路由器设备发展总结及展望

恋々风

    随着通用计算机计算能力的不断增强、网络处理器的出现以及Linux操作系统的成熟和完善，路由器设备的门槛越来越低，低端路由器的竞争也越来越激烈。

　　一般来说只有最高端的核心路由器才能体现出生产厂家的技术水平。虽然当前核心路由器市场份额相对较小，但是由于核心路由器是衡量厂家的技术标杆，核心路由器上的竞争同样激烈。核心路由器的指标很多，包括端口速率、端口密度、交换能力、路由协议等。当前多数设备制造商都生产系列产品，提供从低端到高端端到端的解决方案，但为方便起见，文中描述路由器设备现状时只采用厂家最高端设备，主要描述最高接口速率以及整机交换能力。路由器生产厂商众多，本文仅选取几个能提供核心路由器、市场份额较大的厂商描述路由器设备现状。

    一、路由器设备现状

　　1.Juniper企业产品

　　Juniper自1998年推出M40高端路由器以来，在骨干路由器市场上开始取得突破。随后，Juniper企业向低端延伸推出了M20、M10、M7、M5以及J系列和E系列中低端边缘路由器，向高端延伸推出了M160和M320路由器以及T系列的T320和T640核心路由器。目前Juniper企业已提供了从低端到高端，从边缘到核心一条完整的产品线。2004年12月Juniper企业推出TXMetrix支撑连接4台T640路由器，提供T比特的解决方案。T640支撑32个10G端口，提供32×10G×2共640G双向交换能力。在2004年度，Juniper核心路由器市场份额上升了16％。

　　2.思科企业产品

　　思科企业是最大的路由器产品供应商，长期以来占据路由器市场主导地位。思科企业提供家用（小企业）的800、1700、1800系列，低端的2600、2800系列，多业务的3600、3700和3800系列，中高端的7200、7300、7400、7500和7600系列，高端的12000、12400和12800系列以及运营商级路由系统CSR-1。CSR-1单机支撑4×10G×16×2共1.28T双向交换能力，支撑40G光接口，支撑5机柜单一集群，最多72机架集群92T交换能力。CSR-1在2004年度推出，代表目前路由器产品最高水平。但是当前商用实例较少。

　　3.HUAWEI企业产品

　　HUAWEI企业是传统电信设备制造商，在数据产品上也提供端到端全线解决方案。HUAWEI企业的路由器产品主要有QuidwayNetEngine20系列多业务高端路由器、Quidway Net Engine 40系列通用交换路由器、Quidway Net Engine 80系列核心路由器以及Quidway Net Engine 5000系列核心路由器。此外HUAWEI还有一些宽带接入产品、无线接入产品、综合业务接入产品等。HUAWEI最高端的核心产品是NE5000。当前NE5000单机支撑2×10G×16×2共640G双向交换能力。目前HUAWEI企业正准备推出支撑4个10G端口的板卡，这样单机架就能支撑1.28T交换能力，集群后最大可扩展到80T。

　　4.港湾企业产品

　　港湾企业是数据产品的后起之秀，从事宽带网络通信技术和产品的研发生产。港湾网络是当前在数据通信领域能与HUAWEI企业全面竞争的为数不多的国内厂家。当前港湾网络产品主要有NetHammerM系列接入路由器、NetHammer M系列业务路由器、Net Hammer G系列骨干路由器、Power Hammer ESR系列多业务路由器和Power Hammer P系列核心路由器。港湾企业的P640路由器是我国国内最早推出的交换能力双向1.28T，单端口10G的路由器。但是当前港湾企业P640路由器每个接口只支撑一个10G端口，因此实际对外表现为16×10×2共320G交换能力。当前港湾企业正在研究多机架互联，以设备集群形式支撑T比特交换能力。

　　5.其他路由器产品

　　除上述厂家产品外，商用核心路由器厂家还有上海贝尔－阿而卡特、Avici、日立、中兴、NEC等。我国的清华比威、NDSC、烽火网络、国防科大等单位也正在研发核心路由器。

    二、路由器设备发展趋势

　　由于近年来IP网络的广泛使用以及上述网络与业务的新需求，路由器设备有了新的进展。

　　1.接口趋向高速化

　　在设计之初，路由器设备一个很大的作用就是适配高速的局域网与低速的广域网。当时路由器端口相对昂贵，局域网使用交换机或者网桥组网，只有需要连接到广域网时才设置路由器。因此路由器接口通常是局域网的10/100以太网、FDDI、令牌环以及广域网N×64、2M的X.25接口、DDN、帧中继接口等。

　　随着技术的进展，路由器成为IP网/互联网的核心设备。路由器需要越来越高速的接口来构造宽带骨干网。近年来路由器的局域网接口从10/100M以太网接口发展到千兆以太网接口，当前已出现10G以太网接口。广域网接口从N×64k到2M，当前可选接口有155M接口、2.5G接口以及10G接口。千兆以太网以及10G以太网也走出局域网范围，可以在城域网范围使用。

　　总体来看，2004年度接口高速化的主要体现是10GPOS接口和10G以太网接口的广泛商用。当前40G接口尚不多见，只有思科声称支撑。在2005年度，多数厂家主要努力方向是增加10G端口密度，实现单接口卡4个10G端口，单机64个10G端口。

　　2.交换能力趋向海量化

　　路由器是一个分组转发设备。交换能力可以是每秒交换多少个分组，也可以是接口吞吐量折算成bit/s。为方便起见，这里采用实际接口吞吐量总和折算成等效背板交换能力来衡量路由器容量。

　　最初路由器的实现是基于总线交换分组，交换能力通常很小。一般等效背板交换能力从几百兆到几个吉（G）的bit/s。随着技术的进展，又出现了基于交叉矩阵、共享内存实现的路由器。代表产品主要是思科的12000系列G比特路由器，一般等效背板交换能力为160G、320G或者640G。

　　2004年度路由器容量增长主要体现于T比特路由器的出现。当前由于10G端口密度较小，40G端口基本没有商用，单机真正能实现T比特交换容量的设备很少。大多数厂家都在向集群实现T比特交换能力的方向努力。

　　总体来看，T比特交换能力设备的实现主要还是作为厂家技术能力和竞争力的体现。在运营商看来，T比特交换能力的需求还没有真正出现。因此当前设备容量越来越大，T比特或者几十T集群的设备只能是在未来宽带应用真正广泛应用后才有应用需求。

　　3.越来越关注业务开展

　　理论上说路由器只转发IP分组，IP网络只提供端到端的IP分组传输业务。互联网是IP设备和业务分离的典型实现，所有高层应用与设备无关，无论是Web浏览还是邮件服务对路由器都没有特殊要求。

　　但随着IP网络的广泛应用以及终端和业务的不断IP化，IP网络逐渐成为基础信息网。用户，特别是企业用户对IP专线以及IP虚拟专用网的需求越来越大。因此在IP网上提供虚拟专用网已成为运营商的重要业务。

　　路由器对MPLS以及三层VPN和二层VPN的支撑在前几年都有实现，但是在2004年对MPLS和VPN的需求则得到了进一步的明确和增强。运营商在对路由器的旋转中，都不约而同地把MPLS和VPN作为参考重点。相应各个设备提供商也都将MPLS与VPN作为设备重要卖点。

　　总体来看，虽然IP网络与业务是分离开的，但是运营商非常关注能够直接在网络设备上开展、能够直接从企业盈利的的VPN业务。为满足运营商需求，路由器设备在VPN上对业务的支撑已成为路由器当前的一种发展趋势。

　　4.逐渐重视安全问题

　　网络安全是一个全方位的概念，主要包括网络自身的安全、网络服务提供安全、网络用户信息安全以及有害信息控制等方面。路由器作为主要网络设备，与网络自身安全有着直接的关系，对网络用户信息安全也可以起到一定的保障作用。

　　最初的路由器设备安全主要是关注网络设备自身的可靠性、重要部件的备份、网络设备的电气特性以及网络设备的性能指标等。但随着互联网规模的增长以及技术的进步，网络安全保障对路由器设备又有了新的要求。

　　当前路由器的设备安全以及对网络安全的保障主要集中在以下几个方面。

　　（1）在控制层面。应在控制信息访问控制、控制信息验证、控制信息不可抵赖、控制信息保密、控制信息通信安全和控制信息完整性、私密性方面保障安全。

　　（2）在管理层面。应在管理访问控制、管理信息验证、管理信息可审计、管理信息保密性、管理信息通信安全、管理信息完整性、私密性等方面保障安全。

　　（3）在数据平面。应在资源可用性方面保障安全，确保授权用户对设备的使用不会因为设备被攻击而受到影响。

　　此外，路由器设备入网测试以及运营商选型测试时都特别增加了相关的安全测试选项与要求。因此从2005年开始，关于设备对网络和信息安全的支撑将成为网络建设以及网络业务中要考虑的问题。

    三、关于服务质量保障

　　服务质量保障一直是IP网络的一个缺陷。互联网发展至今，IP网络的服务质量保障问题已受到运营商的极大重视，设备厂商也为此提出了不同的解决方案。

　　从设备来看，保障服务质量的技术手段主要有如下几种：在输入端口实现CAR机制，对超出合同的流量进行丢弃或者Remark；在输出端口实现优先级队列，不同优先级采用抢占资源或者加权分配；交换网络上尽量实现无阻塞交换，防止因设备本身缘故而出现数据丢包；实现中解决队头阻塞问题，防止因流量模式而出现附加时延或丢包；实现RSVP协议对通道预留资源；实现MPLS基于RSVP的TE来规划流量预留资源；增加接口带宽，减小拥塞可能性；采用信令来调度资源，预留带宽来保障服务质量。

　　从总体来看2004年度IP网络以及路由器设备对服务质量的支撑没有实质性的进展。由于在当前网络服务质量保障上还没有有效的手段，中国电信计划建设CN2网络，用确定流量流向的方式来承载商用IP业务；中国移动也计划新建新的IP网络来承载商用业务以及3G核心网等。基于信令来预留带宽的服务质量保证当前只是尝试，尚未成为主流。

    四、展望

　　在未来几年内，路由器的发展趋势仍然是接口高速化、交换能力海量化、关注业务开展、关注安全、关注服务质量等方面。但是在未来5～10年中，互联网可能面临革命性的变化。路由器可能顺应变化支撑互联网未来发展；也可能会被一个全新的设备替代。