多层网络第5章 多层交换技术

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1、第5章多层交换技术5.1理解传统的MLS5.2路由器交换算法演进历程5.3CEF快速转发5.4MLS与CEF比较5.5多层交换用于流量分析5.6多层交换硬件实现ACL5.7基于CEF的MLS配置、验证和排错5.1理解传统的MLS5.1.1MLS组件MLS由以下三个部分组成：①多层路由处理器（MLS-RP）相当于网络中的路由器，负责处理每个数据流的第一个数据包，协助MLS交换引擎（MLS-SE）在第3层的CAM（Content-AddressableMemory）中建立捷径条目（ShortcutEntry）。MLS-RP可以

2、是一个外部的路由器，也可以由三层交换机的路由交换模块（RSM）来实现。下一页返回5.1理解传统的MLS②多层交换的交换引擎（MLS-SE）是负责处理转发和重写数据包功能的交换实体。③多层交换协议（MLSP）是一个轻型协议，用来通过多层路由处理器（MLS-RP）对多层交换的交换引擎进行初始化。下面以图5-3所示的网络为例，阐述多层交换实现的步骤上一页下一页返回图5-3多层交换环境返回5.1理解传统的MLS第一步：发送MLSPHello信息。当路由器被激活后，多层路由处理器每15s发送一个MLSPHello包，这些包内含路由器

3、接口所使用的VLAN标识和MAC地址信息。MLS-SE通过这些信息掌握具备多层交换能力的路由器的第2层属性。由于Hello包是周期性发送的，所以，这种方法可以保证相关值动态地跟踪网络的变化，并可实现一定的淘汰机制。Hello包是在第2层发布的，它使用多播地址01-00-0C-DD-DD-DD。上一页下一页返回5.1理解传统的MLS第二步：标识候选包（CandidatePacket）。在了解具有多层交换能力的路由器的相关地址后，MLS-SE可以对进入交换机的数据包进行匹配判断。对于一个流中的数据包，如果MLS缓存中含有与之匹

4、配的捷径条目，则MLS-SE就旁路路由器而直接转发该数据包；如果MLS中不包含与该数据包相匹配的捷径条目，则MLS-SE将它归为候选包，并在缓存中建立部分捷径（PartialShortcut）。这样的包采用传统的第2层交换机处理方式处理，并发往与之相连的路由器接口（网关），具体如图5-4所示。上一页下一页返回图5-4标识后选数据包返回5.1理解传统的MLS注意：候选包（帧）必须满足两个标准，目标地址经过MLS-RP所列的路由器接口的一个MAC地址；不存在捷径条目。第三步：标识使能包（EnablePacket）。路由器收到并

5、以传统的方式转发数据包。通过数据包的目标地址路由表得知，这个包应从FastEthernet1/0的第二个接口转出，具体过程如图5-5所示。上一页下一页返回图5-5标识使能数据包返回5.1理解传统的MLS此时，路由器已经重写第2层帧的帧头。同时，路由器不仅改写了ISL头的VLAN号，而且也修改了两个MAC地址域：源MAC改为路由器出口的MAC地址，目标MAC改为主机B的MAC地址。虽然数据包的IP地址未改写，但IP包头的生存时间（TTL）值被减1，故IP包头的校验和也需要作相应的修改。这个修改后的数据包称为使能包（Enabl

6、ePacket），当这个数据包从路由器送出并穿过交换机到达目的地主机Ｂ时，要执行下列四个功能：上一页下一页返回5.1理解传统的MLS■第2层交换机根据使能包的目的地MAC地址，知道该数据包应该从哪个口转发出去。■MLS-SE得知使能包的帧头上源地址是通过Hello过程建立的地址记录之一。■MLS-SE根据使能包目的IP地址查寻在第二步中建立的部分捷径条目。■MLS-SE完成该捷径条目的建立过程，该捷径记录将包含重写数据流中的后续包帧头所需的所有信息。上一页下一页返回5.1理解传统的MLS第四步：直接交换（转发）数据流中的后

7、续包。当后续的数据包被主机A送出后，MLS-SE利用数据包中的目标IP地址查找在第三步建立的完整捷径。地址匹配后，MLS-SE利用重写引擎修改帧头信息，然后直接转发给主机B（数据包不发给路由器）。重写操作修改帧头域，其值同第一个被路由器修改的数据包的域值一样。交换机重写数据帧，使它看起来好像是由路由处理器处理的，最终目的地收到该数据帧就如同是由路由器处理的。上一页下一页返回图5-6流的后续数据包不通过路由返回5.1理解传统的MLS上述这个过程被称为“一次路由，多次交换”。交换机利用专业化硬件ASIC来处理数据包，速度相当快

8、，可以达到100Mb/s甚至1000Mb/s。多层交换具有以下突出特点：■有机的硬件结合使得数据交换加速。■优化的路由软件使得路由过程效率提高。■除了必要的路由决定过程外，大部分数据转发过程由第2层交换处理。■多个子网互联时只是与第3层交换模块的逻辑连接，不像传统的外接路由器那样需增加端口，保护了用户的