如何选择您的网络的最佳路由器交换路径

前言

　　有过多交换路径可用对多种Cisco路由器和Cisco IOS版本。最 佳一个如何是哪些为您的网络和他们全部工作？此白皮书是 企图解释以下交换路径中的每一条因此您能做出最佳的决策关于哪 条交换路径适合您的网络。

　　首先，检 查转发进程。有三个步骤到转发信息包通过路由器：

　　确定信息包目的地是否是可及的。

　　确定下一跳往目的地和接口该下一 跳是可及的。

　　

　　重写媒体访问控制 (MAC)头在信息包因此将成功地到达其下一跳。

　　

　　这些步骤中的每一个是重要为了信息包能到达其目的 地。

　　

　　注意： 在本 文过程中，我们使用IP交换路径例如; 实际上如果他们存在 ，这里被提供的所有信息是可适用的到等同的交换路径为其他协议 。

　　

　　流程转换

　　流程转换是小公分母在 交换路径; 它为每通信类型是可用的在每个IOS版本，在每 个平台和交换式。流程转换是由二个重要概念定义的：

　　

　　转发决策和信息在信息包曾经重写 MAC 报头从包含MAC报头信息被映射到每台主机IP 地址直接地连 接到路由器的一些其他表被采取从路由表(从路由信息库或者RIB)和 地址解析协议(ARP)高速缓冲存储器，或者。

　　

　　信息包由运行在IOS的之内一个正常进程转换。 换句话说，转发决策由通过IOS调度程序和运行被安排的进程 做作为一个对等体到其他进程在路由器，例如路由协议。 在 路由器正常运行没有中断的进程过程交换信息包。

　　

　　下面的图说明流程转换路径。

　　

　

　　较详细地检查 此图表：

　　

　　接口处理器在网络媒介首先 发现那里是一个信息包，并且传输此信息包到路由器的输入-输出内 存。

　　

　　接口处理器生成一次收到中断信 号。 在此中断期间，中央处理器确定什么类型的信息包这是 (假设它是IP信息包)和复制它到如果需要处理器内存里(此决策根据 平台)。 最后，处理器在适当的处理输入队列放置信息包并 且发布中断。

　　

　　当下次调度程序运行， 在ip_input 输入队列注释信息包 ，并且安排此进程运行 。

　　

　　当 ip_input 运行时，参见 RIB确定下一跳和输出接口然后参见ARP高速缓存确定正确的物理层 地址为此下一跳。

　　

　　ip_input 在正确的出局接口的 输出队列然后重写信息包的MAC报头，并且放置信息包。

　　

　　信息包从出局接口的输出队列被复制 对出局接口的传输队列; 所有outbound 服务质量发生在这 两个队列之间。

　　

　　输出接口处理器在其 传输队列发现信息包，并且传输信息包网络媒介。

　　

　　几乎影响信息包交换的所有功能，例如网络地址转换 (NAT)和策略路由，在流程转换路径做他们的首演。一旦他们 证明，并且优化，这些功能可以或者不可以，出现interrupt上下文转换程序。

　　

　　中断上下文交换

　　中断上下文交换是Cisco路由器使用的主要交换方法 的秒钟。中断上下文交换和流程转换的之间主要的区别是：

　　

　　中断当前运行在处理器的进程转换信 息包。仅当可以安排时，信息包被转换根据要求， 而不是 被转换 ip_input 进程。

　　

　　处理 器使用路由高速缓存的某种表找到所有信息必要转换信息包。

　　

　　以下图说明中断上下文交换。

　　

　

　　较详细地检查此图表：

　　

　　接口 处理器在网络媒介首先发现那里是一个信息包，并且传输此信息包 到路由器的输入-输出内存。

　　

　　接口处 理器生成一次收到中断信号。 在此中断期间，中央处理器确 定什么类型的信息包这是(假设它是IP信息包)，然后开始转换信息 包。

　　

　　处理器搜索路由高速缓存确定如 果信息包目的地是可及的，什么输出接口应该是，什么下一跳往此 目的地是和终于，什么MAC 报头信息包如果成功地必须到达下一跳 。 处理器使用此信息重写信息包的MAC报头。

　　

　　信息包现在被复制到传输或出局接 口的输出队列(根据多种要素)。收到中断信号现在回归和在 处理器运行的进程在中断发生了之前持续运行。

　　

　　输出接口处理器在其传输队列发现信息包，并且传输 信息包网络媒介。

　　

　　浮现在脑海在读此说明以后的第一个问题是"什么在 高速缓冲存储器？" 有三个可能的答案，根据中断上下文交 换的种类：

　　

　　快速交换

　　

　　最优交换

　　

　　Cisco快速转 发

　　我们将查看这些路由高速缓存类型 (或交换路径)中的每一条一次一个。

　　

　　快速交换

　　快速交换使用一个二分 树存储转发信息和MAC报头重写字符串作为快速查找和参考。以下图说明一个二分树。

　　

　

　　在快速交换， 可达性信息在二分树由一个节点的存在表示为信息包的目的地。 MAC 报头和出局接口为每个目的地在树之内，存储作为节点 的信息一部分。二分树能实际上有上面32 levels?the树为例 证的目的极其缩写。

　　

　　搜索一个二分树 ，您在根据该编号的树简单开始从左(与最有效位数)在您寻找的(二 进制)编号和分支或左。例如，如果寻找信息与第4有关在此 树，您由分支的权利会开始，因为第一个二进制数字是1。 您在(二进制)编号会跟随树下来，比较下个数字，直到您到达末端 。

　　

　　快速交换 的特性

　　快速交换有作为 树节点一部分，是二分树结构的结果和MAC报头重写信息存贮的几个 特性。

　　

　　因为没有路由表和快速缓存内 容(例如MAC报头重写的之间相关性)，大厦缓存条目介入所有处理在 流程转换路径必须完成。 所以，当信息包被过程交换，快速 缓存条目被建立。

　　

　　因为没有MAC报头 的之间相关性(用于重写)在ARP高速缓存和快速缓存的结构，当 ARP 表更改时，必须无效快速缓存的某个部分(和通过信息包流程 转换再创造)。

　　

　　快速缓存在路由表之 内能只建立条目在一深度(一个前缀长度)为所有特定目的地。

　　

　　没有办法从一个条目点到另一个在 快速缓存(MAC报头和出局接口信息之内预计在节点之内)，因此所有 路由递归一定解决当一个快速缓存条目被建立时。换句话说 ，递归路由不可以是解决在快速缓存之内。

　　

　　使快速交换条目老化

　　保持快速交换条目从丢 失他们的同步与路由表和ARP高速缓存和保留未使用项在快速缓存从 路由器的过度消耗的内存，1/20th快速缓存无效，随机地，每分钟 。如果路由器内存下降在非常低水印下面，1/5th快速缓存条 目每分钟无效。

　　

　　快速交换前缀长度

　　如果能只构件到一个前缀长度为每个目的地，什么前 缀长度快速交换是否建立条目为？在快速交换的之内术语， 目的地是单个可达目的地在路由表之内或者一个主要网络。规则为决定建立特定缓存条目的什么前缀长度是：

　　

　　如果建立快速的策略项，总缓存到/32 。

　　

　　如果建立条目ATM上多协议虚拟电路 (MPOA VC)，总缓存到/32。

　　

　　如果网络 没有分支子网(它是一个主要网络条目)：

　　

　　如果它直接地连接，使用/32;

　　

　　否则使用主网掩码。

　　

　　如果它是Supernet使用Supernet的掩码。

　　

　　如果网络分支子网：

　　

　　如果直接地连接，使用/32;

　　

　　如果有 多条路径到此子网，使用/32;

　　

　　在 其他案件，使用最长的前缀长度在此主网。

　　

　　负载共享

　　快速交换整个地是基 于的目的地; 负载共享在每个预定基础上发生。如 果有多条相等费用路径为一个特定目的地网络，快速缓存有一个条 目为每台主机可及在该网络之内，但所有数据流被注定到一台特定 主机跟随一条链路。

　　

　　最优交换

　　最优交换在一棵256种方式multiway树(256 种方式 mtree)存储转发信息和MAC报头重写信息。使用mtree减少必 须采取当查找前缀，如下表所示时步骤的数量。

　　

　

　　用于每个八位 位组确定采取的哪些256个分组在树的每个级别，意味着有，至多， 在找到所有目的地涉及的4查找。为更短的前缀长度，仅 one-three查找可能需要。作为树节点一部分，MAC报头重写 和输出接口信息被存储，仍然因此高速缓存无效和过期在快速交换 发生正如。

　　

　　最优交换也确定前缀长 度为每缓存条目以与快速交换相似的方式。

　　

　　Cisco快速转发

　　Cisco快速转发，也使 用一个256方式数据结构存储转发和MAC报头重写信息，但不使用一 棵树。Cisco快速转发使用一trie，意味着实际信息被搜索为 不在数据结构; 反而，数据在一个独立数据结构存储，并 且trie简单指向它。换句话说，而不是存储出局接口和MAC报 头重写在树之内，Cisco 快速转发在称为邻接表的一个独立数据结 构存储此信息。

　　

　

　　可达性信息( 在Cisco快速转发表里)和转发信息的此分离(在邻接表里)，提供一 定数量的好处：

　　

　　邻接表可以分开被 构件与Cisco快速转发表，允许两个构件没有过程交换任何信息包。

　　用于的MAC报头重写转发信息包在缓 存条目在MAC报头重写字符串没有存储，如此更改不要求缓存条目的 无效。

　　递归路由可以通过指向解决 recursed 下一跳，而不是直接地到转发信息。