下一代IP網與第五代路由器

2019-11-03 09:09:17

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供稿：網友

國家ip與多媒體標準研究組主席蔣林濤　　全球的電信網、因特網、企業網都正處在一個發展的關鍵階段，人們面臨網絡建設方向的選擇、QoS、安全性和可信任性、可運營性等一系列關鍵技術問題的解決，因此，下一代IP網概念的提出、第五代路由器產品的開發將具有非常的意義。

關鍵技術問題

　　目前運營商和用戶迫切需要一個高安全、高可靠、可管理、可運營的IP網，而依靠目前的路由器技術實現起來是比較困難的。諸如QoS、安全性和可信任性、IP網的可運營性等關鍵技術成為未來網絡發展重點。

　　IP網的服務質量問題隨著網絡設備技術上的快速發展、路由器性能的極大提高以及DWDM的大量商用，傳輸成本大為降低。而Internet上的業務發展相對較慢，網絡處于相對輕載狀態，人們可以在Internet上開展豐富的數據、語音、視頻等綜合業務，但卻面臨著如何調配這些豐富的網絡資源以滿足不同業務對網絡資源的需求，進而滿足不同業務的不同服務質量要求的難題。

　　服務質量是從業務層面來衡量的，要真正解決服務質量問題，不是只在網絡層采取技術措施就可以解決的，而是應該從應用層到網絡層多層聯合起來考慮才有望解決。IP網是一個不面向連接的網，因而任何面向連接的技術措施，都是違背IP網的設計初衷的。要解決IP網業務的服務質量問題，最理想的方法是仍采用不面向連接的“分類服務”技術，將IP網中的業務分為幾類，對每一類業務分配合適的網絡資源，以保證該類業務必須的服務質量。

　　IP網的服務質量問題目前主要是缺乏統一規劃和統一協議，致使“分類服務”技術并沒有真正進行下去。

　　IP網的安全性和可信任性目前不少人、包括IP領域的部分專家認為：IP網是一個不安全的網，用于一般的信息檢索是很好的，但不能用于加載重要的業務數據，不能用來承載重要的商用業務。在這種情況下，電信業務網不敢用公眾IP網來承載，甚至大型企業網的業務數據都不敢加載到企業公用IP網上去。

　　電信用戶都相信，電信的X.25、F.R、ATM三個數據網是安全的網絡。這三個數據網是具有端到端尋址能力的網絡，目前承擔著大量要求高度安全的業務。

　　從技術上來講，X.25、F.R、ATM和IP技術基礎是相同的，它們都是基于統計復用的分組交換技術，在很多技術上它們是很相似的。那么為什么前三者就是安全的網絡，用戶對它們寄予很高程度的信任，而IP則不被認可呢？很顯然，因為IP網是采用不面向連接工作方式工作的，而X.25、F.R、ATM均采用了面向連接的技術。

　　面向連接工作方式是在端到端之間的應用，必須通過信令建立端到端的連接后，才能進行通信；而不面向連接工作方式是在端到端展開業務應用之前無須通過信令來建立連接，直接可以進行通信。對于業務系統來說，端到端之間通信的安全性其關鍵是端到端之間信任關系的建立，面向連接的工作方式是在連接建立之前確定信任關系，不面向連接的工作方式是要在通信過程中確定信任關系。但從安全強度來看，兩種工作方式的安全強度又是相同的。

　　目前電信級的IP網只是簡單地照搬基于Internet理念的IP網，盡可能向用戶提供一個自由方便的工作平臺，除了為了維持網絡的生存收取一定的網絡接入費，并為此具有一定的用戶鑒權等管理機制外，其余的事情網絡運營者一概不管。長期以來，由于Internet的這種無序和不管理，導致了Internet網絡管理機制和設計理念在相當程度上輕視了它的安全性和可信任性。而IP網絡運營者必須采用一切技術措施來確保網絡的安全性和可信任性，對網絡的管理負責。

　　可運營、可管理 Internet早期發展的主要任務是實現計算機互聯，用戶在此基礎上獲得諸如E-Mail 、FTP、WWW等傳統數據業務，網絡只是“盡力而為”地提供傳輸服務，無QoS、售后服務保證，安全問題也是由用戶自行解決。而電信網是提供商業服務的，它所提供的電信服務是一種商品，因而它既要保證QoS，又要有足夠的安全性、可靠性，還要有確保售后服務的能力，同時，網絡還必須有很強的可管理性和可維護性。

　　因此，電信級IP網決不是簡單地將現有Internet使用的IP技術照搬過來，而是必須對IP網進行徹底的變革，有效地解決用戶的接入管理、網絡的資源管理(業務系統與網絡層資源管理和控制的交互)、網絡的安全管理、對網絡節點及業務節點的監測、對業務進程的監視、完備的運行維護體系等等，這些關系到運營、管理的技術難點。

路由器的分代

　　Internet網絡從產生到現在，路由器在短短的幾十年時間里就經歷了五代的技術革新。隨著Internet上各種新業務的迅速發展，Internet已經轉變為具有商業價值的承載網，其必須為所承載的每一類業務提供所需要的服務質量保證和維護管理，因此業界提出了“基于網絡處理器的分布式硬件轉發”的第五代路由器。我們可以發現，第五代路由器是綜合了以往四代的技術優勢發展起來的。

　　在第四代路由器中采用了硬件轉發模式，解決了帶寬容量和性能不足的瓶頸問題，但是基于ASIC的硬件轉發在獲取高性能的同時，犧牲了業務靈活性。在設計ASIC芯片的時候，對轉發流程做了大量優化，使得IP轉發以簡單而固定的方式來實現，從而固化下來，做到硬件化。如果在IP轉發中，還要做一些復雜的額外處理的話，ASIC就無能為力了。ASIC的設計周期很長，通常需要二到三年才能設計出一個穩定運行的ASIC芯片。業務對轉發流程有影響，需要轉發程序適度調整來獲得高品質支持，ASIC在這方面表現出嚴重的不足。

　　第五代路由器在硬件體系結構上繼承了第四代路由器的成果，即仍然采用硬件轉發模式和交換網式結構，在關鍵的IP轉發和業務流程處理上采用了可編程的、專為IP網絡設計的網絡處理器技術，替代了原來的ASIC技術，通過軟件來控制處理流程。對于一些復雜的、標準的操作(如路由表查找算法、QoS的擁塞控制算法等)，采用硬件協處理器來提高處理性能，實現了軟件業務靈活性和高性能硬件轉發的有機結合。第五代路由器由于有了業務靈活性，因此可以把近些年發展起來的MPLS技術、VPN技術、QoS技術、流量工程技術、可控組播技術、用戶管理技術等諸多技術融合進來，成為擁有靈活業務能力的高性能網絡設備。

IP網發展趨勢

　　下一代IP網絡將采用IP網的核心技術(分組交換、不面向連接)，結合電信網的設計理念，建立一個更大、更快、更安全、可信任、為用戶提供靈活業務的可管理網絡，為運營商提供一個可以達到電信網服務質量保證的IP網，建立可贏利的商業模型。

　　第五代路由器將在下一代IP網的發展中發揮很好的作用。由于第五代路由器采用了有智能的網絡處理器(NP)，可以靈活地加進去很多功能，如對用戶的管理、對安全的管理等等。采用第五代路由器還可以提供嚴格的管理，能夠把不同的業務、用戶嚴格隔離，為IP網提供極高的安全保障。第五代路由器完全適應下一代IP網可管理、可運營的發展要求。

網絡廠商面臨的機遇和挑戰

　　我國IT產業雖然制造規模很大，但是擁有核心技術較少，產業利潤較低。下一代IP網絡的興起，對我國網絡廠商既是機會也是挑戰。我國網絡廠商應充分抓住這個機遇，積極發展具有基礎性、帶動性和高附加值的自有核心技術，盡快建立起自主的網絡研究、網絡處理器設計、軟件開發的完整體系，建立起自主的知識產權體系；擺脫發達國家利用市場和標準方面的優勢扼殺我們創新能力的困境，實現跨越式發展，從而大力提高我國信息產業的國際競爭力。

摘自《中國電子報》

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