线卡由其“引擎类型”分类，参考卡上包含的转发引擎的生成。第一线卡，称为发动机0和发动机1，是基于CPU的转发引擎，从而与其他基于CPU的路由器相同。下一代引擎2包括线卡内的ASIC早期版本，以从线卡CPU卸载一些转发功能。具有真正的ASIC支持的更高速度版本，然后在发动机4和发动机4+线卡中遵循。最新的线卡是发动机3和发动机5家族。这些线卡使用最新一代的专用ASIC，它包含称为三元内容可寻址存储器（TCAM）的非常高速存储器，其使所有功能诸如ACL，QoS，策略路由等的应用程序可以同时执行，同时保持高性能转发。ASIC的可编程性允许它们相当容易地支持功能增强功能。发动机3线卡，也称为IP服务引擎，如图所示图1卷来说明这种基于asic的分布式路由器架构。
在GSR上，线路卡负责做出所有包转发决定。因为FIB是预先定义的，并且加载在每个线路卡上，所以每个线路卡都有转发任何数据包所需的所有信息。如果目的地址不在FIB表中，则直接丢弃该报文。分布式CEF (dCEF)是唯一可用的切换方法，快速切换和进程切换不能作为未解析目的地的回退(没有任何)。当然，也要考虑接收包和异常包。具有“接收”邻接关系的数据包被推到PRP进行处理。这些主要是控制平面和所有管理平面的数据包，都是由PRP处理的。其他异常报文，如TTL过期、ICMP echo请求、IP选项等，可以通过多种方式进行处理。这些包中的一些能够被线卡CPU直接处理。从技术上讲，尽管线路卡ASIC不支持处理这些包，因此仍然被认为是一种赌，但它们仍然能够在本地处理，从而保护RP免受不必要的包处理。 ICMP unreachable generation, for example, is handled directly by the line card CPU. Other exception packets can be handled only by the PRP. Too many or inappropriate packets punting to either the line card CPU or the PRP can be detrimental to the platform. Again, IP traffic plane security mechanisms must be provided to control how various packets affect the platform.
思科家族最新的路由器CRS-1需要在这里单独讨论一下，因为它给之前的路由器技术带来了进化和革命性的变化。四个关键元素定义了这些架构上的进步，包括:40gbps线路卡、高级路由处理器、服务智能交换机结构和思科IOS XR软件。其中一些元素在图队和描述。
CRS-1路由器架构和40gbps线路卡
注意:这并不是对CRS-1的详细审查。这样的任务本身就需要一本书。有关CRS-1和IOS XR文件的其他引用见“进一步的阅读这一章的结尾部分。
第一个关键特征图队是新的40-Gbps线卡设计。每条线卡由中间板分为两个主要组件：接口模块（IM）和模块化服务卡（MSC）。IM提供到网络的物理连接，包括第1层和2个功能（POS和千兆以太网）。MSC是高性能层3转发发动机，配备了两个高性能Cisco硅包处理器（SPP）40-Gbps ASIC器件，一个用于进入，一个用于出口数据包处理。您还可能会在Cisco文档中和某些路由器命令的输出中看到所谓的SPP称为分组交换引擎（PSE）ASIC。每个Cisco CRS-1线卡维护邻接表和转发信息数据库的不同副本，从而实现最大可扩展性和性能。
第二个关键特性涉及路由处理器(RP)。CRS-1不像以前的路由器只能有一个活动路由处理器，即使包含多个设备冗余，它也可以使用多个活动路由处理器来执行控制平面功能、系统管理和计费功能。允许多路径处理器也通过控制平面(路由)分割提供了服务分离能力，为网络收敛提供了简化的迁移路径。
第三个关键特征是服务智能交换结构，提供了线卡之间的通信路径。简而言之，交换机结构设计有单独的优先级队列，用于单播和多播流量和控制平面消息。进一步的详细信息超出了本书的范围。
CRS-1的最后一个关键功能是使用了新的思科IOS XR软件。传统的Cisco IOS是一个模块化的、协作的、多任务操作系统，其中进程在共享内存空间中执行，特性集在系统构建时定义。IOS实现了单级转发架构，其中转发决策仅在入口端口或线卡上做出。这种体系结构为最广泛的平台和市场提供了适当的性能和资源占用。Cisco IOS XR使用了一个内存保护的、基于微内核的软件架构，旨在利用CRS-1中的多cpu架构。这种微内核体系结构允许最大限度地使用资源，没有资源瓶颈，并具有出色的控制平面性能。路由和信令协议等进程可以在单个路由处理器上运行，也可以分布在多个路由处理器上。此外，IOS XR实现了两阶段转发架构，其中在入口和出口线卡上都进行转发决策，提供了巨大的性能和伸缩性优势。(进入线路卡FIB仅仅有与出线路卡配对的目的地址。在这一点上没有绑定到第二层地址。 The egress line card does a second lookup to determine Layer 2 header details.)
注意:Cisco 12000 GSR还能够运行Cisco IOS XR软件，并安装相应的路由处理器和线路卡硬件。
值得注意的是，与传统的iOS CLI相比，CLI对于iOS XR不同。此外，IOS XR中可用的功能集，包括许多安全机制，也与传统iOS不同。为了帮助这一转换，附录C提供IOS版本12.0（32）S中的主要安全功能的并排比较，而是根据适用的IOS XR等效功能。
CRS-1必须处理接收数据包和异常数据包，因为任何IP路由器都必须执行。以类似的方式作为GSR的基于ASIC的线卡，CRS-1线卡能够处理其SPP ASIC或本地线卡CPU内的某些分组。控制平面和管理平面中的接收数据包被锁定到RP以进行处理。可以在本地处理某些异常数据包，而其他分组可以仅由RP处理。与传统的IOS不同，iOS XR软件提供自动机制，例如动态控制平面保护，用于递送这些数据包以防止资源滥用。其他唯一的机制和更熟悉的机制也可用于保护IP流量平面。一些这些机制的详细描述是适当的后章章节。
注意:许多优秀的参考文献更详细地介绍了重要的Cisco路由器架构。这样的一个参考,内部思科IOS软件架构，提供思科7500和Cisco 12000 GSR的优异覆盖范围。“建议的参考文献列表”提供“进一步的阅读这一章的结尾部分。
综上所述，以下是本章描述的所有路由器架构:
数据平面的包处理取决于是否启用交换模式和路由器架构。尽管切换模式，但是:
—IP选项总是被进程切换(或者在GSR的情况下在慢路径中处理)。
—TTL到期报文总是在交换路径上处理(或者在GSR的情况下在慢路径上处理)。
—组播流的第一个包总是在路由处理器上创建组播路由状态(见第2章)。
控制平面和管理平面数据包始终由软件慢路径处理器上的CPU处理。
- ICMP应答可以在分布式线路卡上处理，但总是由CPU处理，而不是由ASIC处理。
业务平面报文对路由器的影响有多种方式。必须考虑特定的路由器体系结构，以确定它们的总体影响。
总结
本章介绍了IP流量飞机的概念及其与IP协议和IP网络操作的关系。IP交通飞行被分段为四个逻辑组：
数据平面:用户和客户流量
控制平面：路由协议和其他路由器状态流量
管理平面:网络业务流量
服务飞机：有特殊流量处理要求的客户或应用程序流量
然后回顾了IP网络转发体系结构的基础知识，重点放在每个IP流量平面如何与这些转发概念交互上。最后，回顾了路由器硬件架构和包处理概念，说明IP流量平面如何通过资源滥用影响各个平台，以及IP流量平面安全对网络稳定和运行的重要性。
审查问题
说明IP协议的三个区别特征。
当服务汇聚到一个共同的IP核心网络上时，主要的挑战是什么?
列出路由器看到的四种不同类型的数据包，并给出每一种的例子。
确定思科路由器转发IP包时使用的三种常见交换方法。
TRUE或FALSE：数据平面流量包括受标准转发过程的所有客户流量，并且仅包含过渡IP数据包。
True或False:控制平面流量通常包括网络元素本身生成的数据包。
管理平面支持哪些主要功能?
业务平面流量转发与数据平面流量转发有何不同?
确定四种基本的路由器架构类型。
进一步的阅读
V. Bollapragada, C. Murphy和R. White。内部思科IOS软件架构．思科出版社,2000年。ISBN: 1-57870-181-3。
史蒂文斯w·理查德。TCP/IP图解，卷1．addison - wesley专业,1993年。ISBN: 0-20163-346-9。
思科12000系列互联网路由器架构:线卡设计思科技术报告。(医生。ID: 47242)。http://www.cisco.com/en/us/partner/products/hw/routers/ps167/products_tech_note09186a00801e1dbd.shtml.．
思科12000系列互联网路由器架构:分组交换思科技术报告。(医生。ID: 47320)。http://www.cisco.com/en/US/partner/products/hw/routers/ps167/products_tech_note09186a00801e1dc1.shtml．
“思科催化剂6500主管引擎32架构。”思科白皮书。http://www.cisco.com/en/US/products/hw/switches/ps708/products_white_paper0900aecd803e508c.shtml．
“Cisco CRS-1载波路由系统安全应用笔记。”思科白皮书。http://www.cisco.com/en/US/products/ps5763/products_white_paper09186a008022d5ec.shtml．
IP服务引擎线路卡。思科文档。http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/product/software/ios120/120newft / 120limit/120s/120s19/ise.htm.．
"思科10000系列的平行快速转发"思科白皮书。http://www.cisco.com/en/US/partner/products/hw/routers/ps133/products_white_paper09186a008008902a.shtml．
“转换路径。”“性能调优基础”一节。思科技术报告。(医生。ID: 12809)。http://www.cisco.com/warp/public/63/tuning.html．
跟踪一个数据包从网络入口到出口，或“数据包的生命周期”。’”思科科技评论。(医生。ID: 13713)。http://www.cisco.com/warp/public/105/42.html．
版权所有©2007培生教育。保留所有权利。