Развитие информационных сетей потребует создания оборудования, обеспечивающего предоставления потребителю большого объема различных услуг. Это возможно лишь в том случае если в оборудовании сетей, расположенных в любой точке сети, используются процессоры, имеющие высокую производительность и способные обрабатывать информацию, поступающую из сетей работающих с различными протоколами. Эти функции выполняют сетевые процессоры фирмы Intel .
Сетевые процессоры находят широкое применение в различных устройствах сетевого оборудования. Это, прежде всего оборудования, размещаемого у абонента, оборудования, обеспечивающего доступ к сетям, оборудования, устанавливаемого на границе сетей и оборудования магистральных сетей.
Фирма Intel производит сетевые процессоры для всех сегментов оборудования сети. Сетевые процессоры семейства IXP 4хх используются в оборудовании, размещаемом у абонента ( CPE ). Используемые ранее в этом оборудовании сетевые процессоры IXP 22х в настоящее время не производятся. Сетевые процессоры IXP 12хх применяются в оборудовании доступа к сети ( Access ) и в оборудовании на границе сетей ( Edge ). Это сетевые процессоры первого поколения. IXP 2400 является вторым поколением сетевых процессоров, выполняющим функции доступа, и сопряжение в сетевом оборудовании. Сетевые процессоры IXP 28хх входят в оборудование на границе сетей в состав оборудования магистральных сетей ( Core ).
Сетевые процессоры IXP420, IXP421, IXP422 и IXP425 предназначены для безопасной передачи данных и речи. Они построены на основе ядра XScale и сочетают в себе высокую функциональность и стандартную архитектуру.
Процессор IXP422 со встроенной системой шифрования предназначен для использования в шлюзах, точках доступа в беспроводные сети, маршрутизаторах и коммутаторах. Модель IXP421 рассчитана на устройства для передачи данных и речи (VoIP), а IXP420 оптимизирован для таких устройств широкополосного доступа, как шлюзы и маршрутизаторы, применяемые в домашних сетях и локальных сетях небольших компаний. Сетевой процессор IXP425, в котором реализована поддержка специальной версии операционной системы Windows CE .NET, является первым сетевым процессором семейства IXP 4хх, используемым в устройствах различного назначения.
Он применяется в:
Основные технические характеристики сетевых процессоров, используемых в аппаратуре пользователя услуг, представлены в таблице 1.
Таблица 1
| Сетевой процессор | IXP420 | IXP421 | IXP422 | IXP425 |
| Быстродействие ядра, МГц | 266 | 266 | 266 | 266, 400, 533 |
| Порты: | ||||
| Ethernet | 10/100 Base-T -2 | 10/100 Base-T -1 | 10/100 Base-T -2 | 10/100 Base-T -2 |
| UART | 921 кбит/с -2 | 921 кбит/с -2 | 921 кбит/с -2 | 921 кбит/с -2 |
| USB | версия 1.1 -1 | версия 1.1 -1 | версия 1.1 -1 | версия 1.1 -1 |
| HSS | - | 2 | - | 2 |
| UTOPIA | - | 1 | - | 1 |
| Алгоритмы шифрования | - | - | SHA-1, MD5, DES, 3DES, AES | SHA-1, MD5, DES, 3DES, AES |
| Потребляемая мощность, Вт | 1…1,5 | 1…1,5 | 1…1,5 | 1…1,5 |
| Температура | 0° ... 70° C | 0° ... 70° C | 0° ... 70° C | 0° ... 70° C,-40° ... +85° C |
| Корпус | BGA | BGA | BGA | BGA |
Сетевые процессоры IXP 1200, IXP 1240, IXP 1250 предназначены для обработки пакетов информации со скоростью до 1,6 Гбит/с. Они используются в оборудовании доступа к LAN и WAN сетям, высокоскоростных модемах, устройствах удаленного доступа, PCI адаптерах.
IXP 12 xx имеют StrongARM ядро и шесть программируемых элементарных процессоров. Элементарные процессоры (первые четыре) обеспечивают параллельную обработку информации конвейерным методом на частоте 232МГц. Их система команд позволяет обрабатывать информацию без использования ресурса основного ядра.
Программируемость сетевых процессоров позволяет наделить новыми функциональными возможностями устройства сети без замены самого процессора. Сетевые процессоры работают в широком диапазоне скоростей и выполняют требования от 2 до 7 уровней эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС).
Основные технические характеристики сетевых процессоров IXP 12 xx приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Сетевой процессор | IXP1200 | IXP1240 | IXP1250 | IXP1250 |
| Быстродействиеядра, МГц | 166, 200, 232 | 166, 200, 232 | 166, 200, 232 | 166 |
| Температура | 0° ... 70°C | 0° ... 70°C | 0° ... 70°C | -40° ... 85°C |
| Корпус | 432-pin HL-BGA | 432-pin HL-BGA | 520-pin ESBGA | 520-pin ESBGA |
| Быстродействие ядра, МГц | 166 | 200 | 232 | 166( -40° ... 85°C ) |
| Быстродействие IX шины, МГц | 66 | 85 | 104 | 66 |
| Память элементарного процессора, команд | 2 K | 2 K | 2 K | 2 K |
| Пропускная способность IX шины, Гбит/с | 4 | 5 | 6.26 | 4 |
| Источник питания внутр., B | 2±5% | 2±5% | 2±5% | 2±5% |
| Источник питания внеш., B | 3,3±10% | 3,3±10% | 3,3±10% | 3,3±5% |
| Потребляемая мощность, Вт | 3,80 | 4,48 | 5,19 | 3,80 |
| Быстродействие интерфейса памяти, МГц | 83 | 100 | 116 | 83 |
Архитектура второго поколения сетевых процессоров включает в себя три основных элемента:
Сетевой процессор IXP 2400 предназначен для обработки пакетов информации со скоростью до 4,8 Гбит/с. Он используется в устройствах доступа к сети и сопряжения сетей, таких как многосервисные коммутаторы, маршрутизаторы, широкополосные устройства доступа систем беспроводной связи.
IXP 2400 имеет XScale ядро и восемь программируемых элементарных процессоров. Они обрабатывают одновременно восемь информационных потоков на частоте 600 МГц. Благодаря восьми элементарным процессорам и ядру XScale сетевой процессор IXP 2400 позволяет разработчикам повысить производительность и добавить новые возможности в оборудование, использующее сетевой процессор IXP 1200.
Сетевой процессор IXP 2800 обеспечивает самый высокий уровень производительности в семействе сетевых процессоров второго поколения. Этот сетевой процессор предназначен для обработки пакетов информации на скорости передачи 10 Гбит/с. Он используется в устройствах сопряжения сетей и устройствах магистральных сетей, таких как коммутаторы, маршрутизаторы, многосервисные коммутаторы.
IXP 2800 включает 16 полностью программируемых элементарных процессоров и имеет XScale ядро. Они обрабатывают одновременно 16 потоков информации на частотах 1,4 или 1,0 ГГц.
Сетевой процессор IXP 2850 имеет такую же структуру и возможности, как и IXP 2800, однако позволяет шифровать/дешифровать информацию. Для этого в его состав введены два блока криптозащиты, которые реализуют алгоритмы засекречивания 3DES/DES ( Data Encryption Standard ), AES ( Advanced Encryption Standard ) и SHA -1 ( Secure Hash Algorithm ).
Основные технические характеристики сетевых процессоров IXP 2ххх приведены в таблице 3.
Таблица 3
| Сетевой процессор | IXP2400 | IXP2800 | IXP2850 |
| Быстродействие ядра, МГц | 600, 400 | 700, 500 | 700, 500 |
| Температура | 0° ... +70° C, -40° ...+85° C | 0° ... +70° C, -40° ...+85° C | 0° ... +70° C, -40° ...+85° C |
| Корпус | 1356 FCBGA | 1356 FCBGA | 1356 FCBGA |
| Быстродействие элементарного процессора, ГГц | 0,6; 0,4 | 1,4; 1,0 | 1,4; 1,0 |
| Память элементарного процессора, команд | 4 К | 8 К | 8 К |
| Напряжение питания | 1,3 В ±5% (600 МГц ), 1,1 В ±5% (400 МГц ) | 1,3 В±5% | 1,3 В±5% |
| Потребляемая мощность, Вт | 13 (600 МГц) 9 (400 МГц) | 25,5 (1,4 ГГц) 17,5 (1,0 ГГц) | 27,5 (1,4 ГГц) 19,5 (1,0 ГГц) |
Таким образом, сетевые процессоры являются основным элементом оборудования информационных сетей. Их основная функция обеспечить обработку и распределение пакетов информации, поступающих от различных устройств сети, в соответствии с таблицей маршрутизации, обеспечивая при этом обнаружение и исправление ошибок в пакетах. Программируемость сетевых процессоров позволяет разработчикам оборудования создавать дополнительные услуги потребителю путем записи дополнительных блоков программ в уже существующие устройства. Реализация в сетевых процессорах технологии XScale позволяет снизить энергопотребление сетевого оборудования.
Автор: Анатолий Щукин, Алексей Максимов