采用高維路由節(jié)點(diǎn)構(gòu)建直連式可擴(kuò)展路由器

張文龍

摘 要：當(dāng)前，路由器的研究比較熱門，但最主要集中在可拓展路由器上?？赏卣孤酚善靼ê芏喾N，但是應(yīng)用最廣，最核心的部分還是直連式可擴(kuò)展路由器。當(dāng)前，直連式可擴(kuò)展路由器存在一些弊端，比如：網(wǎng)絡(luò)直徑的增長(zhǎng)速度較快，但是在而等分帶寬方面卻呈下坡趨勢(shì)。造成這種現(xiàn)象的原因是在研究中使用了低維路由節(jié)點(diǎn)的手段。鑒于此，本文將從高維路由節(jié)點(diǎn)的視角出發(fā)，來(lái)完成直連式可擴(kuò)展路由器的組建。采用此研究方法可以看出，在構(gòu)建路由節(jié)點(diǎn)的維時(shí)，不僅要考慮交換的容量，同時(shí)還要將分組延時(shí)考慮到內(nèi)。為了符合分組延時(shí)的要求，路由器要想獲得最大限度的交換容量，就需要讓維達(dá)到高值。

關(guān)鍵詞：高維路；節(jié)點(diǎn)；構(gòu)建；直連式可擴(kuò)展路由器

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日新月異，發(fā)展越來(lái)越快，因此路由器的技術(shù)也發(fā)展越來(lái)越快。目前，路由器的交換容量面臨著巨大的挑戰(zhàn)，其讓不斷增加自己的交換容量，這是因?yàn)镮nternet中的許多技術(shù)都在快速發(fā)展，這些技術(shù)的發(fā)展促使路由器提高自己的交換容量。這些技術(shù)主要包括：分布式計(jì)算、多媒體數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)前，TBPS是路由器所處的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，但是CRS系列路由器比較先進(jìn)，具有一定的代表性。有關(guān)方面聲稱，其可以達(dá)到322TBPS的交換容量。許多廠家和單位都在致力于拓展路由器容量的研究，比如：Juniper和華為。筆者主要分析目前一些路由器的焦點(diǎn)問(wèn)題。

1 相關(guān)工作

Internet中的最主要設(shè)備就是核心路由器，當(dāng)前研究人員的焦點(diǎn)主要集中在交換容量上。要想增加交換的容量，可拓展路由器是優(yōu)選。可拓展路由器的核心部件就是可擴(kuò)展互連結(jié)構(gòu)，其可以被劃分為兩個(gè)部分，分別是：直連結(jié)構(gòu)與非直連結(jié)構(gòu)。

可拓展路由器的性能主要受其互連結(jié)構(gòu)的決定。為了拓展互連結(jié)構(gòu)。工作人員Kim和Dally想出了將路由節(jié)點(diǎn)總數(shù)提高的方法。目前，研究人員使用將節(jié)點(diǎn)的維增加的方式。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：不僅能夠?qū)⒎纸M延時(shí)有效的降低，更可以減少造價(jià)和消耗。此外，Cray公司也在這方面有所突破，其使用了和Kim 和Dally相似的辦法來(lái)組建互連結(jié)構(gòu)。當(dāng)分組長(zhǎng)度處于8～72B這個(gè)范圍時(shí)，此方法可以實(shí)現(xiàn)較低分組延時(shí)以及很低丟包率的數(shù)據(jù)交換。此外，為了使用3D-torus來(lái)完成直連式可擴(kuò)展路由器，AVICI公司發(fā)明了TSR。

盡管關(guān)于這方面的研究很多，但是很多方面還沒(méi)有觸及到。本文主要以直連式可拓展路由器為研究的對(duì)象，對(duì)其節(jié)點(diǎn)的維和交換容量以及分組延時(shí)的關(guān)系進(jìn)行探討。通過(guò)一系列的研究，筆者發(fā)現(xiàn)：交換容量和分組延時(shí)二者共同決定了節(jié)點(diǎn)的維。在某一個(gè)界大于分組延時(shí)的情況下，維和交換容量的大小是成正比的，也就是說(shuō)交換容量越大，維也就越高。

2 用到的相關(guān)概念和構(gòu)建的思想

2.1 用到的相關(guān)概念

研究中用到的概念有：G R=（V，E）；路由的節(jié)點(diǎn)vi外面的接口的數(shù)目用P（vi）表示。而內(nèi)部的接口數(shù)目則用q（vi）表示；G R中的一個(gè)重要的因素就是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)展示了數(shù)據(jù)鏈路和路由節(jié)點(diǎn)的關(guān)系。只要將拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定，那么其他的一些因素也就確定了，比如：節(jié)點(diǎn)數(shù)、維、鏈路數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)的直徑，這樣性能也就基本上確定了。交換容量和分組延時(shí)一般受等分帶寬和網(wǎng)絡(luò)直徑的影響。

2.2 構(gòu)建的思想

傳統(tǒng)的構(gòu)建思想是：P（vi）=1且a=1，即僅僅有一個(gè)對(duì)外接口，一條鏈路。但是，使用高維路由節(jié)點(diǎn)后，傳統(tǒng)的構(gòu)建思想就會(huì)被打破，在組建路由器時(shí)會(huì)考慮到：P（vi）>1或者是a>1。在組建直連式可擴(kuò)展路由器的時(shí)候，可以使用將節(jié)點(diǎn)數(shù)目增加的發(fā)生，但是也要注意將節(jié)點(diǎn)的交換能力考慮在內(nèi)。

3 性能的研究

在直連式可擴(kuò)展路由器中，單一的路由功能可以讓節(jié)點(diǎn)來(lái)完成。路由功能和單機(jī)的交換功能差不多吻合。

3.1 交換容量

G R中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有著一樣的結(jié)構(gòu)，同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)全部的內(nèi)部鏈路和外部接口都是雙向的。由此可以將任意的節(jié)點(diǎn)的鏈路容量和流量作為研究對(duì)象。要讓每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都處于穩(wěn)定的狀態(tài)，就需要滿足：

如果：B`=CB，那么：

3.2 分組延時(shí)

直觀上，只要保證拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同的前提下，只要鏈路的寬度增加，那么等分寬帶就會(huì)隨之增加。因此，交換容量會(huì)隨之增加。但是，實(shí)際的情況并不是這樣的，這是因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的負(fù)載也會(huì)增加，節(jié)點(diǎn)的延時(shí)會(huì)增大?？梢?jiàn)，并不是增加a，性能就會(huì)隨之提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

筆者從高維路由節(jié)點(diǎn)的視角出發(fā)，來(lái)完成直連式可擴(kuò)展路由器的組建。在此過(guò)程中，不僅考慮了交換的容量，而且考慮了分組延時(shí)。因此，路由器要想獲得最大限度的交換容量，就需要讓維達(dá)到高值。

[參考文獻(xiàn)]

[1]楊光輝，昊建平，趙有健，等.針對(duì)可擴(kuò)展交換網(wǎng)絡(luò)的頑健性評(píng)價(jià)方法[J].通信學(xué)報(bào).2012（05）.

[2]楊光輝，昊建平，趙有健，等.針對(duì)可擴(kuò)展交換網(wǎng)絡(luò)的頑健性評(píng)價(jià)方法[J].通信學(xué)報(bào).2012（05）.