通信工程師考試交換技術(shù)培訓(xùn)選路過(guò)程

4.4.2  選路過(guò)程

前面對(duì)三層轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)單地闡述。實(shí)際上，三層交換機(jī)在接收到一個(gè)報(bào)文后，在需要進(jìn)行三層轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，其選路和轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程還是比較復(fù)雜的。為了便于理解和對(duì)比，我們先來(lái)了解一下路由器的選路過(guò)程。

路由器對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行路由時(shí)，其步驟如下：

根據(jù)報(bào)文的目的地址，與路由項(xiàng)進(jìn)行匹配操作；

匹配的動(dòng)作是用報(bào)文目的地址與路由項(xiàng)的子網(wǎng)掩碼進(jìn)行“與”；如圖 目的IP10.111.1.88和各表項(xiàng)子網(wǎng)掩碼“與”的結(jié)果如下：

10.111.1.88 & 255.255.0.0 ＝ 10.111.0.0

10.111.1.88 & 255.255.255.0 ＝ 10.111.1.0

10.111.1.88 & 255.255.0.0 ＝ 10.111.0.0

如果“與”的結(jié)果和路由項(xiàng)中網(wǎng)絡(luò)地址相同，則認(rèn)為路由匹配

所有匹配項(xiàng)中子網(wǎng)掩碼位數(shù)最長(zhǎng)的為最佳匹配項(xiàng)，報(bào)文據(jù)此進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)（從該表項(xiàng)對(duì)應(yīng)接口發(fā)送）

如果找不到匹配項(xiàng)，則根據(jù)缺省路由0.0.0.0/0進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)

如果沒(méi)有缺省路由則報(bào)文被丟棄

上述這種路由選路過(guò)程稱之為最長(zhǎng)匹配（longest-prefix match)。談到這里，不能不提一下路由表和FIB。路由表是根據(jù)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)路由協(xié)議生成的，選擇最優(yōu)路由表項(xiàng)后生成的是FIB。路由器實(shí)際轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文是利用FIB進(jìn)行的。

路由器的最長(zhǎng)匹配轉(zhuǎn)發(fā)

那么交換機(jī)的選路和路由器有什么異同？總的來(lái)說(shuō)，交換機(jī)和路由器一樣，也是由軟件來(lái)維護(hù)路由表和FIB表，但在具體的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中和路由器有很大的區(qū)別。

其一：交換機(jī)的報(bào)文選路轉(zhuǎn)發(fā)通過(guò)ASIC硬件進(jìn)行，效率大大超過(guò)路由器；

其二：交換機(jī)除了支持最長(zhǎng)匹配轉(zhuǎn)發(fā)外（和路由器相同），還支持精確匹配轉(zhuǎn)發(fā)。

與二層交換類似，L3FDB表是三層交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)。下面我們來(lái)具體看看交換機(jī)的精確匹配轉(zhuǎn)發(fā)和最長(zhǎng)匹配轉(zhuǎn)發(fā)。

交換機(jī)的精確匹配轉(zhuǎn)發(fā)

支持精確匹配轉(zhuǎn)發(fā)的L3FDB是類似于二層交換機(jī)MAC地址表的Cache；

交換機(jī)根據(jù)報(bào)文的目的IP在L3FDB表中進(jìn)行查找；

對(duì)于能夠在此“Cache”命中的報(bào)文，則直接根據(jù)表項(xiàng)的端口信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；

不能在“Cache”命中的報(bào)文將被送到CPU進(jìn)行軟件路由，路由的原理和路由器完全相同的最長(zhǎng)地址匹配；

軟件路由后將把該目的IP添加到L3FDB表中；

如果表項(xiàng)長(zhǎng)期不被刷新則會(huì)被老化掉；

因此，通過(guò)多次地址學(xué)習(xí)就可以把表項(xiàng)逐一加進(jìn)來(lái)，這樣后續(xù)的流量就可以直接Cache命中，不需要軟件路由。這就是三層交換機(jī)所謂的“一次路由，多次交換”。

從實(shí)際應(yīng)用角度看，精確匹配轉(zhuǎn)發(fā)是有一定的限制的。因?yàn)樗鼘?duì)于每一個(gè)目的IP在L3FDB表中都會(huì)存在一個(gè)表項(xiàng)，對(duì)硬件的資源要求很高。所以，目前的三層交換機(jī)都逐步要求支持最長(zhǎng)匹配轉(zhuǎn)發(fā)。

三層交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)精確匹配

交換機(jī)的最長(zhǎng)匹配轉(zhuǎn)發(fā)

最長(zhǎng)匹配轉(zhuǎn)發(fā)也依賴于L3FDB；

L3FDB轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)通過(guò)FIB表項(xiàng)下發(fā)建立起來(lái)；

對(duì)于能夠在此“Cache”命中的報(bào)文，則直接進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)?！盋ache”方式采用最長(zhǎng)匹配算法；

不能在“Cache”命中的報(bào)文將被轉(zhuǎn)發(fā)到CPU進(jìn)行軟件路由，路由的原理和路由器完全相同的最長(zhǎng)地址匹配。

三層交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)最長(zhǎng)匹配

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