防火墙x86架构和ASIC架构和NP架构的区别（转）

在众多的安全产品中，防火墙产品无疑是保障网络安全的第一道防线，很多企业为了保障自身服务器或数据安全都采用了防火墙。


    随 着Internet的迅速普及，全球范围内的计算机网络病毒、操作系统漏洞、垃圾邮件等网络安全问题也是层出不穷，网络安全产品和解决方案越来越成为各类 网络用户和厂商们的聚焦点，在众多的安全产品中，防火墙产品无疑是保障网络安全的第一道防线，很多企业为了保障自身服务器或数据安全都采用了防火墙。随着 网络应用的增加，对网络带宽提出了更高的要求。这意味着防火墙要能够以非常高的速率处理数据，于是千兆防火墙逐步崭露头角，频频被运用在金融、电信、教 育、气象等大型的行业和机构，以及对安全要求极高的大型企业用户，其市场占有份额已经超过50％；下面就让我们来了解一下千兆防火墙的相关的产品、技术及 选购方面的一些知识。

    不同构架各具特色

    从百兆到千兆，最初只是量变。千兆防火墙在2000年前后就进入 了我国市场。由于百兆网络接口与千兆网络接口的成本相差不大，早期的千兆防火墙仅仅是将百兆接口替换为千兆接口而已。这种基于X86体系结构的千兆防火墙 主体仍然是软件，其性能受到很大制约，无法达到千兆的处理速度。因此，这些防火墙只是具有千兆接入能力的防火墙，而不是真正具有千兆处理能力的防火墙因此 可以说是一种“换汤不换药”的形式改变。随后几年，随着千兆网络在企业和行业用户中的不断普及，以及用户对性能需求的不断增加，千兆防火墙也逐发生了质 变。

    这种质的变化首先是人们把目光转移到了专用集成电路（ASIC）和网络处理器（NP）上。相对于X86架构，基于这些架构 的千兆防火墙才是真正的硬件解决方案，能够实现千兆处理速度。在这里，我们不妨将X86架构、NP和ASIC放在一起进行技术比较，看看不同技术的优缺 点。

    X86架构
    最初的千兆防火墙是基于X86架构。X86架构采用通用CPU和PCI总线接口，具有很高的 灵活性和可扩展性，过去一直是防火墙开发的主要平台。其产品功能主要由软件实现，可以根据用户的实际需要而做相应调整，增加或减少功能模块，产品比较灵 活，功能十分丰富。

    但其性能发展却受到体系结构的制约，作为通用的计算平台，x86的结构层次较多，不易优化，且往往会受到 PCI总线的带宽限制。虽然PCI总线接口理论上能达到接近2Gbps的吞吐量，但是通用CPU的处理能力有限，尽管防火墙软件部分可以尽可能地优化，很 难达到千兆速率。同时很多X86架构的防火墙是基于定制的通用操作系统，安全性很大程度上取决于通用操作系统自身的安全性，可能会存在安全漏洞。

    ASIC 架构
    相比之下，ASIC防火墙通过专门设计的ASIC芯片逻辑进行硬件加速处理。ASIC通过把指令或计算逻辑固化到芯片中，获得了很 高的处理能力，因而明显提升了防火墙的性能。新一代的高可编程ASIC采用了更灵活的设计，能够通过软件改变应用逻辑，具有更广泛的适应能力。但 是，ASIC的缺点也同样明显，它的灵活性和扩展性不够，开发费用高，开发周期太长，一般耗时接近2年。

    虽然研发成本较高，灵活 性受限制、无法支持太多的功能，但其性能具有先天的优势，非常适合应用于模式简单、对吞吐量和时延指标要求较高的电信级大流量的处理。目 前，NetScreen在ASIC防火墙领域占有优势地位，而我国的首信也推出了我国基于自主技术的ASIC千兆防火墙产品。

    NP 架构
    NP可以说是介于两者之间的技术，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防火墙常用的包过滤、 转发等算法和操作都进行了专门的优化，可以高效地完成TCP/IP栈的常用操作，并对网络流量进行快速的并发处理。硬件结构设计也大多采用高速的接口技术 和总线规范，具有较高的I/O能力。它可以构建一种硬件加速的完全可编程的架构，这种架构的软硬件都易于升级，软件可以支持新的标准和协议，硬件设计支持 更高网络速度，从而使产品的生命周期更长。由于防火墙处理的就是网络数据包，所以基于NP架构的防火墙与X86架构的防火墙相比，性能得到了很大的提高。

    NP 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，支持可扩展的服务，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。由于依赖软件环境，所以在性能方面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之间的一个折衷。目前NP的主要提供商是Intel和 Motorola，国内基于NP技术开发千兆防火墙的厂商最多，联想、紫光比威等都有相关产品推出。

    从上面可以看出，X86架 构、NP和ASIC各有优缺点。X86架构灵活性最高，新功能、新模块扩展容易，但性能肯定满足不了千兆需要。ASIC性能最高，千兆、万兆吞吐速率均可 实现，但灵活性最低，定型后再扩展十分困难。NP则介于两者之间，性能可满足千兆需要，同时也具有一定的灵活性。
三种架构综合比较




    选购千兆防火墙需要考虑什么

    在选购千兆防火墙时，用户首先需要明确自己的需 求。安全风险和网络应用决定了用户需求，每个网络的层次、作用、大小和结构各不同，致使这些网络所面临的安全风险不相同，安全需求自然也不相同。没有重要 资产的网络没有必要选择高端防火墙，高安全需求的网络不能选择低安全性的防火墙，这是很浅显的道理。同样地，只有10M带宽接入互联网的办公机构没有必要 去选择千兆防火墙。

    其次，在防火墙的安全功能与性能之间做出折衷。防火墙存在着功能与性能的矛盾，根据预定的安全策略，防火墙 在协议栈的不同层次对流量进行检查，决定对流量的控制措施（允许通过或丢弃）。检查的层次越高，防火墙消耗的资源就越多，花费的时间就越长，性能就会越 低。在应用环境时要考虑网络拓扑，用户规模，流量带宽，通信类型和环境的复杂恶劣程度等。

    最后，技术支持与服务，在选择安全产品 的时候，厂家或商家的技术支持与服务能力也应该是重要的考虑因素。