100G路由器技术与应用分析

　　路由芯片与路由架构

　　路由器的转发处理工作需要路由芯片来进行承担。高性能路由芯片是100G路由器成功应用的保障。当前路由芯片技术的发展状况是什么样的?阿尔卡特朗讯为我们提供了比较全面的分析：100G路由板卡的构建有多种方式，可以采用多个10G、20G或者40G等低速芯片组合，也可以直接使用100G高速芯片。采用单芯片构建的100G路由板卡可以在多个端口之间动态共享资源，单芯片构建的板卡具有组合芯片构建的板卡难以匹敌的优势：如非常细致的进行负载均衡以避免由于资源未能共享而造成的数据处理问题，提供简单的开发接口等。因此开发单个越来越快的路由器芯片是新一代100G路由平台面临的挑战。

　　目前，各大主流的路由器厂商都在致力于研发自己的100G路由芯片，路由芯片的处理能力也在稳步的进行提升之中。更强的单芯片处理能力、更低的路由芯片能耗已经成为了路由芯片技术发展的必然趋势。单芯片路由交换处理性能，也将成为考量路由器性能的一项新的技术指标。

　　路由芯片组的处理性能在稳步提升，然而网络应用流量需求同样也在日益增长。在与瞻博网络公司的沟通采访中，我们了解到这样一个信息：网络流量增长的速度已经超过了摩尔定率。这意味着，在今后的一段时间内，路由芯片的处理能力发展进程必将落后于网络流量的应用需求。如此一来，必然将会对互联网的网络应用带来十分不良的影响。

　　在提出问题的同时，瞻博网络也提供出了一个革命性的变革方案：简化核心路由器业务功能，核心路由器仅负责高速承载和转发。把业务功能都放在网络的边缘路由器之中，通过降低核心设备的复杂性换取容量的增长，从而有效的提升了网络核心路由器的流量处理能力。从网络架构技术发展的角度来看，这也的确是一项当之无愧“革命性变革”。

　　从目前收集的厂商技术资料可以了解，将路由器网络核心简化成为超大容量的二层网络交换设备。将众多核心路由集群的技术思路已得到众多厂商的认同。目前除瞻博网络外，华为、中兴也已经有相类似的产品出来。

　　通过路由网络架构的变革，可以有效提升路由带宽处理能力，增加路由器接口密度，从而满足了向100G路由平滑过渡的需求。然而在实际应用部署时，还需要对兼容性问题进行关注。目前的路由器集群技术还没有通用性的标准，不同厂商的核心路由器还无法在一个统一平台上进行集成，因此在今后核心路由器的选型中，还需要对路由器的集群扩容能力进行更深入的考量。

　　100G路由的传输与融合

　　当问及目前什么因素在制约着100G路由器的普及时，很多厂商不约而同的将矛头指向了100G路由器的传输。目前100GE光模块的初期传输距离仅实现了10公里。而100GE接口首先是在长途骨干核心平面应用，需要核心路由器和传送系统的紧密配合。在传输网中，POS接口技术从标准发展的角度到40Gbps已经停止。100G时代将以以太网和OTN(光传输网络Optical Transport Network)为主，以太网/OTN封装将替代POS。在同时运用GMPLS(通用多协议标志交换协议Generalized Multiprotocol Label Switching)技术后，可以使得IP和传输控制平面协同，达到有效解决路由的计算、网络流量的规划和调度、以及收敛保护的最优化的目的。

　　在对厂商路由传输解决方案更进一步分析后我们可以了解，当前存在着传输与融合两种解决方案。

　　华为为我们具体描述了路由器与传输设备互通建设端到端100G网络的解决方案：通过华为OTN系列产品，实现1500公里超长距离传送，配合大容量OTN交换、智能 ASON(Automatically Switched Optical Network)等技术，实现WDM(Wavelength Division Multiplexing)传送网络持续向更大容量、更灵活高效和高可靠的网络演进。

　　中兴通讯也已推出了全程100G承载网解决方案，实现从汇聚层到骨干层、从传输层到IP层的超高速网络，具有三款高端产品——集群路由器ZXR10 T8000、大容量交叉设备ZXONE 8000以及核心交换机ZXR10 8900E。其中集群路由器ZXR10 T8000去年完成了EANTC的100G独立测试，可平滑升级支持100G端口线速转发。

　　而思科更是提出了一个颠覆性的解决方案：路由设备与传输设备融合，在路由器上同时集成传输和采光(IP over DWDM)这种两种技术。从而取消传输设备，打破传输和路由器之间的瓶颈，达到降低用户设备投入，减化网络结构，从根本上解决路由设备远距离传输问题。

　　从目前收集到的技术资料分析，目前100G路由器数据远距离传输问题依然存在，在短期内100G数据长距离传输还需要传送网设备的介入。然而路由设备与传输设备融合是未来网络发展的大趋势，一但技术成熟，必然会引发一场颠覆性的变革。

　　IPv4与IPv6

　　当前IPv4的地址已告枯竭，IPv6的部署举棋未定，在100G路由器中对这个问题是如何应对的?通过H3C CR16000上公布的IPv4向IPv6过渡技术我们可以了解目前主要是通过多种隧道技术和IPv4与IPv6双协议栈的方式来解决IPv4向IPv6过渡问题。

　　在目前IPv4向IPv6过渡时期，IPv4和IPv6双协议栈技术应用所占比例较高，也有无数的标准，无数的协议在探讨v4、v6怎么去共存。甚至思科还在路由与交换平台上推出了名址分离网络协议(LISP)。这一协议能够在IPv4隧道上自动进行IPv6的创建和修改工作，支持快速建立双栈配置，从而可有效简化IPv6部署工作。

　　由此可以了解，在100G路由器中，尽可能的对过渡技术进行支持，令用户顺利渡过IPv4向IPv6过渡期，也是目前所有路由器厂商的一个期望。

　　100G时代的变革

　　为了更便于用户对100G路由器产品进行了解，《网络世界》评测实验室列举了一部分100G路由器的重要评测项目，并收集了目前主流100G路由器厂商的技术资料，进行了一次技术对比。希望通过这样的对比可以使用户对不同厂商的100G路由器产品有一个较清晰的了解。

　　在路由器产品型号中，我们选择了各厂商100G路由器中的最高端产品进行技术对比。

　　在技术指标对比项目上，我们选择了交换容量、包转发率、业务槽位、单板接口数以及100G接口模块类型和支持光纤类型这些个项目进行对比。

　　在对比中我们发现，大交换容量、高包转发率依然是路由器发展的趋势，各厂商的路由器性能指标竞赛将会作为一个永久话题而长期存在。通过路由表容量技术指标对比我们发现，大路由表容量是100G路由的另一个技术趋势，随着IPv4向IPv6地址协议的转换，需要路由器具有更高的路由表容量来进行支持，然而大路由表必然会影响路由器的转发性能，在这个问题上如何进行平衡、取舍，是路由器技术的关键点所在。

　　在100G接口上，厂商基本只有CFP光纤接口模块这一种选择，由此带来的是最高2口的单板接入密度及最远10公里的数据传输距离。低端口密度及远距数据传输问题，在新技术出台之前依然无法解决。

　　迫切的100G应用需求

　　不久前，全球最大CDN服务商美国Akamai公司4日公布数据显示，中国大陆宽带平均网速1.4M 全球排名第90位。无论是视频、移动互联网、云计算等新型业务均需要网络带宽的支持，而过低的网络带宽正在限制着网络应用的发展。在国内，对网络带宽应用的需求十分迫切。然而，根据受访厂商最保守估计，100G网络的大规模应用也要在2年以后才能实现。

　　现如今，国内的运营商们是如何改善国内网络应用情况的呢?当我们向各家路由器厂商了解目前国内100G路由器应用情况时，各厂商均表示目前正在进行相关的测试，目前还不便于对外公布。目前，我们也很难通过其它渠道了解当前运营商的网络布署情况。与之形成鲜明对比的是在国外，有很多企业、大学及科研机构正在独立搭建自身的100G路由网络。由此可见，国内网络发展的公开性令人担忧!在100G路由技术正在蓬勃发展的今天，我们的网络应用带宽将有什么样的提升?当我们步入后100G时代时，国内网络应用会有什么新的发展变革?我们将拭目以待!