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1、 思科设备交换常用模式详解Cisco设备的五种交换模式思科产品交换模式常用的有5种，有些容易混淆，不易理解，这里我总结一下这5种交换模式：1、Process Switching（进程交换）这是一种最基本最普通的交换模式，在这种模式下，一条数据流（flow）中的第一个包（packet）将被置入系统缓存（system buffer）。其目的地址将会拿到路由表中去查询比对，路由器的处理器（CPU or Processer）同时将进行CRC校验，检查包是否正确。然后数据包的二层MAC地址将会被重写，替换为下一跳接口的MAC地址。这样的过程将会继续，对这条数据流（flow）中的第2个、第3个数据包相同的
2、操作，包括查询路由表、重写MAC地址，CRC校验等。这种方式无疑是延迟最大的，因为它要利用system buffer以及processor去处理每个收到的包。但是我们仍然有机会使用这种交换方式，比如在进行基于每个包的负载分担时，或是debug ip packet时。提了这么多，但是如何打开process switching？因为默认情况下，思科路由器会启用fast switching或optimum switching又或是cef switching，而不是process switching，所以我们只能通过：no ip route-cache来禁用fast switching，这在另一种意义
3、上正是开启process switching.2、Fast Switching快速交换要优于process switching，它采用了route cache（路由缓存）来存储关于某条数据流（flow）的特定信息，当然会包括诸如目的MAC地址，目的接口等内容。这时我们只需要对一条数据流（flow）中的第一个包做process switching，并把信息存入cache，所有后续数据包，可以不必再中断system processor去执行查询等操作，直接从cache中提取目的接口，目的MAC地址等，这样大大加速了包转发速度。fast switching在某些资料上可能被称为route-cache
4、 switching正是这个原因。思科1600、1700、2500、2600系列路由器的ethernet、fast ethernet、serial接口默认采用的就是fast switching.我们可以用ip route-cache命令，在接口上启用fast switchingshow ip cache来检查fast switching的相关信息。3、Optimum and Distributed Switching这两种交换模式，从原理上来讲都与fast switching极为相似，比如optimum switching其实采用了一种经过优化的交换缓存（optimumed switching
5、 cache），它的速度要较平常cache要快。distributed switching mode需要使用Versatile Interface Card这种硬件卡，又称VIP card.它会自已保存一份route cache，这样在查询时就不必要等待使用共享的系统缓存了（shared system buffer），无论相对于fast switching还是optimum switching来讲，都是比较快的。这两种模式一般只在思科高端设备上有所应用，比如7200系列路由器。或者12000系列路由器。命令：ip route-cache optimum show ip cache optimu
6、m4、Netflow switching这种模式是最值得参考的，它完全基于其它switching mode，重点在于对流经的数据包进行计费、监控、网管。但不得不提的是，这种模式因为也要存储相关信息，经过统计，大致65536条数据流（flow）会耗费4MB的system buffer.相关命令：ip route-cache flowshow ip cache flowip flow-export /将NETFLOW审计的数据包转发到指定设备。5、Cisco Express Forwarding思科CEF是最为高效的一种三层协议，很多人容易对CEF产生误解，所以我们仍然要说明它的来原。CE采用了基
7、于硬件的平台，数据，但它不仅仅是将数据都存入system buffer，而是将整个路由表、拓扑表，以及所有的下一跳地址、MAC地址全部进行“预存”，只要路由表、拓扑表中存在的条目，无论是否有数据请求发往其目的地址，都会提前预读取，预设置缓存。这样，当有新的数据请求发送时，就不需要CPU去查询目的接口，目的MAC地址等等信息，而是直接从缓存中读取，从而使转发速度得以大大提高。相关命令：ip route-cache cefshow ip cefCisco快速转发技术及其使用详解- Cisco快速转发（Cisco Express Forwarding，CEF）是一种高级的第三层IP交换技术。可以在网
8、络的任何地方使用CEF，特别是在企业骨干网的交换方面。此外，CEF可以优化像Internet这样带有大规模的、动态数据流的网络的性能和伸缩性。在网络核心中，骨干路由器上的CEF提供了高性能和伸缩性，用来对付网络规模的不断加大和稳定增长的数据流量。CEF是一种分散式交换机制，它随着接口卡数量和安装在路由器中带宽的变化而线性地变化。 一、CEF的优势 - CEF可以通过大规模的动态通讯方式优化网络的性能和伸缩性，它的优点如下。 - 1改善路由器效率 - 和常规的快速交换路由相比较，CEF可以使用较少的内存容量来实现数据包的转发，这样，就可以节省更多处理器的资源，使得处理器能够专用于第三层的服务，比
9、如提高服务质量（QoS）和加密功能等。 - 2良好的伸缩性 - 当启用分散式CEF模式时，CEF的每个线路卡上维护着一个与转发信息库 (Forwarding Information Base，FIB)和邻接表相同的拷贝，它能独自提供完全的交换能力。 - 3提高网络性能 - 在大规模的动态网络中，CEF能提供了更好的交换的一致性和稳定性。在动态网络中，因为路由的改变会导致快速交换高速缓存条目频繁地失效，这些变化可能的结果就是要通过路由表对数据进行过程交换，而不是通过路由高速缓存进行快速交换。因为FIB查阅表中包含所有路由表中已知的路由，这样就不用维护路由高速缓存了，也不用采用快速交换和过程交换相
10、互转换这种转发方案了。CEF能够比典型的高速缓存技术更有效地交换数据流。 - 尽管CEF是一种高级IP交换技术，支持很多通讯媒体，但它并不是支持所有的通讯方式，目前CEF支持ATM/AAL5snap、ATM/AAL5mux、ATM/AAL5nlpid、帧中继、以太网、FDDI、PPP、HDLC和隧道（tunnel）等。 二、CEF操作使用的部件 - 为了实现CEF的交换功能，CEF将常规路由器中存储在路由高速缓存中的信息转而存储到几种为CEF专门设计的数据结构中。为了有效地进行数据包转发，这种数据结构要保证能进行优化的查询。CEF的2种主要部件如下。 - 1转发信息库 - CEF利用转发信息库
11、（FIB）来进行基于IP目的地前缀的交换决策。FIB从概念上讲类似于路由表或信息库，它维护着一个IP路由表中包含的转发信息的镜像。当网络中路由或拓扑结构发生了变化时，IP路由表就被更新，而这些变化也将反映在FIB中。FIB基于IP路由表中的信息，维护着下一网络段的地址信息。 - 因为在FIB条目和路由表条目之间有一一对应的关系，所以FIB中包含了所有已知的路由，这样就不用维护路由高速缓存了，而先前的交换路径（比如快速交换和最优交换）都要维护路由高速缓存。 - 2邻接表(Adjacency Table) - 如果网络中的网络节点只通过单独一个网络段就可以穿越链路层而彼此到达对方，那么它们是邻接的
12、。除了FIB外，CEF还利用邻接表来提供第二层的寻址信息。邻接表为所有FIB条目维护第二层的下一网段地址。当路由器发现存在邻接时就增加在邻接表中，每次生成一个邻接条目，CEF会为那个邻接节点预先计算一个链路层头标信息，并把这个头标信息存储在邻接表中。当决定路由时，它就会指向下一网络段以及相应的邻接条目，随后即在对数据包进行CEF交换时用它来进行封装。 三、CEF操作模式 - CEF的操作模式有2种，即集中CEF模式和分散CEF模式。可以通过其中的任意一种来启用CEF，同一时刻用户只能使用其一种模式，但并不是所有的Cisco路由器都支持这2种模式，必须查阅所使用的产品资料，以确定它是否支持集中C
13、EF模式或分散CEF模式，比如在Cisco 7200系列路由器上就不支持分散式CEF模式。 - 1集中CEF模式 - 当启用集中CEF模式时，CEF的FIB和邻接表驻留在路由处理器中，路由处理器来执行快速转发，见图1。对于CEF交换来说，当线路卡不可用时，或者需要使用的功能与分散CEF交换不兼容时，就可以使用CEF模式。 - 2分散CEF模式 - 当启用分散式CEF(dCEF)时，线路卡（例如VIP线路卡或者GSR线路卡）维护着一个与FIB和邻接表相同的拷贝。线路卡在端口适配器之间执行快速转发，这样，在进行交换操作时就无须RSP的参与了。dCEF使用一个“内部过程通信”（Inter Proce
14、ss Communication，IPC）机制，在路由处理器和线路卡上，保证FIB和邻接表的同步，如图2所示。 四、CEF的应用 - CEF在Cisco路由器中改善了路由器的性能，优化了路由交换，但它的使用却并不复杂，用户只需要配置启用或禁止CEF/dCEF即可实现Cisco快速转发。当然，为了更好地使用CEF，需要对它做进一步的配置，如负载均衡功能等。其他常见的CEF命令见附表。 - 1启用或禁止CEF - 如果用户的Cisco路由器中有接口处理器支持CEF时，就可以启用CEF。为了启用或禁止CEF，在全局配置模式下，利用下面的命令进行。 - (1) 启用标准的CEF模式 - 命令如下： -
15、 ip cef - (2) 禁止标准的CEF模式 - 命令如下： - no ip cef - 2启用或禁止dCEF - 当用户想让其线路卡执行快速转发时，则启用dCEF，这样，路由处理器就可以处理路由协议。为了启用或禁止dCEF操作，在全局配置模式下，利用下面的命令进行。 - (1) 启用dCEF模式 - 命令如下： - ip cef distributed - (2) 禁止dCEF模式 - 命令如下： - no ip cef distributed - 当用户按全局模式启用CEF或dCEF时，所有支持CEF的接口都被默认地启用了。 - 3在特定的接口上启用或禁止CEF/ dCEF - 有时候，在某个接口配置了一项功能，而CEF或dCEF并不支持该功能。这时用户就可能需要在这个特定的接口上禁止CEF或dCEF。例如，策略路由和CEF就不能一起使用。用户可能想让一个接口支持策略路由，而让其他的接口支持CEF。在这种情况下，可以按全局模式启用CEF，而在那个打算配置策略路由
