息包。当路由器的这种过滤操作速度小于线速时，在通信量很大的情况下就容易造成瘫痪，从而无法保证要求的服务质量。
5．线速带宽调整。有时网络中两点之间存在多个物理链路,这些链接可能又有不同的连接速率，如果遇到这种情况，路由器应能根据不同的服务类型而将信息包安排到最适合的物理链路上。例如数据信息包可经速度较慢的链路传输，而包含视频内容的信息包则经较快的链路传输。对于多个等速链路，路由器可将业务平均分配至各链路进行传输，以提高信息传输量。
6．业务管理。在业务特别繁忙时，所有的路由器都会达到饱和状态，从而无法正确传送所收到的每个信息包，此时路由器必须决定哪个包应该传送,哪个包应该放弃(放弃的信息包会在稍后从源端重新发送)，当然最好的情况是不把重要的信息包放弃掉。所以路由器必须要对所有信息包进行分类，并分别对待处理。下一代路由器必须能够以线速完成上述任务，因为如果速度较低，路由器可能在分类完成之前就已经将信息包放弃了。
7．符合工业标准的可靠性。硬件路由器能以线速完成路由任务，它不会因网络业务繁重而瘫痪，因此可用在对可靠性要求特别高的防火墙和网关产品中。
8．可扩展性。目前软件路由器需要靠FPGA、门阵列及处理器的组合在一起来执行程序代码，这种结构无法利用先进半导体制造技术所带来的定制电路设计技术。但采用硅片的IP路由器则可以利用这些技术在几个时钟周期内实现路由功能，而软件路由器完成同样功能可能需要多个时钟周期,用于进行算法执行以及FPGA、门阵列和处理器之间的通信。硅IP路由方案具有易于扩展至更多端口数量及更高速率连接等特性。
9．结构紧凑。使用硅IP引擎执行基本路由功能可大大减少路由器所需的元件数目，这将直接导致路由器的功耗更低、面积更小。硅集成度的提高大大增加了每英寸机架空间中逻辑和虚拟连接的数量。由于因特网业务每半年便会翻番，因此服务供应商都在寻求充分利用机架空间和转向密集型网络的途径。
10．系统设计周期短。硅IP路由方案的出现，为系统设计师提供了标准硅片元件以实现高性能基本路由功能，使OEM厂商能够制定出咄咄逼人的产品上市时间表，而OEM厂商此时则可将重点放在高层系统设计中。这些标准硅器件及API和驱动器可以很方便地集成到现有的路由器结构中，无需使用专用开发平台和新的编译器,从而保护了对高层代码的先期投入。路由硅片的商用化一直是打开路由产品市场的主要障碍之一，这一问题的解决将促进路由器工业推出更新的革命性解决方案。
[color=#191970][此贴子已经被作者于2005-12-4 21:00:58编辑过][/color]
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