如何選擇您的網絡的最佳路由器交換路徑

2019-11-05 00:18:05

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　　前言
　　有過多交換路徑可用對多種Cisco路由器和Cisco IOS版本。最佳一個如何是哪些為您的網絡和他們全部工作？此白皮書是企圖解釋以下交換路徑中的每一條因此您能做出最佳的決策關于哪條交換路徑適合您的網絡。
　　
　　首先，檢查轉發進程。有三個步驟到轉發信息包通過路由器：
　　
　　確定信息包目的地是否是可及的。
　　
　　確定下一跳往目的地和接口該下一跳是可及的。
　　
　　重寫媒體訪問控制 (MAC)頭在信息包因此將成功地到達其下一跳。
　　
　　這些步驟中的每一個是重要為了信息包能到達其目的地。
　　
　　注重：在本文過程中，我們使用ip交換路徑例如; 實際上假如他們存在，這里被提供的所有信息是可適用的到等同的交換路徑為其他協議。
　　
　　流程轉換
　　流程轉換是小公分母在交換路徑; 它為每通信類型是可用的在每個IOS版本，在每個平臺和交換式。流程轉換是由二個重要概念定義的：
　　
　　轉發決策和信息在信息包曾經重寫 MAC 報頭從包含MAC報頭信息被映射到每臺主機IP 地址直接地連接到路由器的一些其他表被采取從路由表(從路由信息庫或者RIB)和地址解析協議(ARP)高速緩沖存儲器，或者。
　　
　　信息包由運行在IOS的之內一個正常進程轉換。換句話說，轉發決策由通過IOS調度程序和運行被安排的進程做作為一個對等體到其他進程在路由器，例如路由協議。在路由器正常運行沒有中斷的進程過程交換信息包。
　　
　　下面的圖說明流程轉換路徑。
　　　

　　較具體地檢查此圖表：
　　
　　接口處理器在網絡媒介首先發現那里是一個信息包，并且傳輸此信息包到路由器的輸入-輸出內存。
　　
　　接口處理器生成一次收到中斷信號。在此中斷期間，中心處理器確定什么類型的信息包這是 (假設它是IP信息包)和復制它到假如需要處理器內存里(此決策根據平臺)。最后，處理器在適當的處理輸入隊列放置信息包并且發布中斷。
　　
　　當下次調度程序運行，在ip_input 輸入隊列注釋信息包，并且安排此進程運行。
　　
　　當 ip_input 運行時，參見 RIB確定下一跳和輸出接口然后參見ARP高速緩存確定正確的物理層地址為此下一跳。
　　
　　ip_input 在正確的出局接口的輸出隊列然后重寫信息包的MAC報頭，并且放置信息包。
　　
　　信息包從出局接口的輸出隊列被復制對出局接口的傳輸隊列; 所有outbound 服務質量發生在這兩個隊列之間。
　　
　　輸出接口處理器在其傳輸隊列發現信息包，并且傳輸信息包網絡媒介。
　　
　　幾乎影響信息包交換的所有功能，例如網絡地址轉換 (NAT)和策略路由，在流程轉換路徑做他們的首演。一旦他們證實，并且優化，這些功能可以或者不可以，出現interrupt上下文轉換程序。
　　
　　中斷上下文交換
　　中斷上下文交換是Cisco路由器使用的主要交換方法的秒鐘。中斷上下文交換和流程轉換的之間主要的區別是：
　　
　　中斷當前運行在處理器的進程轉換信息包。僅當可以安排時，信息包被轉換根據要求，而不是被轉換 ip_input 進程。
　　
　　處理器使用路由高速緩存的某種表找到所有信息必要轉換信息包。
　　
　　以下圖說明中斷上下文交換。
　　　

　　較具體地檢查此圖表：
　　
　　接口處理器在網絡媒介首先發現那里是一個信息包，并且傳輸此信息包到路由器的輸入-輸出內存。
　　
　　接口處理器生成一次收到中斷信號。在此中斷期間，中心處理器確定什么類型的信息包這是(假設它是IP信息包)，然后開始轉換信息包。
　　
　　處理器搜索路由高速緩存確定如果信息包目的地是可及的，什么輸出接口應該是，什么下一跳往此目的地是和終于，什么MAC 報頭信息包假如成功地必須到達下一跳。處理器使用此信息重寫信息包的MAC報頭。
　　
　　信息包現在被復制到傳輸或出局接口的輸出隊列(根據多種要素)。收到中斷信號現在回歸和在處理器運行的進程在中斷發生了之前持續運行。
　　
　　輸出接口處理器在其傳輸隊列發現信息包，并且傳輸信息包網絡媒介。
　　
　　浮現在腦海在讀此說明以后的第一個問題是"什么在高速緩沖存儲器？" 有三個可能的答案，根據中斷上下文交換的種類：
　　
　　快速交換
　　
　　最優交換
　　
　　Cisco快速轉發
　　我們將查看這些路由高速緩存類型 (或交換路徑)中的每一條一次一個。
　　
　　快速交換
　　快速交換使用一個二分樹存儲轉發信息和MAC報頭重寫字符串作為快速查找和參考。以下圖說明一個二分樹。
　　　

　　在快速交換，可達性信息在二分樹由一個節點的存在表示為信息包的目的地。 MAC 報頭和出局接口為每個目的地在樹之內，存儲作為節點的信息一部分。二分樹能實際上有上面32 levels?the樹為例證的目的極其縮寫。
　　
　　搜索一個二分樹，您在根據該編號的樹簡單開始從左(與最有效位數)在您尋找的(二進制)編號和分支或左。例如，假如尋找信息與第4有關在此樹，您由分支的權利會開始，因為第一個二進制數字是1。您在(二進制)編號會跟隨樹下來，比較下個數字，直到您到達末端。
　　
　　快速交換的特性
　　快速交換有作為樹節點一部分，是二分樹結構的結果和MAC報頭重寫信息存貯的幾個特性。
　　
　　因為沒有路由表和快速緩存內容(例如MAC報頭重寫的之間相關性)，大廈緩存條目介入所有處理在流程轉換路徑必須完成。所以，當信息包被過程交換，快速緩存條目被建立。
　　
　　因為沒有MAC報頭的之間相關性(用于重寫)在ARP高速緩存和快速緩存的結構，當 ARP 表更改時，必須無效快速緩存的某個部分(和通過信息包流程轉換再創造)。
　　
　　快速緩存在路由表之內能只建立條目在一深度(一個前綴長度)為所有特定目的地。
　　
　　沒有辦法從一個條目點到另一個在快速緩存(MAC報頭和出局接口信息之內預計在節點之內)，因此所有路由遞歸一定解決當一個快速緩存條目被建立時。換句話說，遞歸路由不可以是解決在快速緩存之內。
　　
　　使快速交換條目老化
　　保持快速交換條目從丟失他們的同步與路由表和ARP高速緩存和保留未使用項在快速緩存從路由器的過度消耗的內存，1/20th快速緩存無效，隨機地，每分鐘。假如路由器內存下降在非常低水印下面，1/5th快速緩存條目每分鐘無效。
　　
　　快速交換前綴長度
　　假如能只構件到一個前綴長度為每個目的地，什么前綴長度快速交換是否建立條目為？在快速交換的之內術語，目的地是單個可達目的地在路由表之內或者一個主要網絡。規則為決定建立特定緩存條目的什么前綴長度是：
　　
　　假如建立快速的策略項，總緩存到/32 。
　　
　　假如建立條目ATM上多協議虛擬電路 (MPOA VC)，總緩存到/32。
　　
　　假如網絡沒有分支子網(它是一個主要網絡條目)：
　　
　　假如它直接地連接，使用/32;
　　
　　否則使用主網掩碼。
　　
　　假如它是Supernet使用Supernet的掩碼。
　　
　　假如網絡分支子網：
　　
　　假如直接地連接，使用/32;
　　
　　假如有多條路徑到此子網，使用/32;
　　
　　在其他案件，使用最長的前綴長度在此主網。
　　
　　負載共享
　　快速交換整個地是基于的目的地; 負載共享在每個預定基礎上發生。如果有多條相等費用路徑為一個特定目的地網絡，快速緩存有一個條目為每臺主機可及在該網絡之內，但所有數據流被注定到一臺特定主機跟隨一條鏈路。
　　
　　最優交換
　　最優交換在一棵256種方式multiway樹(256 種方式 mtree)存儲轉發信息和MAC報頭重寫信息。使用mtree減少必須采取當查找前綴，如下表所示時步驟的數量。
　　　

　　用于每個八位位組確定采取的哪些256個分組在樹的每個級別，意味著有，至多，在找到所有目的地涉及的4查找。為更短的前綴長度，僅 one-three查找可能需要。作為樹節點一部分，MAC報頭重寫和輸出接口信息被存儲，仍然因此高速緩存無效和過期在快速交換發生正如。
　　
　　最優交換也確定前綴長度為每緩存條目以與快速交換相似的方式。
　　
　　Cisco快速轉發
　　Cisco快速轉發，也使用一個256方式數據結構存儲轉發和MAC報頭重寫信息，但不使用一棵樹。Cisco快速轉發使用一trie，意味著實際信息被搜索為不在數據結構; 反而，數據在一個獨立數據結構存儲，并且trie簡單指向它。換句話說，而不是存儲出局接口和MAC報頭重寫在樹之內，Cisco 快速轉發在稱為鄰接表的一個獨立數據結構存儲此信息。
　　　

　　可達性信息( 在Cisco快速轉發表里)和轉發信息的此分離(在鄰接表里)，提供一定數量的好處：
　　
　　鄰接表可以分開被構件與Cisco快速轉發表，答應兩個構件沒有過程交換任何信息包。
　　
　　用于的MAC報頭重寫轉發信息包在緩存條目在MAC報頭重寫字符串沒有存儲，如此更改不要求緩存條目的無效。
　　
　　遞歸路由可以通過指向解決 recursed 下一跳，而不是直接地到轉發信息。
　　
　　根本，排除所有高速緩沖存儲器過期，并且根據信息預修造的高速緩沖存儲器包含在路由表和ARP高速緩存。沒有需要過程交換所有信息包建立緩存條目。
　　
　　其他條目在鄰接表里
　　除MAC報頭重寫字符串和出局接口信息之外，鄰接表能包含條目。某些在鄰接表里可以安置條目的多種類型包括：
　　
　　緩存 A用于的MAC報頭重寫字符串和出局接口到達一個特定的相鄰主機或路由器。
　　
　　收到信息包被注定到此IP 地址應該由路由器接受。這包括在路由器和地址配置的廣播地址。
　　
　　應該投下下落信息包被注定到此IP地址。這能用于數據流否決由訪問控制列表或者被路由對空接口。
　　
　　平底船 Cisco快速轉發不能轉換此信息包; 通過它對下佳交換方法(一般快速交換)的處理。
　　
　　搜集下一跳直接地附有，但沒有MAC報頭重寫字符串現在可以得到。
　　
　　收集鄰接
　　搜集鄰接條目表明特定的下一跳應該直接地連接，但沒有MAC報頭重寫有用的資料。這些如何獲得構件和使用？默認情況下路由器運行 Cisco快速轉發和附有廣播網絡，正如被顯示在上下面的圖，建立一定數量的鄰接表條目。
　　　

　　被建立的默認情況下四個鄰接表條目是：
　　
　　10.1.1.0/24, version 17, attached, connected
　　 0 packets, 0 bytes
　　　 via Ethernet2/0, 0 dependencies
　　　　 valid glean adjacency
　　 10.1.1.0/32, version 4, receive
　　 10.1.1.1/32, version 3, receive
　　 10.1.1.255/32, version 5, receive
　　那里附注是四個條目：三接受和一個搜集。而搜集條目在連接的網絡，表示地址空間的剩下的事其中每一接受條目表示在路由器或地址配置的廣播地址。假如信息包為主機10.1.1.50收到，路由器嘗試交換它，并且查找它被解決到此搜集鄰接。 Cisco快速轉發然后發信號ARP高速緩存條目為10.1.1.50是需要的，ARP進程發送ARP 信息包，并且適當的鄰接表條目從新的 ARP 高速緩存信息被建立。在此步驟完成之后，鄰接表有一個條目為10.1.1.50。
　　
　　10.1.1.0/24, version 17, attached, connected
　　 0 packets, 0 bytes
　　　 via Ethernet2/0, 0 dependencies
　　　　 valid glean adjacency
　　 10.1.1.0/32, version 4, receive
　　 10.1.1.1/32, version 3, receive
　　 10.1.1.50/32, version 12, cached adjacency 208.0.3.2
　　 0 packets, 0 bytes
　　　 via 208.0.3.2, Ethernet2/0, 1 dependency
　　　　 next hop 208.0.3.2, Ethernet2/0
　　　　 valid cached adjacency
　　 10.1.1.255/32, version 5, receive
　　路由器接受注定為10.1.1.50的下一個信息包通過此新的鄰接是交換式。
　　
　　負載共享
　　Cisco快速轉發比其他中斷上下文交換模式也利用分離在Cisco快速轉發表和鄰接表之間提供負載共享的一張更好的表。加載共享表插入在Cisco快速轉發表和鄰接表之間，如下圖所示的。
　　

　　Cisco快速轉發表指向此加載共享表，包含指針對多種鄰接表條目為可用的并行路徑。起源和目的地址通過Hash算法確定使用的哪個負載分攤表條目為每個信息包。在每個信息包使用一個不同的負載分攤表條目情況下，可以配置每個信息包負載共享。
　　
　　每個加載共享表有之中路徑可用在路由表里分開根據流量共享計數器的16個條目在。假如流量共享計數器在路由表里是全部1 (和一旦多條相等費用路徑)，每可能的下一跳從加載共享表接受指針的一個相同數量的。假如可用的路徑的數量不均勻地是可分的到16 (因為有16個負載分攤表條目)，一些路徑比其他將有更多條目。
　　
　　開始在IOS 12.0，在加載共享表里減少條目的數量確定每條路徑有負載分攤表條目的一個均衡編號。例如，假如有三個相等費用路徑在路由表里，只有使用15個負載分攤表條目。
　　
　　哪條交換路徑是最佳？
　　每當可能，您希望您的路由器交換在中斷上下文因為它比流程級交換是至少命令大小快速。Cisco快速轉發交換比其他交換模式確定地快速和好。假如協議和IOS您運行技術支持它，我們推薦您使用Cisco快速轉發。這是非凡真的假如有應該負載共享的一定數量的并行鏈路數據流。

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