網路多層交換讓路由器“智慧”起來(轉)[@more@]

　　當今世界，網路化程度越來越高，人與裝置之間的通訊方式日新月異、種類繁多。其中的一些通訊型別已經為大家所熟知，如IP語音（VoIP）、數字影像、組播、影片點播、對等檔案共享、遠端視訊會議等等。不過，所有這些應用都有一個共同的特點，即對網路頻寬的需求可以用“貪得無厭”一詞來形容。

　　從長遠來看，頻寬本身總是不夠用的。因此，網路基礎設施背後的智慧“裝置”，即交換機和路由器必須承擔起以智慧化的方式跟上頻寬需求腳步的艱難任務。像影片和數字X-光這樣的應用總是要求更大、更智慧化的“傳輸管道”，而VoIP應用則要求低延遲或響應時間以及一致的傳送速率。上世紀90年代中期，隨著傳統交換機的沒落，人們開始競相發展速度更快、智慧化程度更高的交換機和路由器。矽谷的一群天才們看到了這一市場機會，由此，在一種稱為“多層交換路由”新概念的基礎上發明了網路硬體及其相關的軟體。與當時僅基於軟體的路由器相比，這些新的“智慧”交換機/路由器能夠提供更快的速度和更短的延遲，同時能夠將多種網路裝置的功能結合在一起。

　　原來，當需要增加網路頻寬時，網路管理員往往透過對網路進行重新設計來避免路由器發生瓶頸。伺服器經常不透過路由器，重新安裝在離使用者更近的地方。在大型企業中，使用者通常被劃分為透過路由器實現互連的一些較小的網路（子網）。這種劃分通常是按照地域、執行的應用型別、需要的資料量和安全方面的因素來進行。例如，財務部門經常被全部佈置在自己的群組中，這樣做的原因在於為了有效地保護公司的財務記錄，而不是考慮到所使用的頻寬。而VoIP電話也經常被放置在自己的網路之中，其原因在於這樣可以繞過傳統路由器的瓶頸。

　　當計算機需要與自己本地網路之外的其他計算機進行通訊時，為了將資料包傳送到群組外面，它們必須先將資料包傳送到離自己最近的路由器。路由器提供公司與網際網路之間的連線和安全邊界，以及公司內部群組之間的連線（內部網）。

　　傳統的路由器只有在絕對必要時才使用，如透過廣域網連線遠端辦公室、連線到網際網路或隔離公司中具有高頻寬要求的群組。傳統的路由器很貴，現在仍是如此，而且與最初的設計相比並沒有重大的進展，使用的元件與一臺標準PC的類似，並使用多個介面卡執行專用的軟體。

　　與之相比，多層交換路由器將傳統路由器的所有功能集中在一個專用積體電路（ASIC）上。ASIC比傳統路由器的CPU便宜，而且通常分佈在多個網路埠上。現在，典型的交換機/路由器可能在一臺裝置中包括50個ASIC，可以支援數以百計的介面。另外，新的ASIC允許智慧交換機/路由器在所有的埠上以最快的速度轉發資料，而不管網路流量是什麼型別，可以說，它們是以實際介面速度（經常稱為線速）轉發資料。目前，市場上針對企業區域網（LAN）的新型交換機/路由器中可在單一個介面上以每秒鐘萬兆位的頻寬（OC-192）轉發資料。

　　走出舊時代，邁進交換新天地

　　由於使用一種集中式的架構，所以傳統路由器一般缺乏可擴充套件能力。對於傳統路由器，到達路由器的所有資料包必須被送到一個區域進行處理，這樣，您擁有的介面數量越多，系統的負載越重，從而造成資源的過度佔用。這大大限制了網路所提供的服務，如VoIP.

　　當一個使用集中式架構的路由器需要處理的流量超出自己的處理能力時，它就會開始丟棄資料包。而當網路應用或計算機收不到響應資訊時，它們會傳送更多的資料包，試圖恢復會話。這樣，情況變得更糟，因為很容易導致交叉會話過載。這種情況下，過載的路由器會根據應用、使用者的優先順序或網路目的/源地址有選擇性地丟棄資料包。很明顯，我們需要一種新的方法來滿足流量增長的要求。