INTRODUKSJON TIL CISCO EXPRESS FORWARDING (CEF)

Cisco Express Forwarding, CEF er avansert Layer 3 IP switching teknologi som brukes pa cisco router og switch. Det er en funksjon som gjør at en ruter raskt og effektivt kan lage en ruteoppslag. CEF optimaliserer routing table lookup ved å lage en spesiell, lett søkte trestruktur basert PÅ IP ruting tabellen. CEF optimaliserer nettverksytelse og skalerbarhet for nettverk med store og dynamiske trafikkmønstre med videresendingsinformasjon kalt Forwarding Information Base (FIB), og den bufrede adjacency-informasjonen kalt Adjacency-Tabellen. CEF spiller en avgjørende rolle i ytelsesforbedring når den brukes På Internett eller nettverk med intensive nettbaserte applikasjoner eller interaktive økter. Før Cef ble implementert Av Cisco, gjorde rutere rutingsbeslutninger basert på 2-metoder, dvs.

Rutere tar beslutninger om videresending av pakker basert på kilden og destinasjonsadressene. Denne beslutningsprosessen kalles » bytte.»La oss ikke bli forvirret med En Ethernet-bryter . Bryteren nevnt ovenfor er hva en ruter gjør når den gjør følgende beslutninger:

Hvorvidt å videresende pakken etter å ha sjekket at destinasjonen nevnt i pakken er tilgjengelig eller ikke
Hvis destinasjonen er tilgjengelig, Hva er neste hopp?, og hvilket grensesnitt ruteren vil bruke for å komme til den destinasjonen?
Hvorvidt å endre Ethernet MAC på pakken?

RUTERARKITEKTUR deler ruterfunksjoner i tre operasjonelle fly:

ADMINISTRASJONSPLAN: dette flyet brukes til å administrere en enhet gjennom tilkoblingen til nettverket. Eksempler på protokoller behandlet i administrasjonsplanet inkluderer SIMPLE Network Management Protocol (SNMP), Telnet, File Transfer Protocol (FTP), Secure FTP og Secure Shell (SSH). Disse administrasjonsprotokollene brukes til overvåking og kommandolinjegrensesnitt (cli)-tilgang.

KONTROLLPLAN: Kontrollplanet er hjernen til ruteren. Hovedfunksjonen er å opprettholde økter og utveksle protokollinformasjon med andre rutere eller nettverksenheter. Følgende er noen av funksjonene til kontrollplanet:

Bestemmer hvor trafikken går (dvs.rutingsprotokoller, etc.)
systemkonfigurasjon, styringsinformasjon
Utveksling av topologisk informasjon
Politi (Beskyttelse Av Styringsplanet)

DATAPLANET: hovedfunksjonen er å videresende data via en ruter (ASIC). For eksempel vil sluttbrukertrafikk som reiser fra en brukers PC til en webserver på et annet nettverk, gå over dataplanet. (Det betyr at datapakkene vil bli behandlet av maskinvaren selv for ruting beslutninger før de blir videresendt mot sin destinasjon basert på ruting beslutninger). Følgende er noen av funksjonene Til Dataplanet:

Videresending av datapakker derfor ofte kalt Videresendingsplanet
Bruk kontrollplanet til å videresende til destinasjonen
Bruk kontrollplanet til å ta beslutninger om pakkedråp

dataplanet og kontrollplanet sammen er ansvarlige for hastigheten som pakkene kan strømme gjennom en ruter. Vi vil vurdere disse to operasjonsplanene og undersøke tre forskjellige tilnærminger Som Cisco-rutere kan ta. Dette gjelder for alle pakkene som kommer på et ingress-grensesnitt og sendes ut et passende utgående grensesnitt.

Cisco-rutere støtter følgende tre primære moduser for pakkesvitsjing:

1. Prosessbytte
2. Rask veksling
3. Cisco Express Forwarding (CEF))

1. PROSESS-SWITCHING-Når datapakker angi et grensesnitt, Må Ruteprosessoren (CPU) være involvert i hver pakke videresending beslutning
- det fungerer med hver pakke For L2 adresse veksling og andre feilkontroll SOM CRC etc.
- Få den neste hop L2-adressen via arp-tabellen.
- Rutetabelloppslag for hver pakke.
- lavere hastighet og MER CPU-intensiv

MERK: et grensesnitt kan konfigureres for prosessbytte ved å deaktivere hurtigkobling på grensesnittet. Kommandoen som brukes til å deaktivere rask bytte er: RTR-2 (config)#no ip route-cache

2. HURTIGKOBLING-NÅR en dataflyt går inn i et grensesnitt, hvis målet ikke er lagret i «Rutebufferen» for det grensesnittet, blir det «Punted» til «Route Processor» (CPU) for å sjekke IP-Rutetabellen for et mål.

det ligner på «process-switching», men opprettholder en rute-cache
for Kilde-og destinasjonsbase trafikk bruk rute-cache
Mindre CPU intensiv, raskere enn tidligere teknologi
Fast-switching er basert på programvare derfor Har en cache oppdatering problem.

MERK: Rask veksling kan konfigureres i en grensesnittkonfigurasjonsmodus med kommandoen RTR-2 (config)#ip route-cache

3. CISCO EXPRESS FORWARDING (CEF))

det ligner på rask veksling, MEN CEF bruker maskinvare base ASIC for videresending.
for videresending bruker CEF Både FIB Og Adjacency-Tabellen.
Det er veldig mindre CPU intensiv og gir raskere hastighet/wire-speed
Oppdateringer det ER FIB/Adjacency umiddelbart

CEF PROCESS FLOW:

når en pakke kommer inn i ruteren, striper ruteren Av Lag 2-informasjonen.
ruteren ser opp destinasjons-IP-adressen I CEF-tabellen (FIB), og den gjør en videresendingsbeslutning.
resultatet av denne videresendingsbeslutningen peker på en adjacency-oppføring i adjacency-tabellen.
informasjonen hentet fra adjacency-tabellen er Layer 2 rewrite-strengen, som gjør at ruteren kan sette en ny Layer 2-header på rammen,
pakken er slått ut på det utgående grensesnittet mot neste hopp.

MERK: – PÅ mange plattformer er CEF aktivert som standard. HVIS DET ikke er det, kan du aktivere DET globalt med FØLGENDE KOMMANDO RTR-2(config)#ip cef
HVIS CEF er aktivert globalt, men ikke er aktivert på et bestemt grensesnitt, kan DU aktivere DET på det grensesnittet med grensesnittkonfigurasjonskommandoen
RTR-2(config-if)#interface gigabitEthernet 0/2
RTR-2(config-if)#ip route-cache cef

CEF COMPONENTS

cisco express forwarding BESTÅR av to hovedkomponenter: forwarding information base (fib) og Adjacency table. Disse oppdateres automatisk samtidig som rutingstabellen.

Forwarding Information Base (FIB)

FIB inneholder informasjon om måloppnåelighet, DVS.CEF-tabell/FIB-tabell som inneholder viktig informasjon, hentet fra rutingstabellen, for å kunne foreta en videresendingsbeslutning for en mottatt IP-pakke. Denne informasjonen inkluderer IP-prefikset, det rekursivt evaluerte neste hopp og det utgående grensesnittet.

Adjacency Table

det er ansvarlig FOR MAC Eller Layer 2 omskrivning. Denne adjacency kan bygges FRA ATM, Frame Relay kart uttalelser, dynamisk informasjon lært Fra Ethernet-ARP, inverse ARP PÅ ATM, Eller Frame Relay. Layer 2 rewrite-strengen inneholder Den nye Layer 2-overskriften som brukes på den videresendte rammen. For Ethernet er DETTE DEN nye destinasjonen OG kilden MAC-adressen og Ethertype. For PPP er Lag 2-overskriften

adjacency-tabellen inneholder mange forskjellige typer adjacency:

Host route adjacency: en host route adjacency oppføring brukes til å angi at en bestemt vert er innenfor ett eller lag to humle.
Null adjacency: Dette brukes Til pakker som er bestemt For Null0-grensesnittet. Den kan brukes som en form for tilgangsfiltrering.
Fange adjacency: en fange adjacency brukes når en enhet er koblet til flere verter av samme grensesnitt. I dette tilfellet inneholder oppføringen et prefiks for delnettet, ikke bare for en bestemt vertsoppføring.
Punt adjacency: Dette brukes for de pakkene som bruker funksjoner som ikke støttes AV CEF, og som må videresendes (punted) til neste svitsjenivå(ofte for å være prosess slått).
Forkast adjacency: en forkast adjacency oppføring brukes for de pakkene som skal slippes automatisk.
Drop adjacency: en drop adjacency-oppføring brukes for de pakkene som droppet, men bare etter at prefikset er merket.

CEF LASTBALANSERING

CEF støtter to moduser av lastdeling:

PER PAKKE: per Pakke lastbalanseringsmetode skaper trafikkfordeling på en rund-robin-mote, dvs. å si at en ruter sender en pakke for destinasjon over den første banen, den andre pakken for samme destinasjon over den andre banen, tredje igjen på den første banen og så videre. Per pakke lastbalansering er nyttig når lik utnyttelse av baner til samme mål er nødvendig. Denne metoden unngår banen lunger også.

PER MÅL (PER FLYT): Per Målbelastningsfordeling er standard belastningsfordelingsmetode aktivert på ruteren. Pakker for et gitt kilde-destinasjon vertspar vil ta samme bane, selv om flere baner er tilgjengelige. Hvis flertallet av trafikken er for samme kilde-og destinasjonspar, vil trafikken bruke samme sti som fører til underutilisering av andre baner. Per Destinasjon er den foretrukne lastbalanseringen for de fleste situasjoner.

vi kan endre lastdelingsmetoden per grensesnitt, men tilgjengeligheten av denne kommandoen kan være begrenset, avhengig av maskinvarefunksjonene til enheten. (Ofte har maskinvarebaserte flerlagsbrytere ikke denne muligheten mens programvarebaserte ISR-rutere gjør det).

SENTRAL Vs DISTRIBUERT CEF

SENTRAL CEF – MODUS-NÅR CEF-modus er aktivert, LIGGER cef FIB og adjacency-tabellene på ruteprosessoren, og ruteprosessoren utfører hurtig videresending. DU kan bruke CEF-modus når linjekort ikke er tilgjengelige FOR cef-bytte, eller når du må bruke funksjoner som ikke er kompatible med distribuert CEF-bytte.

DISTRIBUERT CEF – (dCEF) modus – når dCEF er aktivert, linjekort opprettholde identiske kopier AV FIB og adjacency tabeller. Linjekortene kan utføre ekspress videresending av seg selv, og lindre hovedprosessoren-Gigabit Route Processor – GRP) – av involvering i bytteoperasjonen.

CEF LAB

La oss se på eksempelkonfigurasjonen og verifiseringen AV CEF-operasjonen. I topologien nedenfor kjører VI OSPF area0 PÅ RTR-2, RTR-3 og RTR-4, vi vurderer IKKE RTR-1 og RTR-5-enheter i denne diskusjonen.

ipv4 / IPv6 CEF-konfigurasjon

Sentral CEF	Distribuert CEF
RTR-2(config)#ip cef	RTR-2 (config)#ip cef distribuert
RTR-2(config)#ipv6 cef	RTR-2 (config)#ipv6 cef distribuert
For IPv6 Cef IPv6 unicast-ruting må være aktivert	For IPv6 Cef IPv6 unicast-ruting må være aktivert
RTR-2(config)#ingen ip cef	RTR-2 (config)#ingen ip cef distribuert
du kan deaktivere IP cef med kommandoen ovenfor	%kan ikke deaktivere CEF på denne plattformen Du kan ikke deaktivere IP CEF på En Distribuert plattform

den gitte utgangen forteller oss at vi har full rekkevidde mellom OCTA networks cloud. La oss se nærmere PÅ CEF-utgangen.

RTR-2#ping 192.1.3.3 source loo 0 Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.1.3.3, timeout is 2 seconds:Packet sent with a source address of 192.1.2.2 !!!!!Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 3/3/3 msRTR-2#ping 192.1.4.4 source loo 0Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.1.4.4, timeout is 2 seconds:Packet sent with a source address of 192.1.2.2 !!!!!Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 4/5/8 ms

du kan vise cef-tabellen ved å utstede kommandoen sh ip cef

Prefix Next Hop Interface0.0.0.0/0 no route0.0.0.0/8 drop0.0.0.0/32 receive 127.0.0.0/8 drop172.16.12.0/24 attached GigabitEthernet0/0172.16.12.0/32 receive GigabitEthernet0/0172.16.12.2/32 receive GigabitEthernet0/0172.16.12.255/32 receive GigabitEthernet0/0172.16.23.0/24 attached GigabitEthernet0/1172.16.23.0/32 receive GigabitEthernet0/1172.16.23.2/32 receive GigabitEthernet0/1172.16.23.3/32 attached GigabitEthernet0/1172.16.23.255/32 receive GigabitEthernet0/1172.16.34.0/24 172.16.23.3 GigabitEthernet0/1172.16.45.0/24 172.16.23.3 GigabitEthernet0/1192.1.2.2/32 receive Loopback0192.1.3.3/32 172.16.23.3 GigabitEthernet0/1192.1.4.4/32 172.16.23.3 GigabitEthernet0/1224.0.0.0/4 drop224.0.0.0/24 receive 240.0.0.0/4 dropPrefix Next Hop Interface255.255.255.255/32 receive RTR-2#

vedlagt: representerer et nettverk som ruteren er direkte koblet til

motta: representerer EN IP-adresse på en av ruterens grensesnitt

la oss sjekke adjacency tabellen PÅ RTR-3 som den er koblet TIL RTR – 2 OG RTR-4

RTR-3#show adjacency Protocol Interface AddressIP GigabitEthernet0/1 172.16.23.2(12)IP GigabitEthernet0/2 172.16.34.4(12)

Grensesnitt nivå informasjon om cef PÅ RTR-2

 RTR-2#show ip interface gigabitEthernet 0/1 GigabitEthernet0/1 is up, line protocol is up Internet address is 172.16.23.2/24 Broadcast address is 255.255.255.255 Address determined by setup command MTU is 1500 bytes Helper address is not set Directed broadcast forwarding is disabled Multicast reserved groups joined: 224.0.0.5 224.0.0.6 Outgoing access list is not set Inbound access list is not set Proxy ARP is enabled Local Proxy ARP is disabled Security level is default Split horizon is enabled ICMP redirects are always sent ICMP unreachables are always sent ICMP mask replies are never sent IP fast switching is enabled IP fast switching on the same interface is disabled IP Flow switching is disabled IP CEF switching is enabled IP CEF switching turbo vector

For Å se lag 2 header informasjon må vi bruker detaljer søkeord til slutten av showet adjacency

RTR-3#show adjacency detail Protocol Interface AddressIP GigabitEthernet0/1 172.16.23.2(12) 10 packets, 1140 bytes epoch 0 sourced in sev-epoch 0 Encap length 14 5000000600015000000700010800 ARPIP GigabitEthernet0/2 172.16.34.4(12) 10 packets, 1140 bytes epoch 0 sourced in sev-epoch 0 Encap length 14 5000000800025000000700020800 ARP

Vi kan se det er en oppføring for 172.16.23.2

5000000600015000000700010800 What does this number mean? It's the MAC addresses of the source and destination that we require and the Ethertype…let me break it down for you:

500000060001 ER MAC-adressen TIL RTR – 2 grensesnitt giga 0/1

500000070001IS MAC-adressen TIL RTR – 3 grensesnitt giga 0/1

0800 Er Den Ethertype. 0x800 står For IPv4.

la OSS sjekke PÅ RTR-3 hvilke arp-oppføringer som er opprettet FOR RTR-2 og RTR-4.

RTR-3#show ip arp 172.16.23.2Protocol Address Age (min) Hardware Addr Type InterfaceInternet 172.16.23.2 134 5000.0006.0001 ARPA GigabitEthernet0/1 RTR-3#show ip arp 172.16.34.4Protocol Address Age (min) Hardware Addr Type InterfaceInternet 172.16.34.4 136 5000.0008.0002 ARPA GigabitEthernet0/2

vi kan se at verdiene under «Hardware Adr» – feltet samsvarer med de første tolv sifrene i lag 2-topptekstinformasjonen i forrige show-kommando.

for å verifisere statusen for lastbalansering PÅ RTR-2 med show ip cef exact — route command

RTR-2#show ip cef exact-route 192.1.2.2 192.1.4.4192.1.2.2 -> 192.1.4.4 =>IP adj out of GigabitEthernet0/1, addr 172.16.23.3

la oss sjekke standard lastdelingsadferd på RTR-2

 RTR-2#show cef stateCEF Status: RP instance common CEF enabledIPv4 CEF Status: CEF enabled/running dCEF disabled/not running CEF switching enabled/running universal per-destination load-sharing algorithm, id A71F7A11IPv6 CEF Status: CEF enabled/running dCEF disabled/not running universal per-destination load sharing algorithm, id A71F7A11

UTFORDRING FEILSØKING

1-1. Basert på utstillingen gitt hva show kommandoen ble utført PÅ RTR-2?