话不多说,本文就是介绍安全产品常见的4种架构。
X86:可编程能力强,能实现应用层安全防护,转发性能较弱,所有处理均经过CPU,存在处理瓶颈;
ASIC:ASIC价格低,网络层处理性能较高,无法实现应用层检测;
NP:路由器常见架构,部分安全路由交换机一台机内部有NP芯片;
MIPS:MIPS多核并行处理,提高处理性能,应用、入.侵识别准确率低;
X86架构
问题:性能不足
虽然Intel提出了解决方案,将32位的PCI总线升级到了PCI-E ,总线速度最高可达16GBps,但是,小包传送问题依然没有解决。“如果用户在进行小包通过率测试时,性能出现大幅度的下滑,这种防火墙多半是X86架构。提醒用户一定不能被厂商的宣传忽悠了,基于X86的防火墙,其最高性能只能达到2Gbps!” 长久以来,国内许多安全厂商的防火墙产品都采用基于X86的架构,而国外厂商的多数防火墙则采用ASIC架构。所以,目前市场上大多数的X86防火墙不能作为千兆防火墙使用,只能作为百兆防火墙。
优点:开发灵活简单
ASIC架构
问题:灵活性不够
国外的大部分防火墙设计都采用了ASIC架构,以Juniper和Fortinet的产品为首,因为它的性能高,并且开发门槛高,一度成为国际国内厂商的技术分水岭。基于ASIC架构的防火墙从架构上改进了中断机制,数据通过网卡进入系统后,无需经过主CPU处理,而是由集成在系统中的芯片直接处理,完成防火墙的功能,如路由、NAT、防火墙规则匹配等,因此,其性能得到了大幅度的提升: 性能可以达到万兆,并且64 Bytes的小包都可以达到线速。
但问题是,这种防火墙在设计时,就必须将安全功能固化进ASIC芯片中,所以它的灵活性不够,如果想要增添新的功能或进行系统升级,开发周期较长,对技术的要求也很高。此外,用ASIC开发复杂的功能,如垃圾邮件过滤、网络监控、病毒防护等,其开发比较复杂,对技术要求很高。因此,ASIC架构非常适用于功能简单的防火墙。
NP架构
特点:平衡方案
NP是专门为网络设备处理网络流量而设计的处理器,其体系结构和指令集对于数据处理都做了专门的优化,同时辅助一些协处理器完成搜索、查表等功能,可以对网络流量进行快速的并发处理。硬件结构设计采用高速的接口技术和总线规范,具有较高的I/O能力。这是一种硬件加速的完全可编程的架构,软硬件都易于升级,因此产品的生命周期更长。
NP最大的优点在于它是通过专门的指令集和配套的软件开发系统提供强大的编程能力,因而便于开发应用,可扩展性强,而且研制周期短,成本较低。但是,相比于X86架构,由于应用开发、功能扩展受到NP的配套软件的限制,基于NP技术的防火墙的灵活性要差一些。采用微码编程,在性能方面NP不如ASIC。NP开发的难度和灵活性都介于ASIC和X86构架之间,应该说NP是X86架构和ASIC之间的平衡方案。
NP芯片都是由国外厂商设计制造的,提供NP芯片的厂家有很多,基本上都符合NPF指定的规范。目前NP的主要提供商是AMCC、IBM、CISCO、Motorola、Intel、Agere、Vitesse。
国内许多厂商为了弥补防火墙性能的不足,在不断进行技术研发,推出了基于“NP+ASIC”的防火墙架构,以解决X86架构性能不足和ASIC架构不够灵活的问题。
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MIPS架构
特点:多核方案
MIPS多核技术则是近年来新出现的处理器技术,它一出现,就被认为是解决信息安全产品功能与性能之间矛盾的一大硬件法宝。国外许多厂商,如SonicWall等,都推出了其多核产品。多核是在同一个硅晶片上集成了多个独立物理核心,每个核心都具有独立的逻辑结构,包括缓存、执行单元、指令级单元和总线接口等逻辑单元,通过高速总线、内存共享进行通信。在实际工作中,每个核心都可以达到2Ghz以上的主频。因此,多核技术无论在性能、灵活性还是在开发的成本和难度方面,都是其他架构不能比拟的。
目前各种芯片厂商推出的多核芯片共分三种:一种是Intel、AMD推出的2核、4核的通用处理器,适用于桌面笔记本电脑等通用领域;一种是IBM、SUN分别推出的Cell和SPARC架构的多核处理器,主要用于图形处理和运算;第三种是RMI和Cavium推出的基于MIPS架构的嵌入式多核处理器,主要应用于数据通信领域,它最适合用于信息安全产品的开发。
本篇文章来源于微信公众号: 51CTO
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