第五章高性能路由器体系结构v4
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
路由引擎
– 由运行高层协议（特别是路由 协议）的内部处理模块组成
路由表
– 包含完成网络报文正确转发的 路由信息
– 承上启下
清华大学研究生课程
报文处理路径
控制路径 （Control Path)
控制路径
路由引擎
（Control Path)
(Routing Engine)
路由更新 （Update)
路由表 （Routing Table)
内部交换 （Switching)
网络接口 （Interface)
数据路径 （Data Path)
网络接口 （Interface)
<< 上一页 6 下一页 >>
网络接口
– 完成网络报文的接收和发送
转发引擎
– 负责决定报文的转发路径
内部交换
– 为多个网络接口以及路由引擎 模块之间的报文数据传送提供 高速的数据通路
RFC1812规定路由器必须完成两项基本功能
– 路由器必须对每个到达本路由器的报文做出正确的 转发决策，决定报文向哪一个下一跳路由器转发
• 为了进行正确的转发决策，路由器需要在转发表中查找能 够与转发报文目的地址最佳匹配的表项，这个查找过程被 称为路由查找(Route Lookup)
– 路由器在得到了正确的转发决策之后必须能够将报 文从输入接口向相应的输出接口传送，这个过程被 称为内部交换过程(Switching)
单个路由器工作, 提供2.5 Tbps 甚至更高的吞吐量，使用三级 Clos网络互联
<< 上一页 16 下一页 >>
清华大学研究生课程
Juniper T640
<< 上一页 17 下一页 >>
清华大学研究生课程
Juniper T640
单路由节点交换结构
<< 上一页 18 下一页 >>
清华大学研究生课程
达到5.6 Tbps的总交换容量和 1.4 Tbps的端口容量
<< 上一页 13 下一页 >>
清华大学研究生课程
3D-Torus网络互连，多机柜互连 成4×4×n的 3D-Torus拓扑
机架1
机架2
机架3
<< 上一页 14 下一页 >>
机架4
清华大学研究生课程
Avici TSR
<< 上一页 15 下一页 >>
R10 R14
R15
(2.5 Gb/s) R6 R5
R7
R11 R12
R16 (2.5 Gb/s)
清华大学研究生课程
高性能路由器的外观
Cisco GSR 12416
Juniper M160
<< 上一页 11 下一页 >>
清华大学研究生课程
高性能路由器板卡
Cisco 12000 Series 4-Port Gigabit Ethernet ISE Line Card
清华大学研究生课程
Juniper T640
2004年12月推出扩展结构的 T640
采用矩阵技术: 双面结构, 消除低 密度扩容限制
单机支持32个OC-192c／STM64, 或提供8个40 Gbps的插槽
单机提供640 Gbps的交换容量 通过光背板扩展装置从底盘背部
提供1280 Gbps的带宽 多个T640能够相互连接, 并作为
Point of Presence(POPs)
POP2
POP3
POP1 A
POP4
D
B
POP5
E
C
POP6 POP7
POP8
F
<< 上一页 9 下一页 >>
源自文库
清华大学研究生课程
高性能路由器的位置
(2.5 Gb/s)
R1
R9 R8
R13 (2.5 Gb/s)
<< 上一页 10 下一页 >>
R2
R3
R4
<< 上一页 5 下一页 >>
清华大学研究生课程
路由器基本结构
控制路径 （Control Path)
控制路径
路由引擎
（Control Path)
(Routing Engine)
路由更新 （Update)
路由表 （Routing Table)
路由查找 （Search)
转发引擎 (Forwarding Engine)
接影响路由器的整体性能
控制路径：处理目的地址是本 路由器的高层协议报文
– 主要是各种路由协议报文和管理 报文
– 虽然控制路径不是路由器的关键 路径，但是它负责完成路由信息 的交互，从而保证了数据路径上 的报文沿着最优的路径转发
<< 上一页 7 下一页 >>
清华大学研究生课程
路由表和转发表
Routing Table and Forwarding Table 都用来保存路由信息
路由表通常由路由协议和路由管理模块维护， 包括更多的信息（IP地址/IP子网、下一跳、 路由度量、超时时间等）
转发表基于路由表生成 路由器实际转发时使用转发表（只包括IP地址
/IP子网和下一跳/出接口）
高性能路由器中转发表通常用硬件实现，便于 高速查找
<< 上一页 8 下一页 >>
清华大学研究生课程
Cisco 12000 Series PRP-2
<< 上一页 12 下一页 >>
清华大学研究生课程
Avici TSR
1999年5月推出 第一个真正可扩展的T级高速路
由器
每个机架有40个线卡模块插槽、 4个路由模块插槽，可以达到 800G的交换容量
3-D Torus网络互联 最多可以将14个机架互连起来,
路由查找 （Search)
转发引擎 (Forwarding Engine)
内部交换 （Switching)
网络接口 （Interface)
数据路径 （Data Path)
网络接口 （Interface)
路由器提供了两种不同的报文 处理路径
数据路径：处理目的地址不是 本路由器而需要转发的报文
– 是整个路由器的关键路径，它直
Juniper T640
高性能路由器体系结构
徐恪 清华大学计算机系
主要内容
背景知识介绍
– 什么是路由器 – 为什么需要更快的路由器 – 高性能路由器的设计难点
高性能路由器的体系结构和关键技术
– 路由器体系结构的发展 – IP地址查找 – IP分组分类 – IP分组缓冲 – 交换 – 高可用性
高性能路由器软件体系结构 未来的发展
<< 上一页 2 下一页 >>
清华大学研究生课程
路由和转发
R3
R1 A
R4
D
B
E
C
R2
Destination Next Hop R5
F
D
R3
E
R3
F
R5
<< 上一页 3 下一页 >>
清华大学研究生课程
路由和转发
R3
R1 A
R4
D
B
C
R2
E
R5
F
<< 上一页 4 下一页 >>
清华大学研究生课程
路由器的基本功能
– 由运行高层协议（特别是路由 协议）的内部处理模块组成
路由表
– 包含完成网络报文正确转发的 路由信息
– 承上启下
清华大学研究生课程
报文处理路径
控制路径 （Control Path)
控制路径
路由引擎
（Control Path)
(Routing Engine)
路由更新 （Update)
路由表 （Routing Table)
内部交换 （Switching)
网络接口 （Interface)
数据路径 （Data Path)
网络接口 （Interface)
<< 上一页 6 下一页 >>
网络接口
– 完成网络报文的接收和发送
转发引擎
– 负责决定报文的转发路径
内部交换
– 为多个网络接口以及路由引擎 模块之间的报文数据传送提供 高速的数据通路
RFC1812规定路由器必须完成两项基本功能
– 路由器必须对每个到达本路由器的报文做出正确的 转发决策，决定报文向哪一个下一跳路由器转发
• 为了进行正确的转发决策，路由器需要在转发表中查找能 够与转发报文目的地址最佳匹配的表项，这个查找过程被 称为路由查找(Route Lookup)
– 路由器在得到了正确的转发决策之后必须能够将报 文从输入接口向相应的输出接口传送，这个过程被 称为内部交换过程(Switching)
单个路由器工作, 提供2.5 Tbps 甚至更高的吞吐量，使用三级 Clos网络互联
<< 上一页 16 下一页 >>
清华大学研究生课程
Juniper T640
<< 上一页 17 下一页 >>
清华大学研究生课程
Juniper T640
单路由节点交换结构
<< 上一页 18 下一页 >>
清华大学研究生课程
达到5.6 Tbps的总交换容量和 1.4 Tbps的端口容量
<< 上一页 13 下一页 >>
清华大学研究生课程
3D-Torus网络互连，多机柜互连 成4×4×n的 3D-Torus拓扑
机架1
机架2
机架3
<< 上一页 14 下一页 >>
机架4
清华大学研究生课程
Avici TSR
<< 上一页 15 下一页 >>
R10 R14
R15
(2.5 Gb/s) R6 R5
R7
R11 R12
R16 (2.5 Gb/s)
清华大学研究生课程
高性能路由器的外观
Cisco GSR 12416
Juniper M160
<< 上一页 11 下一页 >>
清华大学研究生课程
高性能路由器板卡
Cisco 12000 Series 4-Port Gigabit Ethernet ISE Line Card
清华大学研究生课程
Juniper T640
2004年12月推出扩展结构的 T640
采用矩阵技术: 双面结构, 消除低 密度扩容限制
单机支持32个OC-192c／STM64, 或提供8个40 Gbps的插槽
单机提供640 Gbps的交换容量 通过光背板扩展装置从底盘背部
提供1280 Gbps的带宽 多个T640能够相互连接, 并作为
Point of Presence(POPs)
POP2
POP3
POP1 A
POP4
D
B
POP5
E
C
POP6 POP7
POP8
F
<< 上一页 9 下一页 >>
源自文库
清华大学研究生课程
高性能路由器的位置
(2.5 Gb/s)
R1
R9 R8
R13 (2.5 Gb/s)
<< 上一页 10 下一页 >>
R2
R3
R4
<< 上一页 5 下一页 >>
清华大学研究生课程
路由器基本结构
控制路径 （Control Path)
控制路径
路由引擎
（Control Path)
(Routing Engine)
路由更新 （Update)
路由表 （Routing Table)
路由查找 （Search)
转发引擎 (Forwarding Engine)
接影响路由器的整体性能
控制路径：处理目的地址是本 路由器的高层协议报文
– 主要是各种路由协议报文和管理 报文
– 虽然控制路径不是路由器的关键 路径，但是它负责完成路由信息 的交互，从而保证了数据路径上 的报文沿着最优的路径转发
<< 上一页 7 下一页 >>
清华大学研究生课程
路由表和转发表
Routing Table and Forwarding Table 都用来保存路由信息
路由表通常由路由协议和路由管理模块维护， 包括更多的信息（IP地址/IP子网、下一跳、 路由度量、超时时间等）
转发表基于路由表生成 路由器实际转发时使用转发表（只包括IP地址
/IP子网和下一跳/出接口）
高性能路由器中转发表通常用硬件实现，便于 高速查找
<< 上一页 8 下一页 >>
清华大学研究生课程
Cisco 12000 Series PRP-2
<< 上一页 12 下一页 >>
清华大学研究生课程
Avici TSR
1999年5月推出 第一个真正可扩展的T级高速路
由器
每个机架有40个线卡模块插槽、 4个路由模块插槽，可以达到 800G的交换容量
3-D Torus网络互联 最多可以将14个机架互连起来,
路由查找 （Search)
转发引擎 (Forwarding Engine)
内部交换 （Switching)
网络接口 （Interface)
数据路径 （Data Path)
网络接口 （Interface)
路由器提供了两种不同的报文 处理路径
数据路径：处理目的地址不是 本路由器而需要转发的报文
– 是整个路由器的关键路径，它直
Juniper T640
高性能路由器体系结构
徐恪 清华大学计算机系
主要内容
背景知识介绍
– 什么是路由器 – 为什么需要更快的路由器 – 高性能路由器的设计难点
高性能路由器的体系结构和关键技术
– 路由器体系结构的发展 – IP地址查找 – IP分组分类 – IP分组缓冲 – 交换 – 高可用性
高性能路由器软件体系结构 未来的发展
<< 上一页 2 下一页 >>
清华大学研究生课程
路由和转发
R3
R1 A
R4
D
B
E
C
R2
Destination Next Hop R5
F
D
R3
E
R3
F
R5
<< 上一页 3 下一页 >>
清华大学研究生课程
路由和转发
R3
R1 A
R4
D
B
C
R2
E
R5
F
<< 上一页 4 下一页 >>
清华大学研究生课程
路由器的基本功能