Paketvidarebefordran Routerkonfiguration
En routers viktigaste uppgift är att kapsla in paket i rätt datalänk-ram för det utgående interfacet. Ju snabbare detta görs, desto snabbare vidarebefordras paketen. Routrar använder tre metoder för att hantera paket:
- Process Switching: Varje paket behandlas individuellt, vilket är långsamt.
- Fast Switching: Den första paketvägen lagras i cacheminnet, och följande paket använder den informationen.
- Cisco Express Forwarding (CEF): En avancerad metod som använder en förbyggd tabell för extremt snabb vidarebefordran.
Exempel på Packetvidarebefordran: Fem paket till samma destination
Hur paketen hanteras beror på den vidarebefordrings mekanism som används. Med Cisco Express Forwarding (CEF) behandlas alla fem paket snabbt och effektivt. Däremot kan äldre mekanismer som Process Switching vara långsammare.
Process Switching
En äldre metod för paketvidarebefordran som fortfarande finns i Cisco-routrar, men används sällan i moderna nätverk. Så här fungerar Process Switching:
- När ett paket anländer till routern skickas det till CPU i kontrollplanet.
- CPU söker i routing-tabellen, bestämmer det rätta utgångs-interfacet och vidarebefordrar paketet.
Viktigt: Den här processen upprepas för varje enskilt paket, även om alla paket har samma destination.
Fast Switching
Fast switching är en äldre, men snabbare mekanism än process switching. Den använder ett cacheminne för att lagra information om nästa-hop för att effektivisera vidarebefordringen av paket. Så här fungerar Fast Switching:
- Första paketet: När ett paket anländer, skickas det till CPU i kontrollplanet.
- CPU söker efter nästa-hop-information i fast-switching-cacheminnet.
- Om ingen matchning finns, behandlar CPU paketet, bestämmer utgångs-interfacet och vidarebefordrar det.
- Information om flödet lagras i cacheminnet.
- Efterföljande paket: För paket med samma destination används nästa-hop-informationen från cacheminnet direkt.
- Detta gör att CPU inte behöver ingripa, och paketen vidarebefordras snabbare.
Fördelar med Fast Switching:
- Endast det första paketet i ett flöde kräver CPU-behandling.
- Efterföljande paket behandlas snabbt tack vare cacheminnet.
Begränsning:
- Fast Switching är effektivare än Process Switching men kan inte matcha hastigheten och skalbarheten hos modern teknik som Cisco Express Forwarding (CEF).
Cisco Express Forwarding (CEF)
CEF är den senaste och standardiserade mekanismen för paketvidarebefordran i Cisco IOS. Liksom fast switching bygger CEF en Forwarding Information Base (FIB) och en adjacency tabell. Men till skillnad från fast switching, där tabellposterna skapas baserat på mottagna paket, är CEF förändringsjusterat. Detta innebär att när något ändras i nätverkstopologin uppdateras FIB- och adjacency-tabellerna. När nätverket har konvergerat innehåller dessa tabeller all information som routern behöver för att vidarebefordra paket. Cisco Express Forwarding är den snabbaste mekanismen för vidarebefordran och är standard på Cisco-routrar och multilager switchar.
CEF bygger FIB- och adjacency-tabellerna efter att nätverket har konvergerat. Alla paket behandlas snabbt i dataplanet.
CEF är den senaste och snabbaste mekanismen för paketvidarebefordran i Cisco IOS och används som standard på Cisco-routrar och multilager switchar. Så här fungerar CEF:
- Tabeller för snabb vidarebefordran:
- Forwarding Information Base (FIB): Innehåller information om de bästa vägarna i nätverket.
- Adjacency-tabell: Lagrar Layer 2-information, som nästa-hop-MAC-adresser.
- Konvergering:
- Till skillnad från fast switching, där tabeller fylls baserat på mottagna paket, uppdateras CEF-tabellerna automatiskt när nätverkstopologin ändras.
- När nätverket har konvergerat innehåller tabellerna all information som behövs för snabb paketvidarebefordran.
- Dataplan:
- Alla paket behandlas direkt i dataplanet utan CPU-ingripande, vilket gör processen extremt snabb och skalbar.
Fördelar med CEF:
- Den snabbaste mekanismen för vidarebefordran.
- Effektiv hantering av stora trafikflöden.
- Standard på moderna Cisco-enheter.
CEF är särskilt användbart i komplexa nätverk där snabb och skalbar vidarebefordran är avgörande.
Analogi för Paketvidarebefordringsmekanismer
En enkel analogi för att förstå skillnaden mellan de tre paketvidarebefordringsmekanismerna:
- Process switching:
Som att räkna ut samma matematikproblem för hand varje gång, även om det är exakt samma problem du löste nyss. Långsamt och ineffektivt. - Fast switching:
Som att räkna ut problemet för hand en gång och sedan komma ihåg svaret för nästa gång samma problem dyker upp. Snabbare än process switching. - Cisco Express Forwarding (CEF):
Som att i förväg lösa alla möjliga problem och lagra svaren i ett kalkylblad. När ett problem uppstår, hämtar du svaret direkt från kalkylbladet. Snabbt och effektivt.