Netzwerkprozessoren - die Antwort auf Multiservice-Netze

Die Hersteller von Geräten für die TK-Infrastruktur stehen am technischen Scheideweg: Die Systeme müssen immer leistungsfähiger werden. Das ließe sich durch Einsatz dedizierter Hardware erreichen, indem man die erforderliche Funktionalität in ASICs gießt, wie sie z.B. von angeboten werden.

Gleichzeitig müssen die Geräte aber immer flexibler werden. Denn gegenwärtig ist der Wandel bei den Netzen die einzige Beständigkeit in einer Vielfalt neuer Algorithmen, Protokolle und Standards. Hierfür wären Software-gestützte Systeme die richtige Antwort. Unglücklicherweise bieten diese nach herkömmlichem Zuschnitt im Zeitalter des Gigabit-Ethernet aber oft nicht die benötigte Leistungsfähigkeit.

So hat man einen Spagat mit frei programmierbaren Logikbausteinen versucht, wie sie etwa von Altera, Cypress, Quicklogic und Xilinx hergestellt werden. Diese Bausteine sind aber den wachsenden Geschwindigkeits-Anforderungen nicht immer gewachsen. Das gilt erst recht für das kommende 10-Gigabit-Ethernet. Außerdem benötigt ihre Umprogrammierung häufig zu viel Zeit.

Die moderne Antwort auf dieses Dilemma heißt Netzwerkprozessor. Diese Bauteile untersuchen die Netzwerk-Datenströme und nehmen auf verschiedenen logischen Übertragungs-Layern komplexe Steuerungsfunktionen wahr. Sie sitzen zwischen den physikalischen Schnittstellen und den Switching-Fabriken in den Infrastruktursystemen der Netze, den Routern und Switches. Dedizierte Verarbeitungseinheiten in den Chips stellen einerseits sicher, dass sie mit den Datenströmen Schritt halten können, andererseits ist ihre Funktionalität schnell umprogrammierbar.

Charles Rutstein von Forrester Research rät den Carriern und Serviceprovidern, bald keine Infrastrukturgeräte mehr einzusetzen, die sich nicht vollständig programmieren lassen. Sie würden sonst schnell abgehängt.

Was treibt den raschen Wandel? Neue Internet-Dienste rufen nach neuen Funktionen auf Netzwerkebene. Neue Protokolle werden erforderlich, die die Infrastruktursysteme können müssen. Aus reinen Datennetzen werden allmählich Multiservice-Netzwerke. Diese transportieren in einer einheitlichen Struktur ganz unterschiedliche Datenarten. Sprach- und Daten-Dienste wachsen zusammen, Video- und Audiodaten kommen hinzu. Alles vereint sich in Multimedia-Anwendungen.

In vielen Fällen muss das Netzwerk über alle Zwischenstufen hinweg, also End-to-End, Daten abhängig von ihrem Typ handhaben. So verlangt etwa der eCommerce-Verkehr nach Integrität vertraulicher Daten, die nur gewährleistet werden kann, wenn die gesamte Netzwerkinfrastruktur sie auch als solche erkennen kann. Bei der Sprachübertragung über das Internet-Protokoll (VoIP) muss die Priorisierung zwischen den Endgeräten der beiden Teilnehmer über das ganze Netz hinweg gegeben sein, um die erforderliche Qualität dieses Dienstes sicher zu stellen. Und Streaming kann nur dann „stotterfrei“ funktionieren, wenn die Datenströme entsprechend ihrem Typ verwaltet und erforderliche Netzwerkressourcen über den gesamten Weg der Daten bis hin zum Nutzer bereitgestellt werden.