Cisco Express Forwarding

Cisco Express Forwarding (CEF) ist ein Paket-Weiterleitung oder Schalt-Methode, die Cisco IOS verwendet. Es ist die neueste IP-Switching-Verfahren in Cisco IOS entwickelt, und es ist der Standard-Paket-Weiterleitung Methode, die jetzt verwendet wird. CEF ist in Multiprotocol Label Switching-Netzwerke erforderlich, weshalb dieser Artikel einen Artikel widmet sich darauf. Dieser Artikel beschreibt die Grundlagen der CEF, so dass Sie ihre Rolle bei der Multiprotocol Label Switching-Netzwerke verstehen kann.

Überblick über die Cisco IOS-Switching-Methoden

Die Grundfunktion eines Routers ist, um Pakete über das Netz zu bewegen. Für einen Router, die Pakete zu übermitteln, muss sie schauen die Zieladresse des Pakets in einer Tabelle und entscheiden, welche Route zu benutzen, zu wechseln oder das Paket weiterleiten. Jedes Protokoll, dass der Router können Pakete für uns ist ein gesonderter Forwarding-Tabelle haben. Solche Protokolle können DECnet, Internetwork Packet Exchange (IPX), AppleTalk, IP-und Multiprotocol Label Switching sind. Pakete können über den Router in drei grundlegende Arten übermittelt werden: Prozess-Switching, Interrupt-Switching, oder durch einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC ). In-Prozess-Switching, eine spezielle Cisco IOS-Prozess, der geplant ist, zu laufen, wenn der Router Pakete erhält, was führt die Umstellung von Paketen. Ein Cisco IOS-Prozess führt nicht die Vermittlung von Paketen in Interrupt-Modus. Vielmehr, wenn Pakete an den Router gelangen, unterbricht die Schnittstelle der zentralen Prozessor CPU und fordert sie auf das Paket nach einer Route-Cache oder Switching-Tabelle wechseln. Das Cache oder Tabelle kann auf verschiedene Arten gebaut werden. Schnelles Umschalten und CEF Switching aufbauen, etwa einen Cache oder einen Tisch. Schließlich kann der Router die Switching-Tabelle in ein ASIC-Programm so, dass die Pakete in Hardware umgestellt werden. Mehrere Cisco-Plattformen können die CEF Tisch-Programm in ASICs.

Process Switching

Process Switching ist die langsamste aller Switching-Methoden. Beim Einschalten ein Paket durch den Router, Cisco IOS Prozess kopiert das Paket an die CPU-Speicher und sieht die Ziel-IP-Adresse in das IP-Routing-Tabelle. Basierend auf den Ergebnissen dieser Lookup, schaltet sich das Verfahren aus das Paket auf eine bestimmte Schnittstelle, nachdem sie einige Haushalt nicht auf der IP-Header. Dieser Haushalt enthält die Senkung der Time To Live (TTL)-Feld und die Neuberechnung der CRC-Prüfung (CRC) der IP-Header. Die zentralen CPU des Routers sich jedesmal auf das Paket, keine anderen intelligenten Hardware entscheidet, wie das Paket weitergeleitet wird. Das Gegenteil zu verarbeiten Einschalten ist das Schalten von Paketen in Interrupt-Modus, in dem die zentrale CPU verwickelt sein könnten, aber die Umstellung Entscheidung ist innerhalb der Interrupt-Kontext, nicht durch eine spezielle Cisco IOS-Prozess durchgeführt.

Fast Switching

Schnelles Umschalten ist eine Methode, die eine Umstellung baut On-Demand Forwarding-Tabelle. Das erste Paket für ein Ziel, das Verfahren kommt eingeschaltet. Der Schaltzustand des ersten Pakets von der zentralen CPU gibt die CPU die Möglichkeit, einen Cache zu bauen. Dieser Cache wird als IP schnelles Umschalten Route-Cache und wird von der Interrupt-Code, um weitere Pakete für die gleiche Ziel-Switch verwendet. Dieser Cache ist nicht dauerhaft. Einige Zeitangaben regeln die schnelle Umschaltung Route-Cache, und von Zeit zu Zeit werden einige Einträge gelöscht, Speicher freigeben. Solange Pakete für bestimmte Destinationen eingeschaltet, bleiben diese Ziele in der Route-Cache. Wenn jedoch seit einiger Zeit nicht mehr Pakete für eine bestimmte Destination eingeschaltet sind, wird der Eintrag für dieses Ziel in der Route-Cache gelöscht. Mit schnellen Umschaltzeiten, hat eine Änderung der Routing-Tabelle eine aufdringliche Wirkung: Wenn ein Präfix Änderungen in der Routing-Tabelle, die Eintragung in das schnelle Umschalten Cache ungültig und das erste Paket für ein Ziel hat, die sich von Prozessen wieder eingeschaltet zu bauen den neuen Eintrag in der Route-Cache. Jede IP-Präfix Eintrag in der Route-Cache verfügt über eine ausgehende Schnittstelle, der nächste Hop und Layer-2-Gebiet neu zu schreiben. Diese Layer-2-rewrite (MAC oder neu geschrieben) ist die Information, dass der Router muss in der Layer-2-Frame-Header ändern, wenn der Rahmen ist so aufgebaut, dass es auf die ausgehende Schnittstelle gesendet werden. Der Befehl zur schnellen Wechsel an der Schnittstelle ist ip route-cache. CEF Switching

Ein zwingender Grund für eine neue und bessere Schalt-Methode war, dass die schnelle Umschaltung Cache nur bei Bedarf gebaut wurde. Daher schnell-Schalter-Pakete, hatte das erste Paket, um ein Ziel zu sein Prozess-geschaltet, die von Natur aus ist zeitaufwändig, besonders an Routern, die eine Vielzahl von möglichen Destinationen, wie z. B. Router mit dem Internet-Routing-Tabelle haben. Um dies zu vermeiden, wurde eine vorgefertigte Switching-Tabelle erforderlich. Aus der Notwendigkeit eines solchen vorgefertigten Switching-Tabelle, CEF geboren wurde. Kurz gesagt, ist die Switching-Tabelle nicht mehr auf die Nachfrage gebaut, aber es wird im Voraus gebaut. Als solche hat jedes Präfix in der Routing-Tabelle einen Eintrag in der CEF Switching-Tabelle zur selben Zeit. Nur wenn der Routing-Tabelle Änderungen bringt das CEF Switching-Tabelle ändern. In einigen Fällen kann die andere Schalt-Methoden noch benötigt werden. Ein Beispiel für diese Pakete ist, die IP-Optionen. Wenn ein IP-Paket IP-Optionen trailing der IP-Header hat, wird das Paket-Prozess eingeschaltet. Denn die Behandlung von IP-Optionen ist nicht einfach und kann nicht einfach in Interrupt-Modus oder in der Hardware vorgenommen werden und ist somit von der zentralen CPU verarbeitet wird.

Warum ist CEF Needed in Multiprotocol Label Switching Networks?

Über Multiprotocol Label Switching ist CEF aus einem bestimmten Grund besonderer, sonst würde dieses Artikels ausdrücklich nicht für sie. Labeled Pakete, geben Sie den Router werden nach dem Label Forwarding Information Base (LFIB) auf dem Router eingeschaltet. IP-Pakete, geben Sie den Router werden nach den CEF-Tabelle auf dem Router eingeschaltet. Unabhängig davon, ob das Paket nach dem LFIB eingeschaltet. Die Tabelle Adjacency

Die adjacency Tabelle ist die CEF-Komponente, die für die MAC-oder Layer-2 zuständig ist, neu zu schreiben. Wenn die Router und Hosts benachbart sind, lernen sie voneinander durch irgendein Mittel. Sie können sich gegenseitig zu entdecken dynamisch oder durch Konfiguration. Wenn Router sind in einem Punkt neben-zu-Punkt-Verbindung, sie finden sich gegenseitig, trivial. Allerdings Multiaccess auf einem Medium wie Ethernet, ist es für den Router erforderlich sind, um einen dynamischen Mechanismus verwenden, um einander zu entdecken. Dieser Mechanismus ist ARP, die Layer-2-Karten (zum Beispiel Ethernet MAC)-Adressen in IP-Adressen. Da Router in der Regel laufen Routing-Protokolle untereinander, ist der ARP-Tabelle mit den MAC-Adressen der Router die Verbindung auf der Ethernet-Schnittstellen aufgebaut. Wenn die Schnittstelle ist Frame Relay oder Asynchronous Transfer Mode, kann es sein, Punkt-zu-Punkt oder Mehrpunkt. Im ersten Fall gibt es nur ein adjacency pro Schnittstelle, im zweiten Fall können mehrere adjacencies pro Schnittstelle vorhanden ist. Die Tabelle enthält ein adjacency adjacency oder Layer-2-rewrite Struktur pro Router, der die Multipoint-Schnittstelle angeschlossen ist.

Diese adjacency können aus Daten von Address Resolution Protocol (ARP), Asynchronous Transfer Mode oder Frame-Relay-Karte Aussagen gelernt gebaut werden, und inverse ARP auf Asynchronous Transfer Mode oder Frame Relay. Obwohl die FIB entscheidet, wo das Paket, dem Layer 2 Umschreiben des Rahmens ist mit den Informationen gemacht fanden in der adjacency Tabelle. Die Layer-2-rewrite Zeichenfolge enthält die neue Layer-2-Header übermittelt, die auf dem Rahmen verwendet wird. Für Ethernet, das ist die neue Ziel-und Quell-MAC-Adresse und die Ethertype (das Protokoll Nummer für die Layer-3-Payload). Für die PPP, die Layer-2-Header der gesamten PPP-Header, einschließlich der Layer-3-Protokoll-ID ist.

Distributed CEF (DCEF)

Einer der wichtigsten Vorteile von CEF ist, dass es in einer verteilten Weise verwendet werden können. Einige Cisco-Routern verwenden Sie einen zentralen CPU ohne jegliche Form der dezentralen oder verteilter Intelligenz. Ein Beispiel für einen solchen Router ist der Router der Serie 7200. CEF in dieser Plattform können nur die zentralen CPU und kann als solcher Verkehr von der CPU nach vorne oder im Interrupt-Modus. Andere Hardware-wie das 7500 oder GSR 12000-Router-Serie hat verteilter Intelligenz und CPUs. Daher kann der Router die Belastung durch die Weiterleitung des Datenverkehrs über CEF verteilt, indem Sie die CPUs verteilt den Verkehr ohne Unterbrechung der zentralen CPU zu übermitteln. Um die verteilte Weiterleitung zu erreichen, sowohl die CEF und Nähe Tabelle müssen sich auf diese verteilt CPUs verteilt werden. Für die 7500 Series Router, ist die verteilte Intelligenz auf einem Versatile Interface Processor (VIP) vorhanden, und für die GSR 12000 Series Router, der verteilten Intelligenz ist auf der Line-Cards zu präsentieren. CEF Switching Pakete in Hardware

Um hohe Paketweiterleitung zu erreichen, kann der Router ASICs Einsatz auf den Brettern oder Line-Cards. Diese ASICs sind speziell für die Chips, die Pakete nach dem höchsten Satz nach vorne. Um die ASICs haben leiten die Pakete pro Routing-Tabelle, destilliert der Router die CEF Tabelle in die ASIC, so dass es richtig programmiert, um die Pakete zu übermitteln. Beispiel 6-5 zeigt die Packet Switching ASIC. Der Router kann auch verteilen LFIB und laden es in ASICs. Der Befehl, um die LFIB im ASIC sehen zeigen Tag-Switching-Hardware-tag.

Ein Artikel eingereicht von George S Twiss

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