100G路由可以為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用帶什么新的應(yīng)用拓展?當(dāng)前100G路由器的發(fā)展?fàn)顩r如何?有什么成功的應(yīng)用?何時(shí)可以真正普及?

帶著上述問題,，《網(wǎng)絡(luò)世界》進(jìn)行了一次“100G路由探密”的技術(shù)調(diào)研活動(dòng)。在本次技術(shù)調(diào)研活動(dòng)中,，《網(wǎng)絡(luò)世界》對(duì)阿爾卡特朗訊,、博科,、思科、華為,、H3C,、瞻博網(wǎng)絡(luò)以及中興等國(guó)內(nèi)外知名的路由器廠商進(jìn)行了問題采訪。從技術(shù)性,、應(yīng)用性以及適用性三個(gè)方面,，對(duì)各大廠商目前已有的以及將要推出的100G路由器產(chǎn)品進(jìn)行一次綜合性的技術(shù)分析

100G的優(yōu)勢(shì)——百G路由器應(yīng)用分析

100G可以為我們帶來(lái)什么?這個(gè)問題很好解答：對(duì)于個(gè)人用戶來(lái)講，100G路由器的應(yīng)用可以使我們的上網(wǎng)帶寬提升10倍,，光纖入戶將不再是我們的夢(mèng)想,。對(duì)企業(yè)級(jí)用戶來(lái)講，100G路由器的應(yīng)用可以極大減輕用戶在網(wǎng)絡(luò)帶寬上的資金投入,。充裕的網(wǎng)絡(luò)帶寬將加速企業(yè)業(yè)務(wù)向云計(jì)算方向邁進(jìn)的步伐,。對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商來(lái)講，100G路由器的應(yīng)用可以讓運(yùn)營(yíng)商不增加布線就可提升10倍的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力,，100G鏈路的傳輸效率也會(huì)高于10條10G鏈路的聚合捆綁,。

由此可知，100G路由器對(duì)于所有路由器廠商而言,，是機(jī)遇也是挑戰(zhàn),。在思科發(fā)布的全球云指數(shù)預(yù)測(cè)報(bào)告中，已經(jīng)向我們明示了由于視頻,、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng),、云計(jì)算等新型業(yè)務(wù)的推動(dòng)，無(wú)論是電信運(yùn)營(yíng)商,、有線電視運(yùn)營(yíng)商,、內(nèi)容提供商還是企業(yè)用戶，IP網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展仍然是未來(lái)很長(zhǎng)期的投資重點(diǎn),，全球的IP流量整體趨勢(shì)上仍然會(huì)保持較高的增速,。流量的壓力、帶寬的需求必然會(huì)推動(dòng)100G路由技術(shù)的飛速發(fā)展,。在這種市場(chǎng)形式之下,，技術(shù)滯后將意味著被淘汰出局。因此,，路由器廠商在爭(zhēng)先宣傳或發(fā)布與100G路由器相關(guān)的技術(shù)或產(chǎn)品,。

100G的迷茫——百G路由技術(shù)分析

然而，目前100G路由器產(chǎn)品技術(shù)是否已然成熟了呢?在100G路由的時(shí)代,，我們是否還需要忍受IP與傳輸兩張網(wǎng)導(dǎo)致的路由計(jì)算,、網(wǎng)絡(luò)流量的規(guī)劃、調(diào)度以及收斂時(shí)間難以協(xié)調(diào)的煎熬?當(dāng)運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)客戶需要更加智能靈活地控制網(wǎng)絡(luò),，并且希望網(wǎng)絡(luò)本身提供增值服務(wù)能力時(shí),，路由器是否可以提供更加豐富和更靈活的服務(wù)能力?當(dāng)100G路由正式部署時(shí),，舊有的路由器可否進(jìn)行平滑升級(jí)?

帶著上述疑問，《網(wǎng)絡(luò)世界》對(duì)各大路由器廠商進(jìn)行了一次深入的技術(shù)調(diào)研,。在調(diào)研中,，廠商各抒己見：有的廠商宣傳自身的路由芯片技術(shù)，有的廠商力推自己的路由架構(gòu),，有的廠商在推廣端到端的解決方案,，還有的廠商在推廣路由與傳輸?shù)娜诤?hellip;…?？傮w上講,，要想實(shí)現(xiàn)100G路由的規(guī)模部署，起碼存在著接口,、芯片,、傳輸三道硬件上的難關(guān)，以及IPv4與IPv6互通這一軟件上的難題需要克服,。下面我們來(lái)看一下,，各大路由器廠商是如何向100G“平滑過渡”的。

 

平滑過渡的保障——廠商技術(shù)方案分析

“平滑過渡”這是本次100G路由器調(diào)研中廠商談?wù)擃l率最高的一個(gè)詞語(yǔ),。雖然,，IEEE在2010年6月發(fā)布了有關(guān)40G/100G以太網(wǎng)的IEEE 802.3ba標(biāo)準(zhǔn)，其它相關(guān)的光模塊及幀結(jié)構(gòu)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)業(yè)已就位,。但是目前還存在著諸多路由器向100G“平滑過渡”的問題,。

 

100G接口與100G平臺(tái)

路由器要想實(shí)現(xiàn)100G高密度部署的目標(biāo)，首先要克服的是100G接入的問題,。在調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn),，雖然目前很多廠商均推出了自己的100G路由接口模塊，但是目前100G路由接口模塊存在著物理尺寸大,、傳輸距離短,、可靠性不高等問題。

目前廠商采用的100G路由接口模塊基本均為CFP光模塊,，長(zhǎng)度為144.75mm，寬82mm寬,，高13.6mm,，模塊的電接口有148個(gè)插針，最大數(shù)據(jù)傳輸距離為10公里,。過大的物理尺寸必然會(huì)對(duì)高密度端口部署造成影響,，過多的接口插針使模塊的插拔壽命受到影響，10公里的數(shù)據(jù)傳輸距離難以滿足數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距傳輸?shù)男枨?。由此可知,，目?00G路由接口模塊技術(shù)僅解決了100G路由接口的有無(wú)問題,，但是還不具備很強(qiáng)的實(shí)用性。同時(shí),，目前路由芯片的處理性能也無(wú)法滿足過高密度100G路由端口的應(yīng)用,。

碩大的CFP光模塊

因此，在路由器接口模塊技術(shù)尚未完善之際,，路由芯片處理性能尚未顯著提升之前,，目前的100G路由器實(shí)際上，應(yīng)該稱之為向100G路由過渡的100G路由器平臺(tái)會(huì)更確切一些,。以H3C推出了100G平臺(tái)路由器這一產(chǎn)品為例：

在H3C的CR16000系列核心路由器中,，采用了創(chuàng)新的交叉間隔矩陣架構(gòu)，減少了數(shù)據(jù)信號(hào)在高速傳輸通道中的串?dāng)_和衰減,，可以實(shí)現(xiàn)單槽位720G無(wú)阻塞交換能力,，從而有效保障目前高密度10G或100G板卡的線速轉(zhuǎn)發(fā)。

通過支持10M路由表,、支持IPV4和IPV6雙協(xié)議棧,、支持多種路由協(xié)議。在滿足目前運(yùn)營(yíng)商IP骨干網(wǎng),、數(shù)據(jù)中心骨干互聯(lián)節(jié)點(diǎn)以及各種行業(yè)大型IP網(wǎng)絡(luò)的核心和匯聚位置路由應(yīng)用需求的同時(shí),，又可以通過后續(xù)升級(jí)交換網(wǎng)板的方式實(shí)現(xiàn)性能的持續(xù)提升。從而達(dá)到平滑向100G路由器過渡的效果,。

實(shí)際上,，這也是當(dāng)前各大路由器廠商都在采用的技術(shù)解決方案：在當(dāng)前，利用100G平臺(tái)路由器的高性能路由處理能力可以實(shí)現(xiàn)高密度萬(wàn)兆接入或進(jìn)行低密度100G路由轉(zhuǎn)發(fā),，從而有效緩解目前流量帶寬應(yīng)用需求的壓力,。在未來(lái)，100G接入端口及網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)完善后,，可以采用提升路由器處理性能,、增加100G路由接口密度的方式平滑向100G路由過渡。

Cisco CRS-3

 

路由芯片與路由架構(gòu)

路由器的轉(zhuǎn)發(fā)處理工作需要路由芯片來(lái)進(jìn)行承擔(dān),。高性能路由芯片是100G路由器成功應(yīng)用的保障,。當(dāng)前路由芯片技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r是什么樣的?阿爾卡特朗訊為我們提供了比較全面的分析：100G路由板卡的構(gòu)建有多種方式，可以采用多個(gè)10G,、20G或者40G等低速芯片組合,，也可以直接使用100G高速芯片。采用單芯片構(gòu)建的100G路由板卡可以在多個(gè)端口之間動(dòng)態(tài)共享資源,，單芯片構(gòu)建的板卡具有組合芯片構(gòu)建的板卡難以匹敵的優(yōu)勢(shì)：如非常細(xì)致的進(jìn)行負(fù)載均衡以避免由于資源未能共享而造成的數(shù)據(jù)處理問題,，提供簡(jiǎn)單的開發(fā)接口等。因此開發(fā)單個(gè)越來(lái)越快的路由器芯片是新一代100G路由平臺(tái)面臨的挑戰(zhàn)。

阿爾卡特朗訊400G FP3路由芯片組

目前,，各大主流的路由器廠商都在致力于研發(fā)自己的100G路由芯片,，路由芯片的處理能力也在穩(wěn)步的進(jìn)行提升之中。更強(qiáng)的單芯片處理能力,、更低的路由芯片能耗已經(jīng)成為了路由芯片技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì),。單芯片路由交換處理性能，也將成為考量路由器性能的一項(xiàng)新的技術(shù)指標(biāo),。

路由芯片組的處理性能在穩(wěn)步提升,，然而網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用流量需求同樣也在日益增長(zhǎng)。在與瞻博網(wǎng)絡(luò)公司的溝通采訪中,，我們了解到這樣一個(gè)信息：網(wǎng)絡(luò)流量增長(zhǎng)的速度已經(jīng)超過了摩爾定率,。這意味著，在今后的一段時(shí)間內(nèi),，路由芯片的處理能力發(fā)展進(jìn)程必將落后于網(wǎng)絡(luò)流量的應(yīng)用需求,。如此一來(lái)，必然將會(huì)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用帶來(lái)十分不良的影響,。

在提出問題的同時(shí),，瞻博網(wǎng)絡(luò)也提供出了一個(gè)革命性的變革方案：簡(jiǎn)化核心路由器業(yè)務(wù)功能，核心路由器僅負(fù)責(zé)高速承載和轉(zhuǎn)發(fā),。把業(yè)務(wù)功能都放在網(wǎng)絡(luò)的邊緣路由器之中,，通過降低核心設(shè)備的復(fù)雜性換取容量的增長(zhǎng)，從而有效的提升了網(wǎng)絡(luò)核心路由器的流量處理能力,。從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看,，這也的確是一項(xiàng)當(dāng)之無(wú)愧“革命性變革”。

從目前收集的廠商技術(shù)資料可以了解,，將路由器網(wǎng)絡(luò)核心簡(jiǎn)化成為超大容量的二層網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備,。將眾多核心路由集群的技術(shù)思路已得到眾多廠商的認(rèn)同。目前除瞻博網(wǎng)絡(luò)外,，華為,、中興也已經(jīng)有相類似的產(chǎn)品出來(lái)。

通過路由網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變革,，可以有效提升路由帶寬處理能力,，增加路由器接口密度，從而滿足了向100G路由平滑過渡的需求,。然而在實(shí)際應(yīng)用部署時(shí),，還需要對(duì)兼容性問題進(jìn)行關(guān)注。目前的路由器集群技術(shù)還沒有通用性的標(biāo)準(zhǔn),，不同廠商的核心路由器還無(wú)法在一個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)上進(jìn)行集成，因此在今后核心路由器的選型中,，還需要對(duì)路由器的集群擴(kuò)容能力進(jìn)行更深入的考量,。

100G路由的傳輸與融合

當(dāng)問及目前什么因素在制約著100G路由器的普及時(shí),，很多廠商不約而同的將矛頭指向了100G路由器的傳輸。目前100GE光模塊的初期傳輸距離僅實(shí)現(xiàn)了10公里,。而100GE接口首先是在長(zhǎng)途骨干核心平面應(yīng)用,，需要核心路由器和傳送系統(tǒng)的緊密配合。在傳輸網(wǎng)中,，POS接口技術(shù)從標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的角度到40Gbps已經(jīng)停止,。100G時(shí)代將以以太網(wǎng)和OTN(光傳輸網(wǎng)絡(luò)Optical Transport Network)為主，以太網(wǎng)/OTN封裝將替代POS,。在同時(shí)運(yùn)用GMPLS(通用多協(xié)議標(biāo)志交換協(xié)議Generalized Multiprotocol Label Switching)技術(shù)后,，可以使得IP和傳輸控制平面協(xié)同，達(dá)到有效解決路由的計(jì)算,、網(wǎng)絡(luò)流量的規(guī)劃和調(diào)度,、以及收斂保護(hù)的最優(yōu)化的目的。

在對(duì)廠商路由傳輸解決方案更進(jìn)一步分析后我們可以了解,，當(dāng)前存在著傳輸與融合兩種解決方案,。

華為為我們具體描述了路由器與傳輸設(shè)備互通建設(shè)端到端100G網(wǎng)絡(luò)的解決方案：通過華為OTN系列產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)1500公里超長(zhǎng)距離傳送,，配合大容量OTN交換,、智能 ASON(Automatically Switched Optical Network)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)WDM(Wavelength Division Multiplexing)傳送網(wǎng)絡(luò)持續(xù)向更大容量,、更靈活高效和高可靠的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn),。

中興通訊也已推出了全程100G承載網(wǎng)解決方案，實(shí)現(xiàn)從匯聚層到骨干層,、從傳輸層到IP層的超高速網(wǎng)絡(luò),，具有三款高端產(chǎn)品——集群路由器ZXR10 T8000、大容量交叉設(shè)備ZXONE 8000以及核心交換機(jī)ZXR10 8900E,。其中集群路由器ZXR10 T8000去年完成了EANTC的100G獨(dú)立測(cè)試,，可平滑升級(jí)支持100G端口線速轉(zhuǎn)發(fā)。

而思科更是提出了一個(gè)顛覆性的解決方案：路由設(shè)備與傳輸設(shè)備融合,，在路由器上同時(shí)集成傳輸和采光(IP over DWDM)這種兩種技術(shù),。從而取消傳輸設(shè)備，打破傳輸和路由器之間的瓶頸,，達(dá)到降低用戶設(shè)備投入,，減化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從根本上解決路由設(shè)備遠(yuǎn)距離傳輸問題,。

從目前收集到的技術(shù)資料分析,，目前100G路由器數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸問題依然存在，在短期內(nèi)100G數(shù)據(jù)長(zhǎng)距離傳輸還需要傳送網(wǎng)設(shè)備的介入。然而路由設(shè)備與傳輸設(shè)備融合是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的大趨勢(shì),，一但技術(shù)成熟,，必然會(huì)引發(fā)一場(chǎng)顛覆性的變革。

思科100G產(chǎn)品家族圖

 

IPv4與IPv6

當(dāng)前IPv4的地址已告枯竭,，IPv6的部署舉棋未定,，在100G路由器中對(duì)這個(gè)問題是如何應(yīng)對(duì)的?通過H3C CR16000上公布的IPv4向IPv6過渡技術(shù)我們可以了解目前主要是通過多種隧道技術(shù)和IPv4與IPv6雙協(xié)議棧的方式來(lái)解決IPv4向IPv6過渡問題。

在目前IPv4向IPv6過渡時(shí)期,，IPv4和IPv6雙協(xié)議棧技術(shù)應(yīng)用所占比例較高,，也有無(wú)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)數(shù)的協(xié)議在探討v4,、v6怎么去共存,。甚至思科還在路由與交換平臺(tái)上推出了名址分離網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(LISP)。這一協(xié)議能夠在IPv4隧道上自動(dòng)進(jìn)行IPv6的創(chuàng)建和修改工作,，支持快速建立雙棧配置,，從而可有效簡(jiǎn)化IPv6部署工作。

由此可以了解,，在100G路由器中,，盡可能的對(duì)過渡技術(shù)進(jìn)行支持，令用戶順利渡過IPv4向IPv6過渡期,，也是目前所有路由器廠商的一個(gè)期望,。

 

100G時(shí)代的變革

為了更便于用戶對(duì)100G路由器產(chǎn)品進(jìn)行了解，《網(wǎng)絡(luò)世界》評(píng)測(cè)實(shí)驗(yàn)室列舉了一部分100G路由器的重要評(píng)測(cè)項(xiàng)目,，并收集了目前主流100G路由器廠商的技術(shù)資料,，進(jìn)行了一次技術(shù)對(duì)比。希望通過這樣的對(duì)比可以使用戶對(duì)不同廠商的100G路由器產(chǎn)品有一個(gè)較清晰的了解,。

在路由器產(chǎn)品型號(hào)中,，我們選擇了各廠商100G路由器中的最高端產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)對(duì)比。

在技術(shù)指標(biāo)對(duì)比項(xiàng)目上,，我們選擇了交換容量,、包轉(zhuǎn)發(fā)率、業(yè)務(wù)槽位,、單板接口數(shù)以及100G接口模塊類型和支持光纖類型這些個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行對(duì)比,。

在對(duì)比中我們發(fā)現(xiàn)，大交換容量,、高包轉(zhuǎn)發(fā)率依然是路由器發(fā)展的趨勢(shì),，各廠商的路由器性能指標(biāo)競(jìng)賽將會(huì)作為一個(gè)永久話題而長(zhǎng)期存在。通過路由表容量技術(shù)指標(biāo)對(duì)比我們發(fā)現(xiàn),，大路由表容量是100G路由的另一個(gè)技術(shù)趨勢(shì),，隨著IPv4向IPv6地址協(xié)議的轉(zhuǎn)換,，需要路由器具有更高的路由表容量來(lái)進(jìn)行支持，然而大路由表必然會(huì)影響路由器的轉(zhuǎn)發(fā)性能,，在這個(gè)問題上如何進(jìn)行平衡,、取舍,，是路由器技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)所在,。

在100G接口上，廠商基本只有CFP光纖接口模塊這一種選擇,，由此帶來(lái)的是最高2口的單板接入密度及最遠(yuǎn)10公里的數(shù)據(jù)傳輸距離,。低端口密度及遠(yuǎn)距數(shù)據(jù)傳輸問題，在新技術(shù)出臺(tái)之前依然無(wú)法解決,。

 

迫切的100G應(yīng)用需求

不久前,，全球最大CDN服務(wù)商美國(guó)Akamai公司4日公布數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)大陸寬帶平均網(wǎng)速1.4M 全球排名第90位,。無(wú)論是視頻,、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新型業(yè)務(wù)均需要網(wǎng)絡(luò)帶寬的支持,，而過低的網(wǎng)絡(luò)帶寬正在限制著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展,。在國(guó)內(nèi)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬應(yīng)用的需求十分迫切,。然而,，根據(jù)受訪廠商最保守估計(jì)，100G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模應(yīng)用也要在2年以后才能實(shí)現(xiàn),。

現(xiàn)如今,，國(guó)內(nèi)的運(yùn)營(yíng)商們是如何改善國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用情況的呢?當(dāng)我們向各家路由器廠商了解目前國(guó)內(nèi)100G路由器應(yīng)用情況時(shí)，各廠商均表示目前正在進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試,，目前還不便于對(duì)外公布,。目前，我們也很難通過其它渠道了解當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)布署情況,。與之形成鮮明對(duì)比的是在國(guó)外,，有很多企業(yè)、大學(xué)及科研機(jī)構(gòu)正在獨(dú)立搭建自身的100G路由網(wǎng)絡(luò),。由此可見,，國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的公開性令人擔(dān)憂!在100G路由技術(shù)正在蓬勃發(fā)展的今天，我們的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用帶寬將有什么樣的提升?當(dāng)我們步入后100G時(shí)代時(shí),，國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用會(huì)有什么新的發(fā)展變革?我們將拭目以待!