路由器的概念、功能及發(fā)展趨勢

　?、?層交換　　

　　這是協(xié)議處理過(guò)程的一次革命性突破，也是現在GSR和TSR名稱(chēng)的來(lái)源。自從名不見(jiàn)經(jīng)傳的Ipsilon公司在1994年推出“一次路由，然后交換”的IP Switch技術(shù)之后，各大公司紛紛推出自己專(zhuān)有的3層交換技術(shù)。如Cisco的Tag Switch、3Com的Label Switch等。綜合這些專(zhuān)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，IETF終于在1998年推出了性能優(yōu)越的多協(xié)議標記交換（MPLS）。

　?、躀P over SDH，IP over DWDM　　

　　這方面的技術(shù)進(jìn)展完全源于光纖通信技術(shù)的進(jìn)展。隨著(zhù)IP的核心地位逐漸被認同，IP over ATM，然后ATM over SDH的方式被IP直接over SDH的方式取代。SDH采用時(shí)分復用的方式承載多路數據。因此在核心網(wǎng)中需大量采用復用器交叉連接器，DWDM（密集波分復用）使得一根光纖上可用不同的波長(cháng)傳送多路信號。

服務(wù)質(zhì)量更好

　　前面所述的路由器在速度上的提高仍只不過(guò)是為了適應數據流量的急劇增加。而路由器發(fā)展趨勢更本質(zhì)、更深刻的變化是：以IP為基礎的包交換數據將在未來(lái)幾年內迅速取代已發(fā)展了近百年的電路交換通信方式，成為通信業(yè)務(wù)模式的主流。這意味著(zhù)，IP路由器不僅要提供更快的速度以適應急劇增長(cháng)的傳統的計算機數據流量，而且IP路由器也將逐步提供原電信網(wǎng)絡(luò )所提供的種種業(yè)務(wù)。但是傳統的IP路由器并不關(guān)心也不知道IP包的業(yè)務(wù)類(lèi)型，一般只是按先進(jìn)先出的原則轉發(fā)數據包，語(yǔ)音電話(huà)、實(shí)時(shí)視頻、因特網(wǎng)瀏覽等各種業(yè)務(wù)類(lèi)型的數據都被不加區分地對待?！?p>　　由此可見(jiàn)，IP路由器要想提供包括電信、廣播在內的所有業(yè)務(wù)，提高服務(wù)質(zhì)量（QoS）是其關(guān)鍵。這也正是目前各大網(wǎng)絡(luò )設備廠(chǎng)商（包括Cisco，3Com，Nortel等）所努力推進(jìn)的方向。各大廠(chǎng)商新推出的高、中、低檔路由器中都不同程度地支持QoS，如Cisco的最高檔12000系列，從硬件和軟件協(xié)議兩方面都對QoS有很強的支持，而其新推出的低端產(chǎn)品2600系列也支持語(yǔ)音電話(huà)這樣的新業(yè)務(wù)應用。事實(shí)上，QoS不僅是路由器的一個(gè)發(fā)展趨勢，以路由器為核心的整個(gè)IP網(wǎng)絡(luò )都在朝這個(gè)方向發(fā)展?！　?p>　　“三網(wǎng)合一”這一概念便是這個(gè)方向的產(chǎn)物。然而以傳統IP路由器為核心的網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)不能適應“三網(wǎng)合一”的趨勢，以美國為首的各發(fā)達國家都在推進(jìn)能提供更好、更快的服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的研發(fā)。其中路由器的研發(fā)又是關(guān)鍵，公司成為推動(dòng)這項技術(shù)的主要動(dòng)力?！　?p>　　對QoS的支持來(lái)自軟件和硬件兩個(gè)方面。從硬件方面說(shuō)，更快的轉發(fā)速度和更寬的帶寬是基本前提。從軟件協(xié)議方面來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)近年來(lái)的努力，產(chǎn)生了以下幾個(gè)結果： 　

　?、買(mǎi)Pv4包頭服務(wù)類(lèi)型字段　　

　　IPv4包頭中有一個(gè)3位的區域用以標識此IP包的優(yōu)先級。據此優(yōu)先級，IP路由器可以決定不同IP包的轉發(fā)優(yōu)先順序?？梢哉f(shuō)，自IP協(xié)議制定之日起，就已經(jīng)為日后提供更好的QoS預留了機制?！　?p>　?、赗SVP（資源預留協(xié)議）及相應的系列協(xié)議　　

　　這是IP路由器為提供更好的服務(wù)質(zhì)量向前邁進(jìn)的具有深刻意義的一步。傳統上IP路由器只負責包轉發(fā)，通過(guò)路由協(xié)議知道鄰近路由器的地址。而RSVP則類(lèi)似于電路交換系統的信令協(xié)議，為一個(gè)數據流通知其所經(jīng)過(guò)的每個(gè)節點(diǎn)（IP路由器），與端點(diǎn)協(xié)商為此數據流提供質(zhì)量保證?！　?p>　?、跠iffServ（Differentiated Service）

　　出于以上兩個(gè)原因，IETF又新推出另一種QoS策略——DiffServ。目前DiffServ的框架已基本確定，美國的Internet2也選擇DiffServ作為其QoS策略。與DiffServ相比，RSVP是一種Integrated Service（集中控制策略），而DiffServ則是一種分散控制策略，其精髓是僅控制路徑中的每一行為。終端應用設備通過(guò)SLA（Service Level Agreement）與邊緣路由器協(xié)商獲得其應用數據流可得到保證的服務(wù)級別?！　?p>　?、芏鄥f(xié)議標記交換　　

　　MPLS也被用來(lái)解決QoS問(wèn)題，但其覆蓋范圍是核心網(wǎng)絡(luò )路由器。為建立合理的核心路由間的交換路徑，核心路由器間需要定時(shí)交換流量等狀況信息。

管理更加智能化

　　隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )流量的爆炸式增長(cháng)，網(wǎng)絡(luò )規模日益膨脹，以及對網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量的要求越來(lái)越高，路由器上的網(wǎng)絡(luò )管理系統變得日益重要，網(wǎng)絡(luò )連接已成為日常工作、生活中不可缺少的部分。在保證質(zhì)量的情況下最大限度地利用帶寬、及早發(fā)現并診斷設備故障，迅速方便地根據需要改變配置，這些網(wǎng)絡(luò )管理功能都日益成為直接影響網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)和網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商利益的重要因素。在網(wǎng)絡(luò )協(xié)議七層模型中，網(wǎng)絡(luò )管理屬于高層應用，目前各廠(chǎng)家網(wǎng)絡(luò )管理的一個(gè)重要發(fā)展趨勢是向智能化方向發(fā)展。而智能化又體現在兩個(gè)方面，一是網(wǎng)絡(luò )設備（路由器）之間信息交互的智能化；二是網(wǎng)絡(luò )設備與網(wǎng)絡(luò )管理者之間信息交互的智能化。在網(wǎng)絡(luò )管理智能化的大趨勢中，“基于策略的管理”和“流量工程”這兩個(gè)技術(shù)概念是目前最引人注目的。各路由器廠(chǎng)商在新推出的產(chǎn)品中無(wú)不標榜自己的網(wǎng)絡(luò )管理配套系統具有或部分具有這兩個(gè)方面的功能?！?p>　　“基于策略的管理”這一概念將同時(shí)影響路由器之間和路由器與網(wǎng)絡(luò )管理者之間的信息交互行為模式，使得網(wǎng)絡(luò )管理者更易于從用戶(hù)的角度去定義和約束網(wǎng)絡(luò )行為，而這些上層策略將直接影響網(wǎng)絡(luò )基本行為，使傳統的路由算法發(fā)展為基于策略的路由算法，使路由器之間的信息交互必須包涵策略性所涵蓋的信息內容?！　?p>　　“流量工程”是核心網(wǎng)運營(yíng)商最關(guān)心的問(wèn)題。新的協(xié)議如MPLS在解決標記交換的同時(shí)，也提供了一個(gè)很好的解決“流量工程”的方法，即通過(guò)路由器之間交互各端的流量狀態(tài)等信息，用收斂算法計算一段時(shí)間內網(wǎng)絡(luò )中標記的顯式路徑，約束最短路徑優(yōu)先算法被采用以使整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的流量在每一段時(shí)間內盡量保持均衡。

　　網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展日新月異。當我們沉浸在以IP為基礎的因特網(wǎng)給我們帶來(lái)的巨大喜悅中時(shí)，路由器技術(shù)特別是核心路由器技術(shù)正經(jīng)歷著(zhù)巨大的變化，路由器早已非當年吳下阿蒙。借用比爾·蓋茨的話(huà)說(shuō)：我們離不懂路由器僅有18個(gè)月了?！　?p>　　交換式路由技術(shù)就是這一領(lǐng)域的熱門(mén)話(huà)題，它不僅解決了通信流量問(wèn)題，而且具有更高的網(wǎng)絡(luò )控制能力和管理能力。