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为什么需要路由矩阵？
在互联网业务发展初期，运营商及服务供应商通常并没有指望他们购买的互联网设备能够使用两到三年以上。与运营商在传统基础设施上数十亿美元投资相比，在互联网领域里任何金额的投资都显得微不足道。IP投资曾被视为一种纯粹的战术投资。
但近两年间，互联网协议（IP）渗入到了服务供应商运营的方方面面，从传统话音网络、到ATM/帧中继上的业务连接、直到“视频到家庭”等新兴业务。投资不再是战术问题，而是服务供应商业务运营的根本战略。唯一保持不变的是IP流量的增长速度，IP流量仍继续保持在每年增长一倍的速度。所以，现在服务供应商面临的问题是，董事或股东不会同意对生命周期只有两到三年的IP基础设施进行巨额投资，因为网络发展太快。
对设备提供商来说，其挑战是构建能够满足“运营商级”投资周期要求的产品——该投资周期通常是五年或更长时间——同时使其产品可应对网络带宽每年翻一番的挑战。业界最高端的核心路由器在过去几年里很好地满足了运营商在投资周期目标上的要求，同时使网络很好地运行。
但今天，一些大型运营商发现单一路由器的容量，如640Gb，已不足以处理亚洲最大的几个城市所产生的流量总量，或者不足以支持2005年或未来的预期流量增长。这种状况在东京、汉城及中国香港等城市尤其显著。在这些地区，无论是企业还是个人客户，都广泛部署了高速宽带和光纤业务。
显然，在迅速增长的网络流量面前，核心路由器的发展方向必须改变思路了。如果简单推出一款容量更大的路由器去替代现有的设备，这不是一个好办法，因为新的也很快被淘汰，巨大投资让运营商利润受损。
另外，从技术的角度来看，在单一机箱里不断地增加其处理能力是有其局限性的。在一定的空间里，ASIC芯片越刻越细，门阵列数越来越大，无限地在单个机箱里增大容量的难度就会越来越大，即使有最顶级的技术手段使芯片的密度达到极高，但相应地其成本也会很高，因而不经济；从电源角度来看，路由器端口密度越来越大，处理速度越来越快，耗电量也就成倍增长，在一个单一的机箱里无法承受如此无限上升的电耗。
所以，目前的共识是，将来的路由器发展不会在单机箱里无限增大容量，而是朝着多机架方向发展。未来的核心路由器一定是采用多机架体系结构，即路由矩阵。
当然，这里面牵涉到一个问题，把多个路由器逻辑上看成一个单一的路由器，它能不能像一个独立的真正的路由器那样工作？多机箱内部能否保证无阻塞的交换？这个问题早已从理论上得到了解决，并且在现实里也是一个有保证的技术。
路由矩阵什么样？
Juniper网络公司于2004年12月推出了TX Matrix。这是世界上首台可商用的路由矩阵平台。我们以它为例，介绍一下路由矩阵的技术特点。
TX Matrix平台将四台核心路由器即T640结合在一起，组成了所谓的路由矩阵，该产品扩展了现有T640路由器的容量，使服务供应商能够将其现有网络的路由器容量从640千兆位扩展到2.5兆兆位——实现了四倍的容量增长。这是通过连接4个T-640路由器的交换架来实现的。通过这种方法将系统合并在一起，可将处理能力和路由容量集成到一个实体中，该实体将作为一个单一系统来运行和管理。
Juniper的路由矩阵由三个主要部份组成（见图1）： （图片） ◆ 4个T640路由节点。每一个都为路由矩阵提供了网络接口，并且作出分布式包转发的决定。
◆ 一个矩阵平台TX Matrix。它为路由矩阵执行路由协议、保持系统状态，并且提供了交换架构的核心。该交换架构使每一个T640路由节点互相连在一起。
◆ 一套线缆。它将数据和每个机架的控制面连在一起，成为一个统一的路由矩阵。
路由矩阵用在哪儿？
简单的核心路由扩展是最常见的短期应用，其附加优势是使网络运营商能够同时去掉纵向的各层。高效的核心路由扩展依然是服务提供商的首要需求，在某些程度上，宽带用户数量不断增多也推动了这一需求的增长。城域以太网的部署和不断增长的IP网络商务应用，也对网络边缘提出了更多的需求，进而对核心带宽和接口密度提出了更高的要求。
传统路由器无法使用“后端带宽”来互连核心网中的路由器。另外，由于核心网中网状互连的增加，使接口插槽被用尽，这种成本昂贵且效率低下的做法导致了额外增加机箱的模式很快被摒弃。
随着客户不断使用这个路由矩阵平台来进行扩展，我们可以减少需要配置、设置和维护的路由器的数量，从而使去掉路由器层变得可行。服务提供商通常已经在中心办公室安装了两个、有时甚至是三个路由器层。他们在最顶层安装的是核心路由器，在中间层也许有数台汇集路由器与核心路由器上连，同时向下又与更低一层的边缘汇集路由器相连。路由矩阵平台使客户能够根据各种不同的需求去掉部分层，在不影响稳定性和故障恢复功能的情况下使系统配置达到最优化，客户可以以更少的纵向的路由器数量来保持横向节点的冗余。
另外一个主要应用是加快网络融合。路由矩阵平台可支持我们进行特性全面的扩展，并确保实现低延时和低抖动，这对于在不影响性能的情况下支持话音、ATM和帧中继应用至关重要。
将多个网络融合到IP/MPLS协议核心中，是实现业界创新计划的主要推动因素，这个业界创新计划旨在使网络运营商向客户提供专网的高性能、高安全性、高服务质量，以及公共互联网的覆盖范围。在网络运营商构建通用骨干网时，路由矩阵平台这样的产品将会成为许多网络的核心。
由于世界上第一台可商用的路由矩阵平台TX Matrix去年年底刚刚由Juniper推出，所以目前还没有开始大规模应用。但是由于TX Matrix的核心操作系统JUNOS已经运行在全球600多个网络中，而且在某些网络中运行时间已经超过6年，所以这将加快TX Matrix平台的部署。
展望未来的路由矩阵发展，可能会有两个方向。在平台领域，将继续在最小的空间内增加密度，并将继续致力于保护客户的投资；另外，由于芯片组的选择和创建新的交换架构，将以互连的方式支持更多的路由器。
5/4/2005
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