I samband med den explosiva utvecklingen av Internet, tros nätverksprocessorer få stor spridning inom ett par år. Allt mellan paketbaserade routrar till Gigabit Ethernet-växlar kan använda programmerbara nätverksprocessorer istället för asicar.

Intel, IBM och C-Port presenterar varsin lösning.


- En nätverksprocessor kan definieras som en processor som har logik avsedd för att hantera flera nätverksprotokoll. Den har kapacitet att manipulera data-, tal- och videotrafik i samma takt som den anländer, säger Lars Annell, marknadsansvarig för nätverksprocessorer på IBM i Schweiz.

Dagens växlar och routrar utnyttjar oftast riscprocessorer och asicar för att hantera nätverksprotokoll. På denna front ligger Sverige långt framme, med företag som Switchcore i spetsen. Men programmerbara nätverksprocessorer som kan hantera flera olika protokoll, börjar nu träda fram som alternativ.

Att nätverksprocessorerna är programvarustyrda, gör dem mycket mer flexibla än hårdvaruimplementerade lösningar som asicar. Asicutveckling kan ta flera år, medan en programvarustyrd processor lätt kan uppdateras om ett protokoll skulle ändras.

Nätverksprocessorer har dessutom skräddarsydda instruktionsuppsättningar, speciella in- och utgångar samt extra minne som gör att de är bättre anpassade till hantering av nätprotokoll än vanliga riscprocessorer. De kan hantera protokoll enligt de sju nivåerna i protokollstacken, och klarar allt från switching av Ethernet och ATM till regelbaserad filtrering.

Dagens arkitekturer klarar höga bandbredder över 1 Gbit/s och kretsarna passar därför bra i exempelvis Gigabit Ethernet routrar och Sonet/SDH nätverk.

- Utvecklingen inom nätverksprocessorer går mot ännu högre prestanda. OC-192, motsvarar 10 Gbit/s, är målet för framtida arkitekturer, säger Jim Spink, som är utvecklingsingenjör på Intel.



Snabb utveckling


Marknaden för programmerbara nätverksprocessorer spås växa kraftigt i framtiden. Enligt en ny rapport från marknadsanalytikern Instat, kommer marknaden att öka från 128 miljoner dollar förra året till hela 2,9 miljarder dollar om fyra år. En stark drivkraft är den snabba utvecklingen inom IP-baserad trafik via Gigabit Ethernet.

Området domineras idag av halvledarjättar som IBM, Intel och Lucent, samt C-port som nyligen blev uppköpt av Motorola. Men även mindre företag, som MMC och det nystartade Ezchip, visar intressanta produkter. Ezchips teknik går ut på att paketsorteringen uppdelas i olika steg som sedan hanteras parallellt av fyrtio parallella processorer. På så sätt klarar den OC-192.

Intel lanserade förra året IXP1200, en skalbar nätverksprocessor som innehåller en Strongarmprocessor och sex programmerade hårdvarumoduler, eller oberoende risckärnor.

- Varje modul kan samtidigt hantera fyra exekveringstrådar, vilket gör att processorn effektivt kan routa paket mot sin destination på nätet, säger Jim Spink.

I en Ethernetlösning kan processorn, som klockas med endast 166 MHz, hantera upp till 3 miljoner paket om 64 byte per sekund, enligt Spink. IBMs nya nätverksprocessor skryter också med hög kapacitet och sägs kunna klara 4,5 miljoner paket om 64 byte per sekund. Ett paket kan vara av varierande längd men 64 byte är det mest krävande fallet. Ett annat kapacitetsmått är antalet nätanslutningar. IBMs processor kan till exempel ansluta hela fyra portar för Gigabit Ethernet, vilket ger total kapacitet på 4 Gbit/s.

IBMs nylanserade nätverksprocessor har, förutom en PowerPC-kärna, 10-16 inbyggda processorer för att underlätta klassificering och analys av inkommande paket. De har dessutom separata hårdvaruacceleratorer för att underlätta klassificering av inkommande paket. Acceleratorerna gör att det går snabbt att söka i stora tabeller för att hitta paketets destination.



Öppna programvarugränssnitt


På ett liknande sätt integrerar C-Ports nätverksprocessor C-5, 16 processorer som tar emot paket för analys, samt fem inbyggda processorer för tabellsökning och minneshantering.

Lucent har också gett sig in på området, genom att köpa Agere. Agere säljer programmerbara nätverksprocessorer för flera protokoll och klarar att switcha datapaket med hastigheten 2,5 Gbit/s.

Att nätverksprocessorer är programvarustyrda innebär att programvarustöd är en viktig del av utvecklingen. IBM utvecklar både programvara och protokoll direkt åt kunden. Genom ett nytt samarbete med C-port kommer företaget även att definiera öppna gränssnitt, så att tredjepartsleverantörer kan ta fram programvara.

Intel har tagit fram en komplett utvecklingsmiljö för IXP1200, inklusive en Windowsbaserad kompilator, assemblerare och avlusningsverktyg samt stöd för realtids- operativsystemet Vxworks.

Susan Kelly