采用高維路由節點構建直連式可擴展路由器

張文龍

摘 要：當前，路由器的研究比較熱門，但最主要集中在可拓展路由器上。可拓展路由器包括很多種，但是應用最廣，最核心的部分還是直連式可擴展路由器。當前，直連式可擴展路由器存在一些弊端，比如：網絡直徑的增長速度較快，但是在而等分帶寬方面卻呈下坡趨勢。造成這種現象的原因是在研究中使用了低維路由節點的手段。鑒于此，本文將從高維路由節點的視角出發，來完成直連式可擴展路由器的組建。采用此研究方法可以看出，在構建路由節點的維時，不僅要考慮交換的容量，同時還要將分組延時考慮到內。為了符合分組延時的要求，路由器要想獲得最大限度的交換容量，就需要讓維達到高值。

關鍵詞：高維路；節點；構建；直連式可擴展路由器

互聯網技術日新月異，發展越來越快，因此路由器的技術也發展越來越快。目前，路由器的交換容量面臨著巨大的挑戰，其讓不斷增加自己的交換容量，這是因為Internet中的許多技術都在快速發展，這些技術的發展促使路由器提高自己的交換容量。這些技術主要包括：分布式計算、多媒體數據傳輸。當前，TBPS是路由器所處的發展狀態，但是CRS系列路由器比較先進，具有一定的代表性。有關方面聲稱，其可以達到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問題。

1 相關工作

Internet中的最主要設備就是核心路由器，當前研究人員的焦點主要集中在交換容量上。要想增加交換的容量，可拓展路由器是優選。可拓展路由器的核心部件就是可擴展互連結構，其可以被劃分為兩個部分，分別是：直連結構與非直連結構。

可拓展路由器的性能主要受其互連結構的決定。為了拓展互連結構。工作人員Kim和Dally想出了將路由節點總數提高的方法。目前，研究人員使用將節點的維增加的方式。這種方式的優點是：不僅能夠將分組延時有效的降低，更可以減少造價和消耗。此外，Cray公司也在這方面有所突破，其使用了和Kim 和Dally相似的辦法來組建互連結構。當分組長度處于8～72B這個范圍時，此方法可以實現較低分組延時以及很低丟包率的數據交換。此外，為了使用3D-torus來完成直連式可擴展路由器，AVICI公司發明了TSR。

盡管關于這方面的研究很多，但是很多方面還沒有觸及到。本文主要以直連式可拓展路由器為研究的對象，對其節點的維和交換容量以及分組延時的關系進行探討。通過一系列的研究，筆者發現：交換容量和分組延時二者共同決定了節點的維。在某一個界大于分組延時的情況下，維和交換容量的大小是成正比的，也就是說交換容量越大，維也就越高。

2 用到的相關概念和構建的思想

2.1 用到的相關概念

研究中用到的概念有：G R=（V，E）；路由的節點vi外面的接口的數目用P（vi）表示。而內部的接口數目則用q（vi）表示；G R中的一個重要的因素就是拓撲結構，拓撲結構展示了數據鏈路和路由節點的關系。只要將拓撲結構確定，那么其他的一些因素也就確定了，比如：節點數、維、鏈路數以及網絡的直徑，這樣性能也就基本上確定了。交換容量和分組延時一般受等分帶寬和網絡直徑的影響。

2.2 構建的思想

傳統的構建思想是：P（vi）=1且a=1，即僅僅有一個對外接口，一條鏈路。但是，使用高維路由節點后，傳統的構建思想就會被打破，在組建路由器時會考慮到：P（vi）>1或者是a>1。在組建直連式可擴展路由器的時候，可以使用將節點數目增加的發生，但是也要注意將節點的交換能力考慮在內。

3 性能的研究

在直連式可擴展路由器中，單一的路由功能可以讓節點來完成。路由功能和單機的交換功能差不多吻合。

3.1 交換容量

G R中的每一個節點都有著一樣的結構，同時系統內全部的內部鏈路和外部接口都是雙向的。由此可以將任意的節點的鏈路容量和流量作為研究對象。要讓每一個節點都處于穩定的狀態，就需要滿足：

如果：B`=CB，那么：

3.2 分組延時

直觀上，只要保證拓撲結構相同的前提下，只要鏈路的寬度增加，那么等分寬帶就會隨之增加。因此，交換容量會隨之增加。但是，實際的情況并不是這樣的，這是因為節點的負載也會增加，節點的延時會增大。可見，并不是增加a，性能就會隨之提高。

4 結束語

筆者從高維路由節點的視角出發，來完成直連式可擴展路由器的組建。在此過程中，不僅考慮了交換的容量，而且考慮了分組延時。因此，路由器要想獲得最大限度的交換容量，就需要讓維達到高值。

[參考文獻]

[1]楊光輝，昊建平，趙有健，等.針對可擴展交換網絡的頑健性評價方法[J].通信學報.2012（05）.

[2]楊光輝，昊建平，趙有健，等.針對可擴展交換網絡的頑健性評價方法[J].通信學報.2012（05）.