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防火墙的x86、NP、ASIC和多核架构的比较

随着网络的发展，网络威胁日益严峻，目前各大安全厂商都推出了多核心防火墙，采用多核芯片，终结了x86、NP和ASIC一统天下的时代，终结了高功耗、低稳定性的时代，并且提供了全面的应用安全解决方案。

多核心技术真正实现了千兆的小包吞吐量，相对于以往的X86、ASIC、NP技术，有了革命性的进步。先从以往的这些架构的优缺点讲起：

国内多数安全厂商的产品基于传统的X86架构防火墙，从总线速度来看基于32位PCI总线的X86平台，做为百兆防火墙的方案是没有任何问题的。但X86平台的防火墙方案，数据从网卡到CPU之间的传输机制是靠“中断”来实现的，中断机制导致在有大量数据包的需要处理的情况下（如：64 Bytes的小包，以下简称小包），X86平台的防火墙吞吐速率不高，大概在30%左右，并且CPU占用会很高。这是所有基于X86平台的防火墙所共同存在的问题。

因此，基于32位PCI总线的X86平台是不能做为千兆防火墙使用的问题，Intel提出了解决方案，可以把32位的PCI总线升级到了PCI-E ，即：PCI-Express，这样，PCI-E 4X的总线的速度就可以达到 2000MB Bytes/S，即：16Gbits/S，并且PCI-E各个PCI设备之间互相独立不共享总线带宽，每个基于PCI-E的网口可以使用的带宽为：2000MB Bytes/S，即：16Gbits/S，所以基于PCI-E 4X的X86从系统带宽上来说，做为千兆防火墙是没有任何问题的。但是，基于PCI-E的防火墙数据从网卡到CPU之间传输同样使用“中断”机制来传输数据，所以小包（64 Bytes）的通过率仍然为：30-40%.

X86平台的防火墙其最大的缺点就是小包通速率低，只有30%－40%，造成这个问题的主要原因是因为X86平台的中断机制以及X86平台的防火墙所有数据都要经过主CPU处理。基于ASIC架构的防火墙从架构上改进了中断机制，数据从网卡收到以后，不经过主CPU处理，而是经过集成在系统中的一些芯片直接处理，由这些芯片来完成传统防火墙的功能，如：路由、NAT、防火墙规则匹配等。这样数据不经过主CPU处理，不使用中断机制。

但随之而来的问题是，ASIC架构的防火墙是芯片一级的，所有的防火墙动作由芯片来处理。这些芯片的功能比较单一，要升级维护的开发周期比较长。无法在芯片一级完成垃圾邮件过滤、网络监控、病毒防护等比较复杂的功能，所以说，ASIC架构用来做功能简单的防火墙，是完全适用的，64 Bytes的小包都可以达到线速。但是在扩展上通用CPU也是无法和专门的嵌入式CPU比较，并且在总线带宽上也无法承载太多的内部处理数据传输（Multi-core多核处理器内部是通过高速总线或者交叉矩阵式连接的）。

NP架构实现的原理和ASIC类似，但升级、维护远远好于ASIC 架构。NP架构在的每一个网口上都有一个网络处理器，即：NPE，用来处理来自网口的数据。每个网络处理器上所运行的程序使用微码编程，其软件实现的难度比较大，开发周期比ASIC短，但比X86长。

采用多核处理器，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1Ghz的主频，而且可以在非常节能的方式下运行。

有的多核产品支持500万并发会话64Byte吞吐量达到3G，256Byte以上吞吐达到8G，VPN吞吐达到8G，支持3万VPN通道，支持5万Policy。每秒新建TCP会话超过20万，每秒处理UDP会话超过50万。在每秒创建5000TCP会话作为背景流量，可以检测并防御80万包/每秒以上的SYN-FLOOD攻击，更是达到了万兆线速。一系列的性能测试结果足以傲视众多安全平台。