100G路由器技術(shù)與應(yīng)用分析

21ic通信網(wǎng)消息，隨著云計算、視頻應(yīng)用、社交網(wǎng)絡(luò)等業(yè)務(wù)應(yīng)用的興起，互聯(lián)網(wǎng)上的流量增長迅猛，激增的流量使IP骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)對路由性能提升的需求不斷高漲，面向“100G平臺”的新一代路由設(shè)備逐漸成為新的應(yīng)用熱點(diǎn)。

100G路由可以為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用帶什么新的應(yīng)用拓展？當(dāng)前100G路由器的發(fā)展?fàn)顩r如何？有什么成功的應(yīng)用？何時可以真正普及？

帶著上述問題，記者對阿爾卡特朗訊、博科、思科、華為、H3C、瞻博網(wǎng)絡(luò)以及中興等國內(nèi)外知名的路由器廠商進(jìn)行了問題采訪。從技術(shù)性、應(yīng)用性以及適用性三個方面，對各大廠商目前已有的以及將要推出的100G路由器產(chǎn)品進(jìn)行一次綜合性的技術(shù)分析。

100G的優(yōu)勢——百G路由器應(yīng)用分析

100G可以為我們帶來什么？這個問題很好解答：對于個人用戶來講，100G路由器的應(yīng)用可以使我們的上網(wǎng)帶寬提升10倍，光纖入戶將不再是我們的夢想。對企業(yè)級用戶來講，100G路由器的應(yīng)用可以極大減輕用戶在網(wǎng)絡(luò)帶寬上的資金投入。充裕的網(wǎng)絡(luò)帶寬將加速企業(yè)業(yè)務(wù)向云計算方向邁進(jìn)的步伐。對于電信運(yùn)營商來講，100G路由器的應(yīng)用可以讓運(yùn)營商不增加布線就可提升10倍的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力，100G鏈路的傳輸效率也會高于10條10G鏈路的聚合捆綁。

由此可知，100G路由器對于所有路由器廠商而言，是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。在思科發(fā)布的全球云指數(shù)預(yù)測報告中，已經(jīng)向我們明示了由于視頻、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算等新型業(yè)務(wù)的推動，無論是電信運(yùn)營商、有線電視運(yùn)營商、內(nèi)容提供商還是企業(yè)用戶，IP網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展仍然是未來很長期的投資重點(diǎn)，全球的IP流量整體趨勢上仍然會保持較高的增速。流量的壓力、帶寬的需求必然會推動100G路由技術(shù)的飛速發(fā)展。在這種市場形式之下，技術(shù)滯后將意味著被淘汰出局。因此，路由器廠商在爭先宣傳或發(fā)布與100G路由器相關(guān)的技術(shù)或產(chǎn)品。

100G的迷茫——百G路由技術(shù)分析

然而，目前100G路由器產(chǎn)品技術(shù)是否已然成熟了呢？在100G路由的時代，我們是否還需要忍受IP與傳輸兩張網(wǎng)導(dǎo)致的路由計算、網(wǎng)絡(luò)流量的規(guī)劃、調(diào)度以及收斂時間難以協(xié)調(diào)的煎熬？當(dāng)運(yùn)營商和企業(yè)客戶需要更加智能靈活地控制網(wǎng)絡(luò)，并且希望網(wǎng)絡(luò)本身提供增值服務(wù)能力時，路由器是否可以提供更加豐富和更靈活的服務(wù)能力？當(dāng)100G路由正式部署時，舊有的路由器可否進(jìn)行平滑升級？

帶著上述疑問，記者對各大路由器廠商進(jìn)行了一次深入的技術(shù)調(diào)研。在調(diào)研中，廠商各抒己見：有的廠商宣傳自身的路由芯片技術(shù)，有的廠商力推自己的路由架構(gòu)，有的廠商在推廣端到端的解決方案，還有的廠商在推廣路由與傳輸?shù)娜诤?hellip;…?？傮w上講，要想實現(xiàn)100G路由的規(guī)模部署，起碼存在著接口、芯片、傳輸三道硬件上的難關(guān)，以及IPv4與IPv6互通這一軟件上的難題需要克服。下面我們來看一下，各大路由器廠商是如何向100G“平滑過渡”的。

平滑過渡的保障——廠商技術(shù)方案分析

“平滑過渡”這是本次100G路由器調(diào)研中廠商談?wù)擃l率最高的一個詞語。雖然，IEEE在2010年6月發(fā)布了有關(guān)40G/100G以太網(wǎng)的IEEE 802.3ba標(biāo)準(zhǔn)，其它相關(guān)的光模塊及幀結(jié)構(gòu)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)業(yè)已就位。但是目前還存在著諸多路由器向100G“平滑過渡”的問題。

100G接口與100G平臺

路由器要想實現(xiàn)100G高密度部署的目標(biāo)，首先要克服的是100G接入的問題。在調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn)，雖然目前很多廠商均推出了自己的100G路由接口模塊，但是目前100G路由接口模塊存在著物理尺寸大、傳輸距離短、可靠性不高等問題。

目前廠商采用的100G路由接口模塊基本均為CFP光模塊，長度為144.75mm，寬82mm寬，高13.6mm，模塊的電接口有148個插針，最大數(shù)據(jù)傳輸距離為10公里。過大的物理尺寸必然會對高密度端口部署造成影響，過多的接口插針使模塊的插拔壽命受到影響，10公里的數(shù)據(jù)傳輸距離難以滿足數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距傳輸?shù)男枨?。由此可知，目?00G路由接口模塊技術(shù)僅解決了100G路由接口的有無問題，但是還不具備很強(qiáng)的實用性。同時，目前路由芯片的處理性能也無法滿足過高密度100G路由端口的應(yīng)用。

因此，在路由器接口模塊技術(shù)尚未完善之際，路由芯片處理性能尚未顯著提升之前，目前的100G路由器實際上，應(yīng)該稱之為向100G路由過渡的100G路由器平臺會更確切一些。以H3C推出了100G平臺路由器這一產(chǎn)品為例：

在H3C的CR16000系列核心路由器中，采用了創(chuàng)新的交叉間隔矩陣架構(gòu)，減少了數(shù)據(jù)信號在高速傳輸通道中的串?dāng)_和衰減，可以實現(xiàn)單槽位720G無阻塞交換能力，從而有效保障目前高密度10G或100G板卡的線速轉(zhuǎn)發(fā)。

通過支持10M路由表、支持IPV4和IPV6雙協(xié)議棧、支持多種路由協(xié)議。在滿足目前運(yùn)營商IP骨干網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心骨干互聯(lián)節(jié)點(diǎn)以及各種行業(yè)大型IP網(wǎng)絡(luò)的核心和匯聚位置路由應(yīng)用需求的同時，又可以通過后續(xù)升級交換網(wǎng)板的方式實現(xiàn)性能的持續(xù)提升。從而達(dá)到平滑向100G路由器過渡的效果。

實際上，這也是當(dāng)前各大路由器廠商都在采用的技術(shù)解決方案：在當(dāng)前，利用100G平臺路由器的高性能路由處理能力可以實現(xiàn)高密度萬兆接入或進(jìn)行低密度100G路由轉(zhuǎn)發(fā)，從而有效緩解目前流量帶寬應(yīng)用需求的壓力。在未來，100G接入端口及網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)完善后，可以采用提升路由器處理性能、增加 100G路由接口密度的方式平滑向100G路由過渡。

路由芯片與路由架構(gòu)

路由器的轉(zhuǎn)發(fā)處理工作需要路由芯片來進(jìn)行承擔(dān)。高性能路由芯片是100G路由器成功應(yīng)用的保障。當(dāng)前路由芯片技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r是什么樣的？阿爾卡特朗訊為我們提供了比較全面的分析：100G路由板卡的構(gòu)建有多種方式，可以采用多個10G、20G或者40G等低速芯片組合，也可以直接使用100G高速芯片。

采用單芯片構(gòu)建的100G路由板卡可以在多個端口之間動態(tài)共享資源，單芯片構(gòu)建的板卡具有組合芯片構(gòu)建的板卡難以匹敵的優(yōu)勢：如非常細(xì)致的進(jìn)行負(fù)載均衡以避免由于資源未能共享而造成的數(shù)據(jù)處理問題，提供簡單的開發(fā)接口等。因此開發(fā)單個越來越快的路由器芯片是新一代100G路由平臺面臨的挑戰(zhàn)。

目前，各大主流的路由器廠商都在致力于研發(fā)自己的100G路由芯片，路由芯片的處理能力也在穩(wěn)步的進(jìn)行提升之中。更強(qiáng)的單芯片處理能力、更低的路由芯片能耗已經(jīng)成為了路由芯片技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。單芯片路由交換處理性能，也將成為考量路由器性能的一項新的技術(shù)指標(biāo)。[!--empirenews.page--]

路由芯片組的處理性能在穩(wěn)步提升，然而網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用流量需求同樣也在日益增長。在與瞻博網(wǎng)絡(luò)公司的溝通采訪中，我們了解到這樣一個信息：網(wǎng)絡(luò)流量增長的速度已經(jīng)超過了摩爾定率。這意味著，在今后的一段時間內(nèi)，路由芯片的處理能力發(fā)展進(jìn)程必將落后于網(wǎng)絡(luò)流量的應(yīng)用需求。如此一來，必然將會對互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用帶來十分不良的影響。

在提出問題的同時，瞻博網(wǎng)絡(luò)也提供出了一個革命性的變革方案：簡化核心路由器業(yè)務(wù)功能，核心路由器僅負(fù)責(zé)高速承載和轉(zhuǎn)發(fā)。把業(yè)務(wù)功能都放在網(wǎng)絡(luò)的邊緣路由器之中，通過降低核心設(shè)備的復(fù)雜性換取容量的增長，從而有效的提升了網(wǎng)絡(luò)核心路由器的流量處理能力。從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)發(fā)展的角度來看，這也的確是一項當(dāng)之無愧“革命性變革”。

從目前收集的廠商技術(shù)資料可以了解，將路由器網(wǎng)絡(luò)核心簡化成為超大容量的二層網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備。將眾多核心路由集群的技術(shù)思路已得到眾多廠商的認(rèn)同。目前除瞻博網(wǎng)絡(luò)外，華為、中興也已經(jīng)有相類似的產(chǎn)品出來。

通過路由網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變革，可以有效提升路由帶寬處理能力，增加路由器接口密度，從而滿足了向100G路由平滑過渡的需求。然而在實際應(yīng)用部署時，還需要對兼容性問題進(jìn)行關(guān)注。目前的路由器集群技術(shù)還沒有通用性的標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商的核心路由器還無法在一個統(tǒng)一平臺上進(jìn)行集成，因此在今后核心路由器的選型中，還需要對路由器的集群擴(kuò)容能力進(jìn)行更深入的考量。

100G路由的傳輸與融合

當(dāng)問及目前什么因素在制約著100G路由器的普及時，很多廠商不約而同的將矛頭指向了100G路由器的傳輸。目前100GE光模塊的初期傳輸距離僅實現(xiàn)了10公里。而100GE接口首先是在長途骨干核心平面應(yīng)用，需要核心路由器和傳送系統(tǒng)的緊密配合。在傳輸網(wǎng)中，POS接口技術(shù)從標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的角度到40Gbps已經(jīng)停止。

100G時代將以以太網(wǎng)和OTN(光傳輸網(wǎng)絡(luò)Optical Transport Network)為主，以太網(wǎng)/OTN封裝將替代POS。在同時運(yùn)用GMPLS(通用多協(xié)議標(biāo)志交換協(xié)議Generalized Multiprotocol Label Switching)技術(shù)后，可以使得IP和傳輸控制平面協(xié)同，達(dá)到有效解決路由的計算、網(wǎng)絡(luò)流量的規(guī)劃和調(diào)度、以及收斂保護(hù)的最優(yōu)化的目的。

在對廠商路由傳輸解決方案更進(jìn)一步分析后我們可以了解，當(dāng)前存在著傳輸與融合兩種解決方案。

華為為我們具體描述了路由器與傳輸設(shè)備互通建設(shè)端到端100G網(wǎng)絡(luò)的解決方案：通過華為OTN系列產(chǎn)品，實現(xiàn)1500公里超長距離傳送，配合大容量OTN交換、智能 ASON(Automatically Switched Optical Network)等技術(shù)，實現(xiàn)WDM(Wavelength Division Multiplexing)傳送網(wǎng)絡(luò)持續(xù)向更大容量、更靈活高效和高可靠的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。

中興通訊也已推出了全程100G承載網(wǎng)解決方案，實現(xiàn)從匯聚層到骨干層、從傳輸層到IP層的超高速網(wǎng)絡(luò)，具有三款高端產(chǎn)品——集群路由器ZXR10 T8000、大容量交叉設(shè)備ZXONE 8000以及核心交換機(jī)ZXR10 8900E。其中集群路由器ZXR10 T8000去年完成了EANTC的100G獨(dú)立測試，可平滑升級支持100G端口線速轉(zhuǎn)發(fā)。

而思科更是提出了一個顛覆性的解決方案：路由設(shè)備與傳輸設(shè)備融合，在路由器上同時集成傳輸和采光(IP over DWDM)這種兩種技術(shù)。從而取消傳輸設(shè)備，打破傳輸和路由器之間的瓶頸，達(dá)到降低用戶設(shè)備投入，減化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從根本上解決路由設(shè)備遠(yuǎn)距離傳輸問題。

從目前收集到的技術(shù)資料分析，目前100G路由器數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸問題依然存在，在短期內(nèi)100G數(shù)據(jù)長距離傳輸還需要傳送網(wǎng)設(shè)備的介入。然而路由設(shè)備與傳輸設(shè)備融合是未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的大趨勢，一但技術(shù)成熟，必然會引發(fā)一場顛覆性的變革。

IPv4與IPv6

當(dāng)前IPv4的地址已告枯竭，IPv6的部署舉棋未定，在100G路由器中對這個問題是如何應(yīng)對的？通過H3C CR16000上公布的IPv4向IPv6過渡技術(shù)我們可以了解目前主要是通過多種隧道技術(shù)和IPv4與IPv6雙協(xié)議棧的方式來解決IPv4向IPv6過渡問題。

在目前IPv4向IPv6過渡時期，IPv4和IPv6雙協(xié)議棧技術(shù)應(yīng)用所占比例較高，也有無數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，無數(shù)的協(xié)議在探討v4、v6怎么去共存。甚至思科還在路由與交換平臺上推出了名址分離網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(LISP)。這一協(xié)議能夠在IPv4隧道上自動進(jìn)行IPv6的創(chuàng)建和修改工作，支持快速建立雙棧配置，從而可有效簡化IPv6部署工作。

由此可以了解，在100G路由器中，盡可能的對過渡技術(shù)進(jìn)行支持，令用戶順利渡過IPv4向IPv6過渡期，也是目前所有路由器廠商的一個期望。

100G時代的變革

為了更便于用戶對100G路由器產(chǎn)品進(jìn)行了解，《網(wǎng)絡(luò)世界》評測實驗室列舉了一部分100G路由器的重要評測項目，并收集了目前主流100G路由器廠商的技術(shù)資料，進(jìn)行了一次技術(shù)對比。希望通過這樣的對比可以使用戶對不同廠商的100G路由器產(chǎn)品有一個較清晰的了解。

在路由器產(chǎn)品型號中，我們選擇了各廠商100G路由器中的最高端產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)對比。

在技術(shù)指標(biāo)對比項目上，我們選擇了交換容量、包轉(zhuǎn)發(fā)率、業(yè)務(wù)槽位、單板接口數(shù)以及100G接口模塊類型和支持光纖類型這些個項目進(jìn)行對比。

在對比中我們發(fā)現(xiàn)，大交換容量、高包轉(zhuǎn)發(fā)率依然是路由器發(fā)展的趨勢，各廠商的路由器性能指標(biāo)競賽將會作為一個永久話題而長期存在。通過路由表容量技術(shù)指標(biāo)對比我們發(fā)現(xiàn)，大路由表容量是100G路由的另一個技術(shù)趨勢，隨著IPv4向IPv6地址協(xié)議的轉(zhuǎn)換，需要路由器具有更高的路由表容量來進(jìn)行支持，然而大路由表必然會影響路由器的轉(zhuǎn)發(fā)性能，在這個問題上如何進(jìn)行平衡、取舍，是路由器技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)所在。

在100G接口上，廠商基本只有CFP光纖接口模塊這一種選擇，由此帶來的是最高2口的單板接入密度及最遠(yuǎn)10公里的數(shù)據(jù)傳輸距離。低端口密度及遠(yuǎn)距數(shù)據(jù)傳輸問題，在新技術(shù)出臺之前依然無法解決。

迫切的100G應(yīng)用需求

不久前，全球最大CDN服務(wù)商美國Akamai公司4日公布數(shù)據(jù)顯示，中國大陸寬帶平均網(wǎng)速1.4M 全球排名第90位。無論是視頻、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算等新型業(yè)務(wù)均需要網(wǎng)絡(luò)帶寬的支持，而過低的網(wǎng)絡(luò)帶寬正在限制著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展。在國內(nèi)，對網(wǎng)絡(luò)帶寬應(yīng)用的需求十分迫切。然而，根據(jù)受訪廠商最保守估計，100G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模應(yīng)用也要在2年以后才能實現(xiàn)。[!--empirenews.page--]

現(xiàn)如今，國內(nèi)的運(yùn)營商們是如何改善國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用情況的呢？當(dāng)我們向各家路由器廠商了解目前國內(nèi)100G路由器應(yīng)用情況時，各廠商均表示目前正在進(jìn)行相關(guān)的測試，目前還不便于對外公布。

目前，我們也很難通過其它渠道了解當(dāng)前運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)布署情況。與之形成鮮明對比的是在國外，有很多企業(yè)、大學(xué)及科研機(jī)構(gòu)正在獨(dú)立搭建自身的 100G路由網(wǎng)絡(luò)。由此可見，國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的公開性令人擔(dān)憂！在100G路由技術(shù)正在蓬勃發(fā)展的今天，我們的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用帶寬將有什么樣的提升？當(dāng)我們步入后 100G時代時，國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用會有什么新的發(fā)展變革？我們將拭目以待！