计算机网络基础 — 网络设备转发原理
Posted 范桂飓
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了计算机网络基础 — 网络设备转发原理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
目录
文章目录
交换机 or 路由器 or 防火墙
框式设备
这款交换机的硬件满配组成如下：
- 2 个主控板
- 4 个交换网板
- 8 个业务板卡
- 2 个集中监控板
- 6 个电源模块
- 4 个风扇模块
- 等
主控板卡
是设备的 “大脑”，对设备进行整体的管理和控制，主控板提供了整个系统的管理平面和控制平面。
业务板卡
是业务板卡，提供丰富的端口类型和端口数量，不同的板卡类型提供的端口数量和端口类型（光口、电口）也不一样，端口的速率也不一样（10G/25G/40G/100G 等）。
交换板卡
从字面上理解就是用作数据交换的，可以理解成是整个设备的通信总线，业务板卡之间通信都需要经过交换板卡。
盒式设备
盒式网络设备相对于框式设备而言，不具备扩展性，端口数量固定，将各个模块集成在一起了。但是价格相对框式设备便宜。
网络设备的逻辑平面
网络设备从逻辑上可以分为：
- 控制平面
- 数据平面
- 监控平面
控制平面
用于控制和管理所有网络协议的运行，控制平面由设备的主控板卡和业务板卡中的管理单元组成。
例如：交换机是基于 MAC 地址表转发的，那么这个表项就是控制平面干的活；路由器是基于路由表转发的，那么这个表项就是控制平面干的活；
数据平面
数据平面由业务板卡和交换网板组成，实现了各个业务板卡之间的数据交换功能。
监控平面
完成系统的运行状态监控、环境监控、日志和告警信息处理、系统加载、系统升级等功能。TELNET、SSH、SNMP 等方式来登录管理设备，那么这些其实就是和监控管理平面相关的。
监控平面由主控板卡、业务板卡、监控单元组成，框式设备还会有集中监控板。
网络设备报文处理流程
上行、下行
- 上行：设备从 LPU 业务板卡收到报文转发到交换网板的过程；
- 下行：设备从交换网板发给 LPU 业务板卡的过程；
协议报文、业务报文
-
协议报文：设备收到协议报文（如 BGP、OSPF、ARP 等协议报文），会上送给控制平面处理；
-
业务报文：服务、应用在交互过程中涉及的报文；
协议报文转发流程
- 设备收到协议报文（e.g. OSPF、BGP、ARP 等）后，需要上送到主控板进行处理。
- 主控板 CPU 收到协议报文之后进行相应的处理，如果需要回应报文，则主控板会构造协议报文进行回应。
业务报文转发流程
- 业务报文从接口板进来后，首先通过 PFE（包转发引擎）对报文进行处理；如果报文送往交换网板之前，需要进行切片处理，就把报文按一定粒度进行切片，切成固定长度。
- 解封装：对报文进行解封装，获取二层或者三层报文头信息；
- 查表转发：如果是二层转发，就查找 MAC 地址表，确认报文的出接口；如果是三层转发，就查找路由表，确认报文的出接口；
- 入接口板通过数据总线交给交换机网板，交换网板交由下行接口板。
- 下行接口板对分片后的报文进行重组，并通过 PFE（包转发引擎）对报文进行处理，获取封装信息，对报文进行封装，并通过出接口转发出去。
硬件转发
框式设备的业务报文转发一般不经过主控板 CPU，直接由接口板查询表项进行数据转发。这种直接由接口板完成数据转发，没有主控板参与的转发方式就是硬件转发。
接口板上的转发信息（例如：FIB 表项）是由主控板根据生成的路由表下发到接口板上的。
以上是关于计算机网络基础 — 网络设备转发原理的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章