理解基于CEF的MLS课件

1、Implementing Inter-VLAN RoutingDeploying CEF-Based Multilayer Switching 三层交换机处理机制MLS（MultiLayer Switching 多层交换）为交换机提供基于硬件的第三层高性能交换。它采用先进的专用集成电路（ASIC）交换部件完成子网间的IP包交换，可以大大减轻路由器在处理数据包时所引起的过高系统开销。MLS是一种用硬件处理包交换和帧头重写从而提高IP路由性能的技术。Cisco多层交换技术支持所有传统路由协议，而原来由路由器完成的帧转发和重写功能现在已经由交换机的硬件完成。MLS将传统路由器的包交换功能迁移到第三层

2、交换机上。如果希望交换机执行硬件交换，路由处理器（第3层引擎）必须将所有有关路由选择，交换，访问列表，和QoS的信息下载到硬件中，以便对数据包进行处理。三层交换机处理机制在3层交换机中，控制平面与数据平面是相互独立的.路由协议是由“控制平面”控制。数据包转发是由”数据平面“控制。control path: 控制平面指第3层引擎（路由处理器）data path： 数据平面指交换机用来进行硬件交换的硬件组件基于CEF的MLSCEF在转发信息库（FIB）中缓存路由信息，在邻接关系表（adjacency） 中存储2层的下一跳地址信息。CEF主要组件转发信息库（FIB）是路由器决定目标交换的查找表，FI

3、B的条目与IP路由表条目之间有一一对应的关系，即FIB是IP路由表中包含的路由信息的一个镜像。由于FIB包含了所有必需的路由信息，因此就不用再维护路由高速缓存了。当网络拓扑或路由发生变化时，IP路由表被更新，FIB的内容随之发生变化。CEF利用邻接表提供数据包的MAC层重写所需的信息。FIB中的每一项都指向邻接表里的某个下一跳。若相邻节点间能通过数据链路层实现相互转发，则这些节点被列入邻接表中。集中式交换与分布式交换对于基于CEF的Catalyst交换机，它支持如下两种第三层硬件交换方法： 集中式交换: 所有需要路由或交换的数据包都必须通过总线或交换矩阵进入中央引擎。分布式交换: 中央交换引擎

4、将第3层转发，路由表和重写表与本地表进行同步，各个线路卡独立的做地做出转发决策。集中式交换使用单一的转发表例如:Catalyst 6500 seriesCatalyst 4000 seriesIP单播数据帧与数据包的重写重写的IP包信息内容寻址内存表Catalyst交换机使用CAM表来存储第2层交换表。交换机以二进制方式查找CAM表，并在CAM表中查找精确匹配的内容。第2层查找将把目标MAC地址和VLAN ID作为关键字。三重内容可寻址内存TCAM是一种为快速查找表而设计的特殊CAM。TCAM对于构建需要以最长匹配方式查找的表最有用。ARP 抑制ARP 抑制当3层交换机直接连接到包括多台主机的

5、共享网段的时候，3层交换机将维护该子网的前缀，子网前缀指向探查（glean）邻接关系表。当3层交换机接受到需要转发给特定主机的数据包的时候，它将探查邻接数据库中的特定前缀，如果特定前缀不存在，那么它将查阅子网前缀，探查邻居关系表将指出该范围内的地址应当转发给第3层引擎来处理ARP。主机A向主机B发送数据包。交换机根据FIB中的探查条目将数据包转发给第3层引擎。第3层引擎发送一个针对主机B的ARP请求，并将一个针对主机B的丢弃邻接关系条目加入到硬件中。主机B应答ARP请求。第3层引擎添加一个针对主机B的邻接关系条目，并删除丢弃邻接关系条目。配置和验证 CEF 配置 CEFip cef (enab

6、led by default)ip route-cache cef (only on VLAN interface)验证 CEFshow ip cef fa 0/1 detailshow adjacency fa 0/1 detail启用 CEFSwitch(config-if)#ip cefSwitch(config-if)#ip route-cache cef必须使用命令在不同的平台上开启CEF功能:Cisco Catalyst 4000 交换机Cisco Catalyst 3550 交换机验证 CEFSwitch#show ip cef type mod/port | vlan_inte

7、rface detailSwitch# show ip cef vlan 11 detailIP CEF with switching (Table Version 11), flags=0 x0 10 routes, 0 reresolve, 0 unresolved (0 old, 0 new), peak 0 13 leaves, 12 nodes, 14248 bytes, 14 inserts, 1 invalidations 0 load sharing elements, 0 bytes, 0 references universal per-destination load s

8、haring algorithm, id 4B936A24 2(0) CEF resets, 0 revisions of existing leaves Resolution Timer: Exponential (currently 1s, peak 1s) 0 in-place/0 aborted modifications refcounts: 1061 leaf, 1052 node Table epoch: 0 (13 entries at this epoch)/24, version 6, epoch 0, attached, connected0 pac

9、kets, 0 bytes via Vlan11, 0 dependencies valid glean adjacency验证3层交换Switch#show interface type mod/port | port-channel number | begin L3Switch#show interface fastethernet 3/3 | begin L3 L3 in Switched: ucast: 0 pkt, 0 bytes - mcast: 12 pkt, 778 bytes mcast L3 out Switched: ucast: 0 pkt, 0 bytes - mc

10、ast: 0 pkt, 0 bytes 4046399 packets input, 349370039 bytes, 0 no buffer Received 3795255 broadcasts, 2 runts, 0 giants, 0 throttles .Switch#显示硬件第三层交换统计Switch#show interfaces type mod/port | port-channel number include switchedSwitch#show interfaces gigabitethernet 9/5 | include switched L2 Switched:

11、 ucast: 8199 pkt, 1362060 bytes - mcast: 6980 pkt, 371952 bytesL3 in Switched: ucast: 3045 pkt, 742761 bytes - mcast: 0 pkt, 0 bytes mcastL3 out Switched: ucast: 2975 pkt, 693411 bytes - mcast: 0 pkt, 0 bytes 邻接信息Switch#show adjacency type mod/port | port-channel number | detail | internal | summary

12、Switch#show adjacency gigabitethernet 9/5 detail Protocol Interface AddressIP GigabitEthernet9/5 06(11) 504 packets, 6110 bytes 00605C865B82 000164F83FA50800 ARP 03:49:31 SummaryLayer 3 switching is high-performance packet switching in hardware.MLS functionality can be implemented through CEF.CEF uses tables in hardware to forward packets.Specific commands are used to enable and verify CEF operations.Commands to enable CEF ar