【文章內(nèi)容簡介】 投資保護(hù)需求。 2. 產(chǎn)生的技術(shù)背景 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的核心處理部件隨著應(yīng)用需求的變化大致經(jīng)歷了 3個(gè)階段的發(fā)展過程： CPU ASIC（ Application Specific Integrated Circuit，特定用途集成電路） 網(wǎng)絡(luò)處理器 網(wǎng)絡(luò)處理器的出現(xiàn) 應(yīng)用需求： ?流量和用戶的指數(shù)級(jí)增長 ?動(dòng)態(tài)變化的復(fù)雜協(xié)議和功能 ?靈活的業(yè)務(wù)擴(kuò)展和演進(jìn)策略 GPP（ General Purpose Processor）通用目的處理器 特點(diǎn)：功能易擴(kuò)展、靈活性好、低成本 缺點(diǎn)：性能低、不適合處理高速網(wǎng)絡(luò)流量 ASIC（ Application Specific Integrated Circuit） 特點(diǎn)：高性能，硬件形式實(shí)現(xiàn)各種成熟的網(wǎng)絡(luò)功能 缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)周期長（ 18個(gè)月）、靈活性差、費(fèi)用高 FPGA（ Field Programmable Gate Array ） 特點(diǎn)：可以反復(fù)編程、擦除、在外圍電路不動(dòng)用軟件實(shí)現(xiàn)不同功能、一定程度上靈活地?cái)U(kuò)展業(yè)務(wù)處理類型。 缺點(diǎn)：受技術(shù)限制不成熟 ASIP（ Application Specific Instruction Processor） —— NP（ Network Processor） 特點(diǎn)：由若干微處理器和一些硬件協(xié)處理器組成，并行工作，通過軟件來控制處理流程。 針對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)，對(duì)于一些復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)操作采用硬件協(xié)處理器來提高處理性能。 可編程、可擴(kuò)展。實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)靈活性與高性能的有機(jī)結(jié)合。 2. 產(chǎn)生的技術(shù)背景 網(wǎng)絡(luò)處理器與 CPU CPU 具有一般化的體系結(jié)構(gòu)和指令集，以求支持復(fù)雜的運(yùn)算并容易添加新的功能。但處理速度一般相對(duì)較慢，可擴(kuò)展性差，很難滿足網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的需要。 網(wǎng)絡(luò) 處理器 專為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分組處理而開發(fā)，具有優(yōu)秀的體系結(jié)構(gòu)和指令集，因此它有比 CPU更好的處理性能，能夠滿足網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的需求。 網(wǎng)絡(luò)處理器與 ASIC ASIC 作為硬件集成電路，具有高速的處理能力。但編程能力有限，靈活性差。僅能支持有限的應(yīng)用和服務(wù)，很難滿足網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)多樣化的需求。研制周期長，成本高，市場存活時(shí)間短。 網(wǎng)絡(luò) 處理器 有專門的指令集和配套的軟件開發(fā)系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的編程能力，方便開發(fā)各種應(yīng)用，支持可擴(kuò)展的服務(wù)，能夠很好滿足網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)多樣化發(fā)展的趨勢。研制周期短，成本低，市場存活時(shí)間長。但依賴于軟件的運(yùn)行，因此，處理性能較 ASIC相對(duì)差一些。 3. 技術(shù)原理 基本結(jié)構(gòu) 3. 技術(shù)原理 片內(nèi)處理器 ：網(wǎng)絡(luò)處理器內(nèi)部包含多個(gè)片內(nèi)處理器，構(gòu)成多處理器系統(tǒng)。這些片內(nèi)處理器按照功能可以分為核心和轉(zhuǎn)發(fā)引擎兩種。 核心 ：用于系統(tǒng)管理維護(hù)和復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。 轉(zhuǎn)發(fā)引擎 ：提供的是快速的數(shù)據(jù)處理，提供分類調(diào)度等服務(wù)功能。它可能含有多個(gè)硬件線程，每個(gè)線程都有一套專門的硬件來存放程序運(yùn)行的上下文，可獲得線程切換的零開銷。 基本結(jié)構(gòu) 3. 技術(shù)原理 高速的 I/O接口單元 ：網(wǎng)絡(luò)處理器有豐富的網(wǎng)絡(luò) I/O接口單元，包括物理鏈路接口、交換接口、存儲(chǔ)器接口以及其他外部處理單元接口等。 內(nèi)部高速總線 ：多組處理器和 I/O接口單元通過內(nèi)部高速總線（一般為多總線結(jié)構(gòu)）連接在一起，組成優(yōu)化的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)，從而提供很強(qiáng)的硬件并行處理能力。 存儲(chǔ)器 ：包含多種不同性能的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的應(yīng)用目的。例如 Flash用于存放硬件啟動(dòng) /引導(dǎo)程序； SRAM存放路由表、隊(duì)列結(jié)構(gòu)等各種查詢表格；SDRAM作為緩沖區(qū)存放分組數(shù)據(jù)。 基本結(jié)構(gòu) ３ . 技術(shù)原理 專用指令集 ：片內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)引擎一般具有專用的精簡指令集，這些指令經(jīng)過針對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理的優(yōu)化，例如數(shù)據(jù)讀寫，狀態(tài)判斷，堆棧操作，哈希查找等。 專用組件（協(xié)處理器） ：要求高速處理（線速）的通用功能模塊可以用硬件來實(shí)現(xiàn)以提高性能。例如路由查找和數(shù)據(jù)加密等。 基本結(jié)構(gòu) 3. 技術(shù)原理 可編程性 ：網(wǎng)絡(luò)處理器的本質(zhì)在于其可編程性 ， 從而改變 ASIC靈活性差的缺點(diǎn) 。 這是通過提供界面友好而功能強(qiáng)大的編程 、 調(diào)試和性能評(píng)價(jià)等軟件環(huán)境實(shí)現(xiàn)的 。 并行處理 ：網(wǎng)絡(luò)處理器能夠?qū)崿F(xiàn)不同級(jí)別的并行處理 ，通過流水線實(shí)現(xiàn)指令級(jí)的并行 ， 通過硬件線程實(shí)現(xiàn)線程級(jí)的并行 ， 通過片內(nèi)處理器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)處理器級(jí)的并行 。 高速數(shù)據(jù)處理 ：網(wǎng)絡(luò)處理器需要具有線速處理能力 ， 以避免設(shè)備成為瓶頸 ， 它的硬件結(jié)構(gòu)為此提供了保證 。 技術(shù)特點(diǎn) 3. 技術(shù)原理 深層數(shù)據(jù)處理 ：也叫智能處理（ Intelligent Processing），就是根據(jù)不同的服務(wù)要求可對(duì)分組（幀）進(jìn)行不同深度的處理。例如路由查找只需要處理第三層（ IP頭部），分類需要處理到第四層（ TCP/UDP協(xié)議），而安全則需要處理到應(yīng)用層（分組攜帶的有效載荷）。 模塊化設(shè)計(jì) ：網(wǎng)絡(luò)處理器體系結(jié)構(gòu)的模塊化也包含不同的層次，硬件層面和軟件層面的模塊化。通過模塊化設(shè)計(jì)力圖在保持高性能的基礎(chǔ)上獲得很好的可擴(kuò)展性和靈活性，并能使設(shè)備廠商容易研發(fā)不同性能和不同特性的設(shè)備。 技術(shù)特點(diǎn) 3. 技術(shù)原理 可擴(kuò)展性 ：網(wǎng)絡(luò)處理器的可擴(kuò)展性同樣包括硬件可擴(kuò)展性和服務(wù)可擴(kuò)展性。前者指網(wǎng)絡(luò)處理器除了可以用來研制小型設(shè)備，還可以通過交換機(jī)構(gòu)的連接研制大型設(shè)備。后者是指可以在對(duì)原有軟件結(jié)構(gòu)做很小改動(dòng)的基礎(chǔ)上加入新的服務(wù)和功能。 技術(shù)特點(diǎn) 4. 應(yīng)用領(lǐng)域 * 入侵檢測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)加密、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、 Intra防火墻等安全控制，防御內(nèi)部和外部的惡意行為； * 進(jìn)行分組分類，識(shí)別關(guān)鍵業(yè)務(wù)流，提供優(yōu)先傳輸服務(wù)，實(shí)現(xiàn)用戶在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)上的各種管理策略，保證服務(wù)質(zhì)量 QoS； * 提供虛擬專用網(wǎng) VPN； * 流量工程； 在 LAN/企業(yè)網(wǎng)中 4. 應(yīng)用領(lǐng)域 主要是支持多種新型業(yè)務(wù)和多種網(wǎng)絡(luò)接入，并進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量控制，其中包括： * 分組分類、聚合和調(diào)度； * 實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)等級(jí)協(xié)議（ SLA）的服務(wù)質(zhì)量管理，提供帶寬和時(shí)延保證，支持動(dòng)態(tài)帶寬管理； * 提供 VPN； * 實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡； * 分解和裝配各種類型的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，執(zhí)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持多種傳輸媒體接入； * 安全與網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。 在廣域邊緣 /接入網(wǎng)絡(luò) 4. 應(yīng)用領(lǐng)域 在核心網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)處理器用在 OC48到 OC192甚至更高速率下實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合流的分類識(shí)別和轉(zhuǎn)發(fā)，支持服務(wù)質(zhì)量控制和流量工程，支持多協(xié)議標(biāo)號(hào)轉(zhuǎn)換（ MPLS）、區(qū)分服務(wù)（ DiffServ）等協(xié)議。 在廣域核心網(wǎng)絡(luò) 5. 產(chǎn)品現(xiàn)狀 ? IXP1200系列基本結(jié)構(gòu)為： 1個(gè)主頻最高可達(dá) 232MHz的處理核心 StrongARM、 6個(gè)RISC結(jié)構(gòu)的可編程微引擎（每個(gè)微引擎又包含 4個(gè)硬件線程）、 64位和最高 85MHz的 IX Bus、 32位的 SRAM接口單元（工作頻率為核心頻率的一半）、 64位的 SDRAM接口單元（工作頻率為核心頻率的一半）、 32位和最高66MHz的 PCI總線接口單元。 IXP1200通過 FBI接口單元和 IX Bus相連接。另外還有一套集成開發(fā)環(huán)境用于對(duì)微引擎作應(yīng)用開發(fā)，支持的語言有匯編和 C。 典型產(chǎn)品 5. 產(chǎn)品現(xiàn)狀 ? IXP2400和 IXP2800系列：它們除了增加了到交換結(jié)構(gòu)的接口外，基本上保持了原來的體系結(jié)構(gòu)，但性能有了很大提高。 IXP2400支持 ，具有 8個(gè) 600MHz的微引擎、600MHz的處理核心 Xscale，可外接 1塊 DDR DRAM和 2塊 QDR SRAM，支持標(biāo)準(zhǔn)的線卡 /交換接口標(biāo)準(zhǔn) SPI3或 CSIXL1。IXP2800支持 10Gbps應(yīng)用，具有 16個(gè) 、700MHz的處理核心 Xscale，可外接 3塊 RDRAM和 4塊 QDR SRAM，支持標(biāo)準(zhǔn)的線卡 /交換接口標(biāo)準(zhǔn) CSIXL1。 典型產(chǎn)品 5. 產(chǎn)品現(xiàn)狀 ? IBM公司的產(chǎn)品有 NP4GS1和 NP4GS3系列 ， 它們支持；