Optimización de Hardware y Matrices de Conmutación en Routers: Mejora del Rendimiento

Optimización de Hardware en Routers

El uso de hardware optimizado mejora la velocidad del router y proporciona una mayor capacidad de procesamiento. A continuación, se presentan algunos ejemplos:

1. ASICs de uso específico para routers: Ofrecen un alto rendimiento, aunque normalmente no son programables. Su diseño requiere un tiempo considerable.
2. Procesadores de red: Son programables y ofrecen una velocidad comparable a la de los ASICs. Utilizan circuitería especializada y micro-motores, además de que pueden integrar un módulo principal programable.
3. Procesadores de red (otra perspectiva): Constituyen una parte esencial del router. Son flexibles, programables y se encargan de analizar, modificar y clasificar paquetes. Poseen coprocesadores dedicados y emplean una unidad de transferencia basada en una red de conmutación, actuando como gestores de paquetes.
4. TCAMs: Brindan alta capacidad y prestaciones, pero conllevan un alto coste y consumo energético.

Matrices de Conmutación en Routers

A continuación, se describen los diferentes tipos de matrices de conmutación:

1. Medio compartido (BUS): Se basa en la compartición en el tiempo del medio (TDM). Cada salida monitoriza la etiqueta de dirección para identificar los paquetes relevantes. Deben operar a N veces la velocidad del puerto. Existe un límite de velocidad de bus (ancho de banda). Las colas de salida soportan el throughput. No se comparten buffers. Implementan multicast y broadcast.
2. Memoria compartida: Utiliza un mecanismo similar a las colas de salida y es una arquitectura popular debido a su uso eficiente de la memoria. El límite físico está determinado por la velocidad de acceso a la RAM. El controlador central procesa los paquetes a la tasa de paquetes. Los buffers se comparten, lo que optimiza su uso. La implementación de multicast requiere circuitería adicional.
3. Conmutador con buffers de salida distribuidos: Los paquetes se ubican inmediatamente en los buffers de salida. El crecimiento de los buffers es cuadrático (N²).
4. Conmutador Crossbar con buffer de entrada: Es un switch no bloqueante con NxN puntos de cruce. La complejidad aumenta con el tamaño. Utiliza buffering de entrada y funciona a la velocidad de línea. Es escalable. Sin embargo, presenta el problema del bloqueo Head of Line, donde dos paquetes que compiten por la misma interfaz de salida bloquean a los paquetes que se encuentran detrás. Una solución es la cola virtual de salida (VOQ), que consiste en una cola separada para cada interfaz de salida, ubicada en la línea de entrada.