路由原理与技术第3章路由器硬件结构与路由查询算法.pptVIP

第三章路由器的硬件结构与路由查询算法;本章提纲;目标;本章提纲; 路由器的根本组成

?输入输出局部——路由器上的网卡，工作在子网层〔物理层和数据链路层〕，

完成数据包的收发

?速度从10Mbps到几十Gbps甚至更高

?单个网络接口的网卡开展到集成多个网络接口的网卡

?数据转发引擎——完成路由查询，确定转发目的端口

?是路由器数据转发速率的决定性因素

?交换结构——连接输入输出局部和数据转发引擎，提供高速数据通道。

?总线结构〔适于单个网络接口〕、Cross-bar〔交叉开关〕结构〔适于多个

网络接口〕

?影响路由器吞吐量的关键因素

?路由计算局部——根据网络拓扑选择路由协议，计算出路由表;;;;;;;配置文件

?配置文件

?它是路由器的第二个主要的软件组成局部。该文件是由路由器管理员

所创立的文本文件。在每次路由器启动过程的最后阶段，配置文件中

每条语句被IOS执行以完成对应的功能。如配置接口IP地址信息、路

由协议参数等。这样，当路由器每次断电或重新启动时，网络管理人

员不必对路由器的各种参数重新进行配置。

?配置文件并不能执行自身所定义的路由器操作的各个功能。实际执行

这些操作的是路由器操作系统IOS。IOS负责翻译并执行配置文件中的

语句。

?配置文件中的语句以无格式文本形式存储，其内容可以在路由器的控

制台终端或远程虚拟终端上显示、修改或删除，也可以通过TFTP效劳

器上传或下载。;配置文件

有两种类型的配置文件：

?启动配置文件：也称为备份配置文件，被保存在NVRAM中，并在

路由器每次初始化时加载到RAM中变成运行配置文件。

?运行配置文件：也称为活动配置文件，驻留在RAM中。当路由器的

命令行接口对路由器进行配置时，配置命令被实时添加到路由器的

运行配置文件中并被立即执行。

但是，这些新添加的配置命令不会被自动保存到NVRAM中。因此，通常对路由器进

行重新配置或修改后，应该将当前的运行配置保存到NVRAM中变成启动配置文件。;实用管理程序

?FastStep——安装软件。使非技术用户可以非常轻松地迅速安装一

个Cisco路由器。

?CiscoConfigMaker——路由器配置工具。用ConfigMaker可以创立

所有Cisco路由器的配置，做好配置后通过网络传到路由器中。如

果网络尚未开通运行，可以从运行ConfigMaker的计算机通过控制

端口和路由器相连，并将配置导入到路由器。

?CiscoWorks——网络管理软件。拥有思科全套产品的数据库，能

调出各种产品的直观视图，并深入到每个物理端口去查询状态信息。

其功能具体包括：自动发现网络拓扑结构和设备；生成和修改网络

设备配置参数；网络状态监控；设备视图管理;本章提纲;集中式单〔多〕CPU+总线结构;缺陷

CPU要负责整体系统的控制管理、路由计算和数据转发等各项功能，存在计算瓶颈。

所有接口卡的数据都要争用总线，存在数据交换瓶颈。;分布式多CPU+总线结构

;特点

路由计算和转发别离：主控CPU负责整个系统的控制管理和路由计算〔即运行路由协议，维护和更新路由表〕；线卡上的CPU负责查询路由表，对数据进行转发。

局部地克服了总线瓶颈，即如果数据的接收和发送都在一个线卡上，就不用争用总线；假设数据的接收和发送涉及不同的线卡，还是会出现总线争用问题。;分布式多CPU+Crossbar结构;特点

路由计算和转发别离。

采用Crossbar的交换结构〔SwitchFabric〕，每个输入端口和输出端口之间都有一个交叉开关，只要数据流彼此不相关，就可以实现无阻塞的交换，解决了总线争用问题。

根本上解决了路由器吞吐量的问题。

交叉开关的设计和调度算法是研究的重点和难点。;路由器硬件体系结构开展总结

共享总线→交叉开关

路由计算与转发别离;本章提纲;影响IP网络性能的关键因素;采用光纤等技术提高链路速度

在路由器中采用大容量的交换结构以提高吞吐量

采用高效的路由查询算法和硬件路由查询方案提高包转发速率〔路由查询〕

优化各种动态路由协议;为什么是最长前缀匹配而不是精确匹配

CIDR等机制的引入：IP地址是无类别的，从IP地址不能判断出其网络前缀长度；IPv6单播地址也是无类别的。

最长前缀匹配给路由查询带来很大的困难，因为不仅要考虑前缀的值，还要考虑前缀的长度。

传统的关键字查找算法不能直接用于路由查询。

W.Doeringer,G.Karjoth,andM.Nassehi,“Routingonlongestmatchingprefixes,”