Единая, интеллектуальная, быстродействующая сеть

Стремительное, повсеместное распространение Интернет породило потребность в наращивании пропускной способности сетей, причем как на абонентском уровне, так и в масштабах сетевой инфраструктуры в целом. Осваивая новые сетевые технологии и услуги, предприятия и организации стараются сохранить хотя бы некоторые элементы уже имеющейся у них инфраструктуры. Объединение сетей в единое целое предполагает дифференциацию сетевых услуг как по категориям, так и по качеству. Одновременно такие факторы, как приоритет передачи голосовых и видеоданных перед трафиком по Интернет-протоколу (IP), необходимость обеспечения безопасности открытых сетевых коммуникаций и регулирования использования этих и других дополнительных услуг, требуют повышенной «интеллектуальности» всей инфраструктуры Интернет.

Перед производителями сетевых комплексов встает задача по разработке систем, способных предоставлять качественно новые услуги, при обязательной совместимости с ныне существующей инфраструктурой. Сетевые системы нового поколения должны обладать такими новыми возможностями, как обеспечение качества обслуживания (Quality of Service, QoS), пакетная передача данных по синхронным оптическим сетям (Packet over Sonet, POS), многопротокольная коммутация по меткам (Multi-Protocol Label Switching, MPLS), многоадресная передача данных по IP-протоколу (IP Multicast). Кроме того, сроки установки таких новых платформ должны опережать темпы развертывания сетей прежних поколений.

Разрабатывая высокоскоростные, качественные коммутационные решения для сетей, производители сетевых комплексов традиционно ориентировались на применение специализированных интегральных схем, изготавливаемых на заказ (ASIC). Но по мере усложнения системных требований и с возникновением необходимости обслуживать разнообразные сетевые протоколы методика системной разработки на базе интегральных схем ASIC теряла свою привлекательность из-за чрезмерного удорожания, недостаточной гибкости и слишком продолжительных сроков ввода таких систем в эксплуатацию.

Взаимно противоречащие требования по расширению интеллектуальных возможностей управления полосой пропускания, поддержке множества протоколов и ускорению процесса разработки вызвали к жизни новые сетевые компоненты, основанные на кремниевых технологиях. Однако их применение предполагает наличие такой проектно-конструкторской методики, которая позволила бы разработчикам сосредоточиться на задачах системного уровня. Решение, способное удовлетворить современные системные требования инфраструктуры Интернет, лежит, по всей видимости, в плоскости применения целевых компонентов, каждый из которых предназначен для работы по определенному протоколу, в сочетании с высокопроизводительными сетевыми процессорами. Представляем архитектуру Internet Exchange (IX)Платформа, устраняющая вышеупомянутые противоречия в потребностях изготовителей сетевых комплексов, разработана корпорацией Intel. Ее новая архитектура Internet Exchange (IX) предоставляет разработчикам широкий спектр сетевых решений на основе тесно взаимосвязанных системных компонентов.

Архитектура Internet Exchange служит основой для: быстрого внедрения новых сетевых технологий; дифференцированного подхода к разработке сетевых комплексов; обеспечения возможности наращивания производительности по мере необходимости; снижения совокупной стоимости владения.

Архитектура Internet Exchange - это новый уровень интеграции, производительности и программируемости сетевых систем. Она создает на много лет вперед надежную основу для разработки самых разнообразных сетевых устройств - от маршрутизаторов для локальных сетей (LAN) уровня предприятия до коммутаторов территориально распределенных сетей (WAN) и многофункциональных маршрутизаторов, обеспечивающих сетевой доступ.

Архитектура Internet Exchange включает в себя следующие компоненты:

Многолетние усилия ведущих разработчиков сетевых компонентов на основе кремниевых технологий вылились в разнообразие решений, обеспечивающих чрезвычайную широту выбора. Реальная заслуга создателей архитектуры IX состоит в том, что они собрали эти разрозненные компоненты воедино, разработав комплексную, надежную платформу, способную служить основой для многообразных сетевых решений.

Модель архитектуры IXОт заказных интегральных схем к готовым компонентам
Практически перед всеми разработчиками комплексных сетевых решений встает сегодня дилемма: заказывать сетевые компоненты или же приобретать готовые? Выбор зависит от двух взаимно противоречащих факторов: совместимости с общепринятыми стандартами и дифференциации системы в зависимости от конкретных потребностей клиента. Что касается сопряжения физического уровня, который в сетевой модели OSI 7 назван первым уровнем, то для обеспечения совместимости с общепринятыми стандартами достаточно готовых компонентов. До последнего времени дифференциация систем, как правило, обеспечивалась на втором-четвертом уровнях путем использования заказных специализированных интегральных схем (ASIC).

Теперь же стандартные структурные компоненты выполняют многие функции, прежде отводившиеся интегральным схемам ASIC. Принципиальное отличие архитектуры IX состоит в том, что благодаря ей стало возможным применение стандартных компонентов на всех уровнях модели OSI - от первого до четвертого включительно. Это относится и к достаточно сложным решениям, обеспечивающим совместимость с новейшими спецификациями и протоколами IEEE и IETF. Такие структурные компоненты архитектуры IX функционально подразделяются на четыре категории: компоненты физического уровня, форматирующие и коммутирующие устройства и, наконец, сетевой процессор.

Физическое сопряжение с локальными (LAN) или территориально распределенными (WAN) сетями обеспечивают устройства серии LXT. От аналогичных устройств, выпускавшихся компанией Level OneTM и ранее, эти компоненты отличаются более высокой степенью интеграции, низкой энергоемкостью и, конечно же, повышенной производительностью. Так, например, оконечные приемопередатчики модулирующих сигналов серии LXT обладают поистине выдающимися показателями скорости передачи и значительным резервом возможностей в отношении таких критически важных параметров, как смягчение искажений сигнала, противодействие внутренним нарушениям синхронизации, обеспечение совместимости шаблонов импульсной маски. Уже завоевавшие широкое признание физические компоненты серии LXT для сетей стандарта Fast Ethernet не имеют аналогов по своей способности подавления блуждающих отклонений. Ввиду растущего спроса на симметричную полосу пропускания линий, обеспечивающих доступ к Интернет домашним пользователям, малым и средним предприятиям, разработан протокол HDSL2, благодаря которому местные телефонные компании получили в свое распоряжение высококлассные средства передачи данных для быстрой и эффективной организации связи в стандартах T1/E1 и ATM, ретрансляции фреймов, соединения по двухточечному протоколу (PPP) с использованием уже имеющихся линий на основе медной витой пары.

Форматирующие устройства серии IXF служат для обработки ячеек, фреймов или пакетов данных по конкретным протоколам LAN и WAN. WAN-протоколы поддерживаются устройствами декомпозиции и повторного объединения (Segment/Reassemblers, SAR) ячеек ATM, фреймерами T1/E1, а также устройствами нового поколения, обеспечивающими сходимость данных, передаваемых в стандартах ATM и PPP по каналам SONET/SDH. Что касается корпоративных коммутаторов, маршрутизаторов, сетевых устройств для внутренних АТС и для обеспечения Интернет-провайдерам доступа к магистральным линиям, то диапазон их скоростей варьируется от 10/100 Мбит/с в стандарте Ethernet до уровня Gigabit Ethernet.

Коммутирующие устройства серии IXE представляют собой целевые контроллеры коммутации, на новом уровне поддерживающие строго определенные протоколы LAN и WAN. Эти высокопроизводительные устройства предоставляют системным разработчикам возможность сократить сроки поставки своей продукции на рынок и обеспечить ее полную совместимость с новейшими общепринятыми стандартами.

И далее - к системным решениям
От других конструкторских методик архитектуру IX отличает способность служить платформой для разработки системных решений. Платформа в полной мере отвечает своему предназначению, когда ее производительность может варьироваться в широком диапазоне, когда она способна гибко обрабатывать разнообразные протоколы LAN и WAN, когда в ее состав входит набор высококлассных инструментальных средств разработки. Архитектура IX - одна из первых в сетевой индустрии, которая соответствует всем этим трем требованиям.

Краеугольным камнем архитектуры IX является сетевой процессор IXP1200, совместимый со всех спектром коммутирующих и форматирующих устройств, а также компонентов физического уровня. Поставщикам сетевых комплексов он может служить основой для разработки решений самого широкого диапазона, производительность которых будет не только соответствовать потребностям сегодняшнего дня, но и обеспечивать достаточный запас на будущее. Шина IX сетевого процессора IXP1200 позволяет поручить ему выполнение таких сложных сетевых функций, как контроль за шифрованием и обеспечение качества обслуживания (Quality of Service, QoS), освободив от них коммутирующие устройства IXE в целях соблюдения приоритетности и обеспечения управления.

Средства разработки
Архитектура IX обладает всеобъемлющим набором инструментальных средств для анализа производительности, разработки программного обеспечения и аппаратной сборки. Средства разработки упрощают внедрение любого из системных компонентов на базе архитектуры IX, причем даже независимо друг от друга.

Благодаря наличию как аппаратных, так и программных проектно-конструкторских образцов OEM-производители имеют возможность сократить сроки выхода своей продукции на рынок без ущерба дифференциации ее характеристик, что обеспечивается обратной совместимостью платформы.

Общепризнанные стандарты
Соответствие общепризнанным стандартам достигается путем тщательного тестирования и верификации, осуществляемой как собственными силами, так и с помощью широко известных организаций по контролю за обеспечением совместимости. Одной из главных целей разработчиков архитектуры IX было ее согласование с ныне существующими стандартами. Компания Level One намерена и впредь участвовать в выработке стандартов следующего поколения, так что изготовители сетевых комплексов могут быть спокойны относительно неизменного соответствия аппаратно-программных компонентов архитектуры IX самым новейшим стандартам.

Сетевой процессор IXP1200Сетевому процессору IXP1200, как ключевому элементу архитектуры, отводятся функции обработки, преобразования и маршрутизации пакетов данных, передаваемых по сетям всех типов. Сетевой процессор IXP1200 обладает мощностью, достаточной для выполнения не только сложнейших вычислений в процессе переброски данных, но и определенных задач по управлению сетевой системой.

Два устройства в одном: встроенный микропроцессор и сетевой контроллер
Сетевой процессор IXP1200 объединил в себе два вычислительных компонента, играющих критически важную роль в большинстве сетевых систем: встроенный микропроцессор и контроллеры передачи данных со скоростью, сравнимой с кабельной трансляцией. Встроенный микропроцессор StrongARM®, совместимый с 32-разрядной архитектурой ARM®, служит для выполнения задач по управлению сетью. Одновременно шесть программируемых микроконтроллеров ведут многопоточную обработку данных, перемещаемых по сети со скоростью трансляции по кабелю. Одновременно могут выполняться семь различных сетевых задач, а 18 других ставятся в очередь для выполнения в течение одного цикла. Такая контекстно-зависимая подкачка в режиме нулевого ожидания обеспечивается специализированными инструкциями микроконтроллеров.

Максимальная дифференциация системных возможностей
Программируемые микроконтроллеры позволяют эмулировать функции и свойства традиционных систем одновременно с расширением возможностей сети. Наряду с сокращением сроков и стоимости разработки по сравнению с системами, построенными на основе интегральных схем ASIC, сохраняются широкие возможности дифференциации системных характеристик благодаря использованию модели программируемой разработки. Среда проектирования на базе сетевого процессора IXP12DE представляет собой полный набор мощных инструментальных средств, позволяющих приступить без промедления к разработке систем на основе новой архитектуры.

Сокращение сроков выпуска готовой продукции
Возможность одновременной разработки аппаратных и программных средств резко сокращает сроки проектирования систем на базе сетевого процессора IXP1200. Кроме того, OEM-производители могут учитывать уже в процессе разработки те изменения и дополнения, которые непрерывно вносятся в стандарты Интернет такими организациями, как IETF, IEEE и ITU.

Снижение совокупной стоимости владения
Применение сетевого процессора IXP1200 значительно снижает совокупную стоимость владения сетевым оборудованием по сравнению с традиционной методикой ее разработки на основе интегральных схем ASIC, избавляя разработчиков от полного перепроектирования системы с целью расширения ее функций в результате появления компонентов нового поколения и новых сетевых услуг. Вместо этого достаточно перепрограммировать сетевой процессор IXP1200, не теряя совместимости с прежней платформой. При этом расширение функций достигается как аппаратной модернизацией, так и обновлением программного обеспечения через Интернет.

Широкий диапазон масштабируемых решений
Соединительное устройство IXB3208 на шине IX позволяет подключить несколько сетевых процессоров IXP1200, благодаря чему производительность системы может достигать 10 Гбит/с. Масштабируемость сетевых решений в широком диапазоне параметров производительности гарантирует повышенную окупаемость средств, вложенных в разработку программного обеспечения для микроконтроллеров. А при решении таких задач, как обеспечение сетевой безопасности, разработчики могут использовать тот же самый процессор, регулируя производительность того или иного решения в зависимости от пропускной способности.

Приступить к созданию решений на базе архитектуры IX можно уже сейчасАрхитектура Internet Exchange предоставляет широкий спектр привлекательных решений самых разнообразных задач. К разработке систем на базе архитектуры IX и сетевого процессора IXP1200 приступили уже многие известные производители, а также начинающие фирмы.

Сети операторов связи и Интернет-провайдеров
Что касается сетей операторов связи и Интернет-провайдеров (такие сети служат опорными магистралями WAN), то в этой сфере наблюдается тенденция к быстрому расширению предоставляемых услуг. Относительно новые услуги, такие как обеспечение безопасности и качества обслуживания (Quality of Service, QoS), автоматическая выписка счетов за доступ к Интернет, организация и мониторинг сетевого трафика, требуют гораздо более высокой вычислительной мощности в расчете на каждый пакет данных.

Сети уровня предприятия
Маршрутизаторы, размещаемые на периферии корпоративных сетей, необходимо оснастить функциями, которые поддерживали бы эти новые услуги (речь, в частности, идет о направлении запросов сетям операторов связи и Интернет-провайдеров), а также обеспечивали бы обслуживание внутрисетевых абонентов. На базе архитектуры IX разработаны кремниевые компоненты коммутаторов LAN и LAN-WAN, а также маршрутизаторов, повышающих эффективность и оперативность управления коммутацией в сетях уровня предприятия. Многие поставщики сетевых комплексов заняты сейчас решением задач по разработке виртуальных частных сетей (Virtual Private Networks, VPN), осложняемых тем, что стандарт IPSec пока еще окончательно не устоялся. На помощь им приходит сетевой процессор IXP1200, который ускоряет операции по шифрованию и распознаванию пакетов данных в сетях VPN, при этом обладая гибкостью, достаточной для будущих модификаций.

Сети обеспечения доступа
Современные концентраторы доступа поддерживают весьма широкий спектр средств подключения - от модемных линий на 56 Кбит/с до каналов ADSL, HDSL и HDSL2, а их пропускная способность возросла не менее чем в 50 раз. Не стоит забывать и об идущей сейчас модернизации серверного оборудования с целью открыть доступ к службам Интернет пользователям кабельных модемов, что также требует расширенных интеллектуальных функций для обеспечения безопасности и автоматической выписки счетов. Кроме того, крупные многомашинные серверные системы центров обработки данных необходимо оборудовать функциями аутентификации и шифрования сетевого трафика в режиме реального времени для работы с приложениями электронной коммерции.

Базовые сети
Перед базовыми сетями стоит сейчас непростая задача по объединению множества мелких сетевых каналов в более крупные опорные магистрали. Объединение нескольких трехканальных оптоволоконных линий связи (optical carrier, OC) стандарта АТМ в одну двенадцатиканальную, затем нескольких 12-канальных в одну 48-канальную, а в скором времени и 48-канальных в 192-канальные заставляет OEM-производителей искать экономичные решения, способные обеспечить полосу пропускания до 10 Гбит/с. Сохраняя совместимость с традиционными сетевыми службами, такие базовые коммутаторы нового поколения должны обладать резервом, достаточным для поддержки вновь разрабатываемых функций на период, как минимум, лет в десять.

Перспективы окупаемости вложенных средствСотрудничество с другими разработчиками в рамках программы «IX Solutions»
Для привлечения ведущих компьютерных фирм к разработке программных и аппаратных решений на базе архитектуры IX для различных платформ Intel приступила к осуществлению программы «IX Solutions». К ней присоединился ряд крупнейших производителей, пользующихся всеобщим уважением, которые уже представили сопутствующие кремниевые компоненты для шифрования, интерфейс шины и специализированные устройства сопряжения для сетей LAN и WAN. Открытая шина архитектуры IX облегчает OEM-производителям и третьим фирмам решение задач по разработке кремниевых сетевых технологий.

Программные решения
Такие программные средства, как операционная система, работающая в режиме реального времени, не только облегчают системную интеграцию, но и обеспечивают максимально полное использование вычислительных ресурсов сетевых процессоров, начиная с процессора IXP1200. Среди продукции сторонних разработчиков следует отметить также сетевые протоколы и другие сопутствующие программные модули, упрощающие проектирование сетевых комплексов.

Кремниевые решения на основе архитектуры Internet Exchange
Архитектура Internet Exchange представляет собой основу для разработки сетевого оборудования на многие поколения вперед. Благодаря ей, OEM-поставщики сетевых комплексов получили широкие возможности по выбору кремниевых компонентов для сетей самых различных категорий и уровней - от предприятия до оператора связи или Интернет-провайдера. С другой стороны, архитектура IX содержит в себе принципиально новую проектно-конструкторскую методику, основанную на применении сетевого процессора IXP1200, чьи встроенные компоненты - масштабируемые, программируемые микропроцессоры - обеспечивают высокую работоспособность самых требовательных к ресурсам сетевых приложений. И, наконец, законченные платформы, разработанные на основе аппаратно-программных конструкторских образцов, позволяют значительно сократить сроки поставки сетевых решений «под ключ» и снизить совокупную стоимость владения оборудованием. Словом, архитектура IX закладывает прочный фундамент сетевой инфраструктуры для Интернет-экономики.

Логотип Level One является зарегистрированной торговой маркой компании Level One Communications, Inc. Логотипы ARM и StrongARM являются зарегистрированными токарными знаками компании ARM, Ltd.