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• 分布式体系结构
• 路由转换处理器
• 交换创新
• 网络业务
• NetFlow业务
• 服务质量

自1995年推向市场以来，Cisco 7500系列作为高端、高性能的路由器在特性和性能方面得到了持续的发展，包括：

• 新中心处理器和接口处理器
  
• VIP分布式分组交换和业务
  
• 通过业务适配器进行的基于硬件的数据压缩和封装
  
• 交换技术的创新，如标记交换（Tag Switching）和Cisco特快转发（Cisco EXPress Forwarding CEF）
  
• QoS功能

新推出的Cisco 7500先进路由器（ARS）综合了新的硬件组件和软件特性，它所提供的整体系统性能是两年前推出的Cisco 7500的几倍。这些进步意味着该平台是那些要求严格的企业和服务供给商环境的理想之选。

本文对Cisco 7500 ARS的技术进行了简要的概述，重点描述了它的要害组件、系统要求和配置。以下内容从四个方面介绍了Cisco 7500 ARS：

• 分布式体系结构－－VIP分布式交换和业务，包括新的VIP2-50
  
• 路由转换处理器（RSP）－－包括RSP4
  
• 交换技术创新－－包括CEF和标记交换
  
• 网络业务－－考虑了业务适配器、NetFlow业务和QoS

分布式体系结构

分布式交换

Cisco 7500在1995年推出进有一个集中的体系结构。RSP执行使路由器正常工作所需的所有的任务。主要的任务有交换信息包、向信息包提供额外的业务（诸如封装、压缩、接入控制、QoS和流量记帐）、运行路由选择协议以保持交换能力以及处理其它系统维护功能，如网络治理。尽管单个RSP的性能容量很高，在当时足以满足系统的需求，但是计算和TCP/IP数据网络的呈指数增长，使单个RSP提供的性能容量远不能满足要求。

1996年初Cisco 7500引入了使用VIP的分布式体系结构。每一个VIP都有自己的处理器，能够交换IP信息包并提供一定的网络业务。当需要处理速度更高的网络连接和更多信息包时，这种方案能扩充Cisco 7500路由器整个系统的性能。RSP仍然是系统的控制者。它与网络上的其它路由器一起运行路由选择协议，收集交换信息，然后将信息下载到VIP，这样每一个VIP可以交换自己的IP信息包。

除了进行分组交换外，VIP还可以提供一套分布式IP网络业务，包括封装、压缩、接入控制、QoS和流量记帐（NetFlow）。VIP从RSP分流这些IP交换和业务功能后，RSP可以使所有CPU处理其它重要的任务，如路由选择、非IP业务，遂道贯穿（Tunneling）、网络治理以及其它业务。这样，与RSP必须交换通过系统的所有信息包的情况相比，现在同一个RSP可以得到几倍的CPU能力来完成这些任务。

VIP分布交换的软件要求很低，只需要Cisco IOS^TM 11.1(472)版本，而且硬件要求也不高，只需RSP处理器（RSP1，2或4）和VIP2-40。所有Cisco 7500平台与RSP 7000上都可提供这项功能。

VIP分布式交换是扩充系统性能的捷径，只要有可能就应该尽量实施。当一个RSP的CPU利用率很高，而且有大量IP业务需要交换时，使用VIP分布式交换可明显降低CPU在RSP上的使用率。

通用处理器2型号50（VIP2－50）

VIP2－50是VIP2家族中的新成员。它使用MIPS R5000处理器（与RSP4相同），有8MBSRAM和128MB DRAM。新增的内存容量使VIP2－50具有更高的排队功能和更大的存贮空间来处理大型路由选择表。快速的CPU处理能力和其它实施的改善使性能和带宽量得到大幅度改善。

VIP2－50支持现有的所有WAN和LAN端口适配器（PA），另外基于VIP2－50平台的还有SONET Packet接口处理器（POSIP）和信道化T3接口处理器（CT3IP）。VIP2－50的性能比VIP2－40提高了40％－50％。例如：VIP2－40能够以65Kpps交换信息包，而VIP2－50则可以100Kpps交换信息包，Cisco7513的总系统性能超过1Mpps。VIP2－50的软件要求很低，只需要Cisco IOS 11.1（14）CA版本。Cisco不计划在Cisco IOS 11.2或11.3版本上支持VIP2－50。

VIP2－50应该在VIP2－40需要增加分布式处理能力时使用。如当使用FE、HSSI、FDDI和ATM等高速端口适配器，非凡是当它们负载过重或与分布式业务或Qos业务一起使用时。

路由转换处理器

路由转换处理器型号4（RSP4）是于1997年新增到Cisco7500系列中的，这样RSP一共有三种型号－－RSP、RSP2和RSP4可作为新的或替代处理器用于三种型号的Cisco7500 ，而RSP1只能用于Cisco7500，RSP2只能用于7507和7513。RSP4可与RSP2或RSP4同时置于双处理器系统中（Cisco7500和7513），以支持高系统可用性（HAS）。

RSP4使用MIP的R5000处理器，它本身的频率是200MHz。RSP4的容量是RSP2的两倍（高达256MB），而且有更多的第一层和第二层缓存器通过减少内存接入时间来优化性能。所有这些改善使RSP4的CPU能力比RSP2和RSP1的高了几倍。

RSP4的软件要求不高，只需要Cisco IOS 11.1（9）CA或11.2（7）P版本。11.2F不支持RSP4。当需要使用大量CPU的任务负荷很高而且又不能分流给VIP时不应该使用RSP4。例如非IP业务、遂道贯穿、IBM联网。网络地址转换（MAT）和网络治理。RSP4也不应该与早期的接口处理器一起使用（如以太网接口处理器（EIP）、高速分布式数据接口处理器（FIP）、高速 串行接口处理器（HIP）、当需要增加交换性能时，这些都不支持分布式交换。

交换创新

Cisco Express Forwarding

CEF是适于IP信息包的非缓存交换模式。以前，Cisco路由器的所有交换模式（除ProcessSwitching）都是基于缓存器的。在基于缓存器的交换模式中，信息流的第一个信息包被送到处理级，在那里，它的目的地址对照路由选择表获得转发信息。然后建立一个带有相应的发送信息的路由缓存条目，这样，根据该路由缓存，同一个信息流后面的信息包就可以得到快速地发送。

基于高速缓存的方案对于大多数真实世界的网络来说绰绰有余。然而，当今Internet主干网业务的超大流量和不断变化的业务混合有时达到了路由缓存的极限。在这种情况下，路由器则要耗费比布满和重建路由缓存条目更多的CPU工作，另外，除了少数大公司主干网外，其它企业话务的流量没有Internet业务的流量大，业务也没有它的多样和复杂。

有了CEF后，发送信息库（FIB）代替了路由缓存条目，FIB是基于整个路由选择表的，然后下载给所有的VIP，以进行分布式交换。当CEF运行在RSP和VIP中时，才更新FIB，这样完全消除了路由缓存维护时的每一个信息流的花费，此外，由于没有缓存布满和重建的问题，网络性能因而不会受到业务混合的影响。

目前，CEF只面向提供给ISP客户的软件，到1998年第二个季度，所有客户的软件都将可以使用。

CEF的性能与具有稳定的路由缓存的Optimum Switching（最好的Optimun Switching）的相同。而且业务流量和业务的混合程度超出了Optimum Switching路由缓存的容量时，Optimum Switching的性能则开始下降，因为更多的CPU处理工作耗在了路由缓存的更新上，但是CEF却没有这种性能依靠缓存的作业。

标记交换（Tag Switching）

标记交换是一种新的IP交换方案，它给每个IP信息包加了一个标记。标记交换机（可以是路由器，也可以是ATM交换机）然后根据标记进行信息包交换，而不是根据始发IP的目的地址。IP地址和标记之间的映射维持是通过单独的标记分布协议（TDP）来实现的。

标记交换的主要优点是：

• IP－ATM综合－－通过ATM交换机上的TDP和IP路由选择协议，以及通过IP路由器和ATM交换机对标记承载的可读性信息的相互了解来获得。
  
• ATM上可扩充的Border Gateway协议4（BGP4）联网－通过降低BGP对等连接的复杂性来实现，因为ATM交换机现在与BGP是对等的。
  
• 灵活的流量治理－－通过使用标记为有同一个邻跳次的IP流提供不同的路由来实现；这一特性能够更好地控制网络不同部分的业务负载。
  
• 实现虚拟专用网（VPN）－－通过为不同的虚拟网提供不同的各套标记来实现。

标记交换将于1998年第二季度全面提供。Cisco还通过IETF MPLS举措积极推动标记的标准化。

网络业务

Cisco7500建立高性能网络所特有的网络业务实力包括压缩业务适配器（CSA），封装业务适配器（ESA），NetFlow业务以及Qos。

压缩业务适配器

CSA是基于硬件的数据压缩引擎，很象一个端口适配器（PA）。它置于一个VIP PA插槽内，在同一个VIP卡上向邻近PA插槽中的PA提供数据压缩业务。CSA提供的数据压缩和解压缩能力是基于软件的压缩的几倍，而且它完全与Cisco IOS基于软件的压缩兼容。CSA的软件要求不高，只需CiscoIOS11.1（6）CA版本或11.2（5）P版本，硬件是VIP2－40或VIP2－50。

封装业务适配器

ESA是基于硬件数据封装引擎，很象一个PA。它置于一个VIP PA插槽中，在同一个VIP卡上向邻近PA插槽中的PA提供数据封装业务。ESA提供的数据封装能力是基于软件封装的几倍，而且它完全与Cisco IOS基于软件的封兼装容。ESA的软件要求不高，只需CiscoIOS11.2（7）版本，硬件是VIP2－40。11.1版本不支持它，因此只有当CiscoIOS12版本出来后，它才与VIP2－50兼容。

NetFlow业务

这些业务指由路由器进行的NetFlow统计数据收集和输出（可以由RSP集中执行，亦可由VIP以分布式进行），以及运行在外接主机上的NetFlow应用收集并分析输出的数据。

数据网络操作的一个主要挑战是对所承载的网络业务缺乏了解。

NetFlow是满足这一需求的理想解决方案，它能根据客户的要求总结流量统计数据，而这些数据对网络治理、规化和发展都是非常宝贵的。

NetFlow分析话务"流"，"话务流"可以定义为IP地址、协议类型和Autonomous System(AS)号码。它可提供高度精细的分析，包括话务流的时长、信息包的尺寸，还有许多其它元素。

NetFlow应用目前包括NetFlow、FlowCollector和NetflowFlowAnalyzer，它们都行在UNIX平台上。FlowCollector接收来自路由器的NetFlow数据，并进行过虑、总结、集合和数据治理等功能。FlowAnalyzer提供图形用户界面（GUI）分析和显示来自FlowCollector的NetFlow数据。数据可以以多种集合方式观看，并配有不同的图形、分类和图表功能。

它通过CPU来收集、输出NetFlow统计数据，很显然，NetFlow数据流量取决于业务流量，对于主干部分流量负载很重的大规模网络来说，在网络边沿运行NetFlow更合适，这样主干路由器就不必将CPU耗费在输出大量NetFlow数据上。FlowCollector和FlowAnalyzer也应该置于离路由器近的地方，以减少NetFlow数据业务对整个网络负荷的影响。

服务质量

Cisco7500ARS有一套实施在VIP上的第三层Qos特性（用于最高水平的性能）。它包括分布式给定接入速率（Distributed Committed Access Rate DCAR），分布式加权公平排队（DWFQ），分布式加权随机早期检测（DWRED），和BGP策略传播（BGP Policy Propagation）。

DCAR进行信息包分类和速率限制功能。信息包分类指在IPv4报头的优先信息段中设置三种比特数，或设定一个内部类别ID，根据用户配置的标准（诸如媒体接入控制〖MAC〗地址、IP地址、协议类型等）区分信息包。速率限制指根据用户自行配置的基于IP报头的标准限制通过一个接口的平均输入或输出速率（bps）,包括IP优先比特和内部类别ID。

DCAR用来限制从进出于接口的业务中选择出的业务的速率或用于设定IP优先比特和或内部类别ID，为后继连网设备或接口的/进一步QoS作业作预备。DCAR是标准件，可根据业务类型硬性加一个限度，从而实现不同的客户群有不同的业务类型。目前 ，它只在提供给服务供给商的EFT版本中可用，到1998年第二季度，将全面普及。注重：要使用DCAR必须有分布式CEF。

DWFQ治理接口的输出队列，实现每话务流输出排队或基于类型（使用IP优先比特和或内部类别ID）的输出排队。对于基于类型的输出排队，加权可分配给输出队列以调整它们的输出带宽的相对份额。

DWFQ既可用来提供每话务流公平排队，这样流量很大的业务流不会占据输出带宽，而忽视低流量的业务流；亦可以用来提供有加权的每类型排队，这样每一个级别的业务可以配置一个输出带宽份额。对于后一种情况，DWFQ是一种标准件，可根据业务类型提供可保证的带宽分配，从而实现不同的客户群有不同的业务类型。目前，它只在提供给服务供给商的EFT版本中可用，到1998年第二季度，将全面普及。注重：要使用DWFQ必须有分布式CEF。

DWRED监控接口的输出队列，当超过配置的阈值时，它可随机丢弃信息包。随机丢弃的目的是让一些TCP话路响应信息包的丢失缩减它们的传输窗口，这样整个业务量可以有条理地下降，以保证不会发生拥塞。否则，当输出队列溢满时出现的无条理掉话会造成所有TCP话路同时缩减，之后又同时建立，从而使链路的利用率进一步下降，并4路同时缩减，之后又同时建立，从而使链路的利用率进一步下降，并出现毫无必要的再传输。

DWRED答应每一个来务类型（基于IP优先比特或内部类别ID）拥有自己独立配置的阈值，这样当链路拥塞时，低优先级的业务可以随机首先丢弃。DWRED是一个标准件，可根据业务类型加业务优先级别，从而实现不同的客群有不同的业务类型。目前，它只在提供给服务供给商的EFT版本中可用，到1998年第二季度，将全面普及。注重：要使用DWRED必须有分布式CEF。

BGP Policy Propagation根据CEF的FIB中承载的类别信息进行信息包分类（IP优先比特或内部类别ID设置）。FIB中的类别信息可以通过给出路由图配置命令和使用各种BGP属性以许多方式动态地加以设置。因此，BGP Policy Propagation主要是基于BGP的信息包分类，在多个AS连网的情况下，它大大简化了QoS配置和治理，BGP Policy Propagation与CEF一起提供。

为了使Qos和网络的性能达到最大，我们建议客户部署RSP4和1或VIP2 50型。