如何提高cisco企業(yè)路由器性能
思科依靠自身的技術(shù)和對(duì)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)模式的深刻理解，使他成為了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的成功實(shí)踐者之一，其出產(chǎn)的路由器也是全球頂尖的，那么你知道如何提高cisco企業(yè)路由器性能嗎?下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的一些關(guān)于如何提高cisco企業(yè)路由器性能的相關(guān)資料，供你參考。
提高cisco企業(yè)路由器性能的方法1.ASIC技術(shù)
由于廠商需要降低成本，ASIC技術(shù)在路由器中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在路由器中，要極大地提高速度，首無(wú)想到的是ASIC， ASIC可以用作包轉(zhuǎn)發(fā)、查路由，并且目前已經(jīng)有專(zhuān)門(mén)用來(lái)查找IPV4路由的商用ASIC芯片。ASIC技術(shù)的應(yīng)用使路由器內(nèi)的包轉(zhuǎn)發(fā)速度和路由查找速度有顯著的提高。
高速路由器將路由計(jì)算、控制等非實(shí)時(shí)任務(wù)同數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等實(shí)時(shí)任務(wù)分開(kāi),由不同部分完成。路由計(jì)算、控制等非實(shí)時(shí)任務(wù)由CPU運(yùn)行軟件來(lái)完成, 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等實(shí)時(shí)任務(wù)由專(zhuān)門(mén)的ASIC硬件來(lái)完成。自1997年下半年以來(lái),一些公司開(kāi)始陸續(xù)推出采用專(zhuān)用集成電路(ASIC)進(jìn)行路由識(shí)別、計(jì)算和轉(zhuǎn)發(fā)的新型路由器,轉(zhuǎn)發(fā)器負(fù)責(zé)全部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。這種路由器用硬件按照時(shí)鐘的節(jié)拍實(shí)現(xiàn)逐個(gè)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā),實(shí)現(xiàn)線速轉(zhuǎn)發(fā)。
ASIC技術(shù)的進(jìn)展意味著更多的功能可移向硬件，提高了性能水平，增加了功能。與軟件執(zhí)行相比，ASIC的性能是后者的3倍。但是全硬件化的路由器使用起來(lái)缺乏靈活性，且冒一定的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)規(guī)范仍在不斷演變過(guò)程中，于是出現(xiàn)了可編程ASIC。可編程ASIC是ASIC的發(fā)展趨勢(shì)，因?yàn)樗赏ㄟ^(guò)改寫(xiě)微碼來(lái)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議的變化。目前，有兩種類(lèi)型的可編程ASIC：一種以3Com公司的FIRE(Flexible Intelligent Routing Engine)芯片為代表;另一種以Vertex Networks的HISC專(zhuān)用芯片為代表，這顆芯片是一顆專(zhuān)門(mén)為通信協(xié)議處理而設(shè)計(jì)的CPU，通過(guò)改寫(xiě)微碼，使芯片具有處理不同協(xié)議的能力。
提高cisco企業(yè)路由器性能的方法2.分布式處理技術(shù)
最初的路由器采用了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，包括共享中央總線、中央CPU、內(nèi)存及掛在共享總線上的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)物理接口。接口卡通過(guò)總線將報(bào)文上送CPU，CPU完成路由計(jì)算、查表、做轉(zhuǎn)發(fā)決定處理，然后又經(jīng)總線送到另一個(gè)物理接口發(fā)送出去。這種單總線單CPU的主要局限是處理速度慢，一顆CPU完成所有的任務(wù)，從而限制了系統(tǒng)的吞吐量。另外，系統(tǒng)容錯(cuò)性也不好，CPU若出現(xiàn)故障容易導(dǎo)致系統(tǒng)完全癱瘓。這一切都造成傳統(tǒng)路由器的轉(zhuǎn)發(fā)性能很難有大的提高。
現(xiàn)代的路由器采取對(duì)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)采用分布式處理，可以插多個(gè)線路處理板，每個(gè)線路板獨(dú)立完成轉(zhuǎn)發(fā)處理工作，即做到在每個(gè)接口處都有一個(gè)獨(dú)立CPU，專(zhuān)門(mén)單獨(dú)負(fù)責(zé)接收和發(fā)送本接口數(shù)據(jù)包，管理接收發(fā)送隊(duì)列、查詢路由表并做出轉(zhuǎn)發(fā)決定等。通過(guò)核心交換板實(shí)現(xiàn)板間無(wú)阻塞交換，即一個(gè)板上輸入的報(bào)文經(jīng)過(guò)尋路后可以象通過(guò)導(dǎo)線直連那樣，被交換到另一個(gè)板上輸出，實(shí)現(xiàn)包交換，其整機(jī)吞吐量可以成倍擴(kuò)充。而主控CPU僅完成路由器配置控制管理等非實(shí)時(shí)功能。這種體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是本地轉(zhuǎn)發(fā)/過(guò)濾數(shù)據(jù)包的決定由每個(gè)接口處理的專(zhuān)用CPU來(lái)完成，對(duì)數(shù)據(jù)包的處理被分散到每塊接口卡上。線路板上有專(zhuān)用芯片完成二層、三層乃至四層的轉(zhuǎn)發(fā)處理工作，硬件實(shí)現(xiàn)使轉(zhuǎn)發(fā)能夠達(dá)到線速(高速端口所連接線路的速率)，達(dá)到了電路交換那樣的性能，使路由器不會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸。
然而，單總線結(jié)構(gòu)路由器存在一個(gè)最大缺陷就是一次只能有一個(gè)分組從入口交換到出口。如果能在入口和出口之間有多條數(shù)據(jù)傳輸通路，則能解決這種問(wèn)題，同時(shí)大大提高系統(tǒng)的吞吐率。基于這種想法，同時(shí)借鑒ATM交換機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，提出了基于交換機(jī)結(jié)構(gòu)的新一代路由器體系結(jié)構(gòu)。
提高cisco企業(yè)路由器性能的方法3.路由表的快速查找技術(shù)
隨著Internet上計(jì)算機(jī)數(shù)量的急劇增長(zhǎng),同時(shí)用戶對(duì)帶寬的需求的不斷增加,使得路由表的快速查找成為目前最需迫切解決的問(wèn)題。傳統(tǒng)的基于軟件的路由查找策略，如樹(shù)或哈希算法，其執(zhí)行過(guò)程都是相當(dāng)慢的，而且與路由表的大小相關(guān)聯(lián)。所以，這些方法只能用于比較小的、性能較低的包轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用。
使用路由表壓縮技術(shù)，將路由表按特定的分布規(guī)律壓縮后存放在處理器的高速緩存中，這樣可以大大提高查詢速度。但是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的高度優(yōu)化和壓縮使得路由表的更新需要花費(fèi)更多的寄存器訪問(wèn)和處理器周期。當(dāng)路由表增大時(shí)，這個(gè)值還會(huì)增加。在路由表更新時(shí)，輸入的數(shù)據(jù)包必須被緩存或丟棄，降低了路由器的性能。
另外，基于軟件查找和更新路由表的不確定性增加了包傳輸時(shí)的抖動(dòng)，因此必須進(jìn)行包的緩存，在高速率時(shí)還會(huì)造成丟包。因此，為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，理想的包轉(zhuǎn)發(fā)方案必須能夠不但保證線速的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速率，并且要提供足夠大的路由表來(lái)滿足下一代的路由設(shè)備的需要(在邊界位置應(yīng)達(dá)到512K)。同時(shí)它還要能夠以很小的更新時(shí)延來(lái)處理長(zhǎng)時(shí)間的突發(fā)路由表更新。盡管通常路由表的更新為每秒幾百次，但瞬間突發(fā)更新則可能會(huì)高出很多。
要解決這個(gè)問(wèn)題，目前來(lái)看最為有效的辦法是采用專(zhuān)門(mén)的協(xié)處理器結(jié)合內(nèi)容尋址寄存器CAM(Content addressable memory)解決方法以及cache解決方法來(lái)完成快速路由查找或更新。但是核心路由器需要的轉(zhuǎn)發(fā)表非常大，因此對(duì)于核心路由器，cache只是一種輔助的方法，需要有足夠大的cache能把整個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)表放進(jìn)去，并且仍然需要快速算法，還可以將邏輯控制器和存儲(chǔ)器集成于單一器件中，以縮短存儲(chǔ)器的訪問(wèn)時(shí)間。
提高cisco企業(yè)路由器性能的方法4.QoS
QoS是服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service)的縮寫(xiě)。IP協(xié)議的延遲長(zhǎng)且不為定值，丟包造成信號(hào)不連續(xù)且失真大使得使用IP傳送多媒體信息的應(yīng)用受到限制。解決IP網(wǎng)絡(luò)對(duì)QoS的支持是下一代Internet技術(shù)發(fā)展的主要方向。路由器支持QoS的程度也成為評(píng)價(jià)路由器性能的主要指標(biāo)。目前QoS主要有兩種實(shí)現(xiàn)框架：IS(Integrated Service)和DiffServ (Differentiated Service)。
IS應(yīng)用資源預(yù)留協(xié)議RSVP( Resource Reservation Protocol)在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)發(fā)送前建立發(fā)送通道并預(yù)留資源。它為一個(gè)數(shù)據(jù)流通知其所經(jīng)過(guò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)(IP路由器)，與端點(diǎn)協(xié)商為此數(shù)據(jù)流提供資源預(yù)留。但RSVP是以每一個(gè)數(shù)據(jù)流為協(xié)商服務(wù)對(duì)象，在網(wǎng)絡(luò)流量爆炸性增長(zhǎng)的情況下，路由器轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)流個(gè)數(shù)急劇增長(zhǎng)，路由器已經(jīng)根本不可能再為每個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行復(fù)雜的資源預(yù)留協(xié)議。而且當(dāng)由于線路繁忙或路由器故障等原因，路由修改時(shí)，需要重新進(jìn)行一次相對(duì)耗時(shí)RSVP過(guò)程。
DiffServ則是一種分散控制策略，它的工作流程是：終端應(yīng)用設(shè)備通過(guò)SLA(Service Level Agreement)與邊緣路由器協(xié)商獲得其應(yīng)用數(shù)據(jù)流可得到保證的服務(wù)級(jí)別。根據(jù)這個(gè)服務(wù)級(jí)別，邊緣路由器為每個(gè)接收到的數(shù)據(jù)包打上級(jí)別的標(biāo)記，而核心路由器則只是根據(jù)每個(gè)包的服務(wù)級(jí)別的標(biāo)記決定轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的調(diào)動(dòng)行為。
提高cisco企業(yè)路由器性能的方法5.光路由器
隨著因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展以及因特網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的爆炸性持續(xù)增長(zhǎng)，在網(wǎng)絡(luò)連接方面迫切需要擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量。同步光纖網(wǎng)(SONET)難以承受因特網(wǎng)如此巨大的業(yè)務(wù)量。密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，未來(lái)的骨干網(wǎng)絡(luò)將步入一個(gè)全光網(wǎng)的時(shí)代。全光網(wǎng)帶寬巨大，處理速度高，必然要求未來(lái)的路由器向著具有更高的傳輸速率以及更大的傳輸帶寬的方向發(fā)展。不僅如此，它還應(yīng)很好地解決以往路由器中長(zhǎng)期擾人們的QoS、流控和價(jià)格昂貴問(wèn)題。
光路由器是一個(gè)很好的解決方案。光路由器是在網(wǎng)絡(luò)核心各光波長(zhǎng)通道之間設(shè)置MPLS協(xié)議和波長(zhǎng)選路協(xié)議(WaRP)控制下的波長(zhǎng)選擇器件，實(shí)現(xiàn)選路交換，快速形成新的光路徑。波長(zhǎng)的選路路由由內(nèi)部交叉矩陣決定，一個(gè)N×N的交叉矩陣可以同時(shí)建立N×N條路由，波長(zhǎng)變換交叉連接可將任何光纖上的任何波長(zhǎng)交叉連接到使用不同波長(zhǎng)的任何光纖上，具有很高的靈活性。
目前，國(guó)內(nèi)外的電信設(shè)備供應(yīng)商(TEP)和IP設(shè)備供應(yīng)商(IEP)都在加緊研制開(kāi)發(fā)系列化的光交換/光路由產(chǎn)品。光路由器產(chǎn)品主要有Cisco 的ONS15900光路由器，Corvis的CoreWave光路由器，Monterey Networks公司的Monterey 20000 波長(zhǎng)路由器。
提高cisco企業(yè)路由器性能的方法6.MPLS技術(shù)
多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLS(Multiprotocol Label Switching)技術(shù)是對(duì)ATM標(biāo)記交換和IP路由協(xié)議的有機(jī)結(jié)合。
通過(guò)MPLS的LDP協(xié)議建立IP的路由表和MPLS的標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)表的映射，并根據(jù)映射信息為通過(guò)MPLS的網(wǎng)絡(luò)的流量建立一條標(biāo)記交換路徑(LSP)——可采取拓?fù)潋?qū)動(dòng)的方式或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式。所謂的拓?fù)潋?qū)動(dòng)方式就是給路由表的每一項(xiàng)路由條目建立一條通過(guò)MPLS網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)記交換路徑，而數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式是當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)MPLS網(wǎng)絡(luò)時(shí)才為數(shù)據(jù)報(bào)的目的地所在的路由表項(xiàng)建立一條通過(guò)MPLS網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)記交換路徑。
MPLS網(wǎng)絡(luò)由若干LER和LSR組成，LER和LSR通常是同時(shí)具有IP功能和MPLS功能的LER根據(jù)已建立的標(biāo)記路徑，將進(jìn)入MPLS網(wǎng)絡(luò)的IP數(shù)據(jù)報(bào)打上標(biāo)記，轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)LSR，LSR查MPLS的標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)表用該標(biāo)記交換路徑中的標(biāo)記替換數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)記，繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)給后續(xù)LSR直到到達(dá)MPLS網(wǎng)絡(luò)的邊緣LER，LER將數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)記去掉按IP數(shù)據(jù)報(bào)向下轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文。
MPLS的優(yōu)點(diǎn)在于將IP技術(shù)中的完全無(wú)連接的分組交換方式轉(zhuǎn)化為MPLS中“軟”的有連接(根據(jù)LDP協(xié)議建立標(biāo)記交換路徑)的分組交換方式，首先減少了分組通過(guò)MPLS網(wǎng)絡(luò)的查IP路由表的次數(shù)，替代為查詢標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)表，提高了轉(zhuǎn)發(fā)效率;其次解決了TCP數(shù)據(jù)通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)的失序問(wèn)題(流量在網(wǎng)絡(luò)各接點(diǎn)無(wú)故障狀態(tài)下將沿同樣的路徑通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，將按進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的順序離開(kāi)網(wǎng)絡(luò))，減少了端到端通信中的兩端站點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)的排序時(shí)延，使MPLS網(wǎng)絡(luò)可以很好地服務(wù)于實(shí)時(shí)應(yīng)用。
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