多年的创新和工作,不断提高各种运输技术和网络元素导致运营商有很高的期望他们的网络。尽管丰富的受支持特性可以区分网络设备,高性能预计默认情况下。的line-rate转发原始流量预计大多数高端路由器和交换机高速接口。
在初始阶段的发展,IPv6仅被视为功能,新东西玩和评估。其实现在软件启用路由器厂商保持的快车道上整合建议由standar-dization培养机构。IPv6早期采用者,大学和开发人员提供了工具和试验协议。思科订婚在这条道路上分阶段计划导致思科IOS软件正式支持IPv6功能早在2001年在12.2版本(2)T。
协议巩固和成熟后,焦点移向部署考虑,这自然意味着关注IPv6的性能。采用快速的特性在推行协议的情况下仍然重要。然而,性能需求迫使供应商看看他们的产品的整个架构和集成IPv6的方方面面。以满足竞争的性能需求,根据路由器的体系结构,软件和硬件都必须考虑新的协议。
整个主题表现一个附加的扭曲的IPv6。今天,有一些情况下,全新的网络构建专门针对基于ipv6服务。所有其他的网络,包括绝大多数,运营商问一个自然的问题:“什么是我打开IPv6网络的影响?”The IPv4 infrastructure remains the source of revenue and supports the most important services. Bringing IPv6 into the network must not impact it negatively. The performance implications of IPv4 and IPv6 coexistence can push the discussion from the network element level to a system level, a higher level of complexity.
本章讨论了路由器的各个方面性能和IPv6带来的挑战。它提供信息和指导方针在评估一个路由器的性能,这样您就可以选择合适的路由器。
IPv6路由器的性能
人们普遍认为路由器和第三层交换器是执行函数在不同级别的OSI模型。增加了复杂性的支持功能,这些设备开始运行水平超出了原来的前三。因此预计路由器运行在一种或另一种形式的参数可能与大部分的OSI模型的七层。
然而,主要的焦点仍然是网络层路由器的操作。它的功能可以分为三个类别:
控制飞机处理路由器与其他网络的交互元素,提供所需的信息作出决定和控制整个路由器操作。这架飞机运行过程,如路由协议和网络管理。这些函数通常是复杂的。
数据平面从一个物理或逻辑接口处理数据包转发到另一个地方。它涉及不同的切换机制流程切换和思科等表达转发(CEF)思科IOS软件路由器。
增强服务覆盖路由器的转发数据时利用高级功能的应用(例如,信息包过滤,服务质量(QoS),加密、翻译、会计)。
图十一提供了这些函数的概念表示。实施和操作的细节取决于路由器体系结构。
路由器的概念表示:数据和货运飞机
每一个路由器功能有自己的性能特征。因此重要的是要符合一个路由器的性能控制平面的上下文中,数据平面,或强化服务操作。IPv6提供这些功能与特定的新的挑战。
IPv6控制飞机
当启用IPv6路由器,其控制飞机开始专门为它操作流程。协议形状这些过程的性能特点和操作所需的资源:
IPv6地址的大小地址大小影响路由器的信息处理功能。系统使用一个64位CPU、总线、内存结构可以通过IPv4的源和目的地址在一个单一的加工周期。IPv6的源地址和目的地址需要两个周期,或共有四个周期过程(源地址、目的地址)的信息。出于这个原因,路由器,完全依赖软件处理可以看到低性能比IPv4。
节点使用多个IPv6地址每盘IPv6节点可以使用几个IPv6等单播地址链接和全球单播与不同接口ID值。增加使用的地址数量影响邻居发现缓存的内存消耗。
IPv6路由协议——IPv6路由协议类似于IPv4同行。然而,IPv6前缀比IPv4的4倍,这意味着路由更新必须携带更多的信息在IPv6。仍然如此,尽管各种优化解决这个差异。
大小是一个自然的IPv6网络和IPv6网络的担忧。大网络预计将与更大的IPv6地址空间。原则上讲,这意味着更大的路由表和更高的内存需求支持他们。起初,部署初期,这不是一个问题。随着IPv6网络的数量和规模增加,聚合和严格的前缀分配通过provider-enforced层次结构代表的手段控制和减少网络路由表的大小。
目前,有两种主要的IPv6地址类型边界网关协议(东方)路由表:
6骨路由表3企业::/ 16前缀空间分配给开发和实验
IPv6生产表2 xyz:: / 16前缀空间分配的区域注册生产聚合
6骨网络将由2006年6月退休。分配率在2 xyz:: / 16范围是稳步增长。现在超过1000的前缀(2005年2月)分配和现在在IPv6网络表中。监控的增长和前缀分布IPv6网络,一些网站提供工具和统计IPv6路由表:
对历史的角度来看,图的佳绩显示了prefix-allocation增长自1998年以来的边界网关协议路由表(源TILAB)。
增长的IPv6网络追踪的边界网关协议路由表的大小
在撰写本文时,IPv6前缀的边界网关协议路由表的数量是2573。根据TILAB统计,主要贡献前缀出现在路由表的总数,在快照的日期(2005年1月),在这个顺序:
IANA分配前缀。这些是IPv6前缀正式由IANA分配和互联网注册的要求组织生产使用IPv6, sTLA前缀。
未聚合的前缀。这些是IPv6前缀属于6骨寻址空间超过记者pTLA代表团。
6骨pTLA前缀分配给骨干网站。
无效的前缀。这些是不属于IPv6前缀由IANA分配的地址空间。
增长率中描述图的佳绩预计将在未来几年加速。类似于IPv4,跟踪边界网关协议IPv6路由表的大小仍然是非常重要的服务提供者(SPs)更好的计划网络资源如路由器内存。
独立的路由表大小,用户想知道IPv6路由协议收敛方面表现良好。由于相似的IPv4同行,收敛IPv6路由协议的性能通常是类似于IPv4的。
一般来说,它应该预期IPv6与IPv4将争夺控制平面的资源。出于这个原因,将IPv6引入一个操作网络控制的方式完成对其潜在影响和完整信息。如果路由器资源或可用的网络条件下,限制可以放在IPv6过程或与其他网络路由器的互动元素。目的是保护和储备存在的盈利IPv4的CPU或内存资源服务。
IPv6和数据平面
飞机负责转发IP数据包的数据基于决策的控制飞机。转发引擎必须解析相关的IP包的信息。然后做一个查找匹配定义的解析信息在转发策略控制飞机。的性能“解析”和“查找”功能是影响IPv6协议特异性:
解析IPv6扩展头应用程序,例如移动IPv6或源路由通常包括IPv6地址信息扩展报头,显著增加其大小。这些附加字段需要占硬件寄存器的正确读取扩展标题和深入数据包负载,第四层头。一个例子是路由器的访问控制列表(acl)过滤层4的信息。路由器必须能够应用与扩展头,包。如果扩展头的长度超过固定长度的硬件寄存器、硬件切换不发生。在这种情况下,包踢了踢到软件切换,这对转发性能有严重影响。
注意:并不是所有路由器市场上选择平底船到软件路径的包,他们不能处理硬件。在这些情况下,数据包只是下降。
IPv6地址查找——IPv6查找发生在一个有效的数据包进入路由器,需要找到一个输出接口。当转发决定基于目的地址,这个过程需要解析最多128位而不是32位IPv4。提高查询性能,查找算法已被修改。一个128位的查找是罕见的,因为它只适用于主机的路线,包括anycast地址,它应该有一个有限的存在。anycast的无政府状态分配地址可能会产生问题,因为很多主机路线将被注入IPv6路由表。在一个典型的自治系统,然而,在RFC 3177地址分配建议记录之后,预计服务提供者,查找的多数是集中在几个固定值:/ 32的核心网络,在分布层/ 48,边缘/ 64。
根据路由器类型,查找由一个多用途的CPU或专用集成电路(ASIC)与一个固定的配置或微码。这影响性能和多功能性的路由器的功能。软件处理的IPv6查找需要更多时间比IPv4因为位必须处理。多用途的CPU的速度会更慢,但是可以执行基于无限的程序功能。ASIC的微码允许一定程度的灵活性的表现特性,固定ASIC虽然只执行它最初设计的功能。因为IPv6查找更要求(理论上要求四倍),有一种自然倾向利用基于硬件的查找引擎尽可能多。基于硬件查找设计通常导致IPv6 line-rate转发接口速度对于大多数包大小。
并不是所有的硬件转发平台在市场上实现IPv6 line-rate转发。因此,重要的是评估一个路由器的功能,无论其体系结构。
的硬件转发选项可以来损害功能丰富。如果需要添加新特性,ASICs公司需要重新设计,这是一个更长的时间和更昂贵的软件流程的实现。
的性能在这一节中讨论的各种流程和功能取决于每个路由器的体系结构。这些架构的概述了在本章后面加上性能数据的例子。
测量转发性能
后讨论路由器性能的各个方面,重要的是要了解如何测量和测试它。这是一个评估平台的重要组成部分在部署网络特定的角色。一致的和公认的测试方法应该观察到客观的评估。
多数情况下,路由器的性能与它的转发功能有关。资源需求通常可以解决通过增加路由器内存或选择更强大的处理器;然而,转发性能通常是有限的平台设计。出于这个原因,本节的重点是在最佳实践测量IPv6路由器的吞吐量。