Введение

Технология коммутации 3-го уровня Cisco Express Forwarding (CEF) — это передовая технология коммутации 3-го уровня, используемая преимущественно в крупных магистральных сетях или в Интернете для повышения общей производительности сети. Несмотря на то, что CEF является запатентованным протоколом Cisco, другие производители многоуровневых коммутаторов или высокопроизводительных маршрутизаторов предлагают аналогичную функциональность, при которой коммутация или маршрутизация 3-го уровня выполняется в аппаратном обеспечении (в ASIC), а не программным обеспечением и центральным процессором.

Функция

CEF в основном используется для увеличения скорости коммутации пакетов за счет сокращения накладных расходов и задержек, вызванных другими методами маршрутизации. CEF состоит из двух ключевых компонентов: базы данных пересылки (FIB) и смежных соединений. FIB аналогична таблице маршрутизации, генерируемой различными протоколами маршрутизации, сохраняя только адрес следующего хопа для конкретного IP-маршрута. Таблица смежных соединений содержит информацию второго уровня или информацию о коммутации, связанную с конкретной записью FIB, что позволяет избежать необходимости запроса протокола разрешения адресов (ARP) при каждом поиске в таблице. Существует несколько типов смежных соединений. Некоторые из них перечислены ниже:

Кэшированное смежное соединение: Этот тип записи содержит правильный исходящий интерфейс и правильный MAC-адрес для соответствующей записи FIB. MAC-адрес является MAC-адресом IP-адреса, если подсеть назначения напрямую подключена к маршрутизатору, или MAC-адресом маршрутизатора, которому необходимо отправить пакет, если подсеть назначения не подключена напрямую к маршрутизатору, обрабатывающему пакет. Приемное смежное соединение: Этот тип соединения обрабатывает пакеты, конечным пунктом назначения которых является сам маршрутизатор. Это включает пакеты, IP-адреса которых назначены самому маршрутизатору, широковещательные пакеты и многоадресные пакеты, для которых маршрутизатор настроен как один из пунктов назначения. Null-соединение: обрабатывает пакеты, предназначенные для NULL-интерфейса. Пакеты с записями FIB, указывающими на Null-соединения, обычно отбрасываются. Punt-соединение: обрабатывает пакеты, требующие специальной обработки или которые не могут быть переключены CEF. Такие пакеты пересылаются на следующий уровень коммутации (обычно быстрая коммутация), где они могут быть обработаны и, возможно, правильно перенаправлены. Glean-соединение: это соединение создается, когда маршрутизатор знает, что подсеть IP-адреса назначения напрямую подключена к самому маршрутизатору и не знает MAC-адрес этого устройства назначения, или маршрутизатор знает IP-адрес маршрутизатора, которому необходимо переслать пакет для назначения, но не знает MAC-адрес этого маршрутизатора. Пакеты, которые активируют эту запись, будут генерировать запрос ARP. Соединение для отбрасывания: записи FIB, указывающие на этот тип соединения, будут отброшены. Соединение для сброса: пакеты, указывающие на это соединение, будут сброшены, но префикс будет проверен. Для полного использования преимуществ CEF рекомендуется использовать распределенный CEF, при котором на каждой линейной карте имеется таблица FIB. Это позволяет избежать необходимости запроса основного процессора или таблицы маршрутизации для получения информации о следующем хопе. Вместо этого быстрая коммутация будет выполняться непосредственно на линейной карте. В настоящее время CEF поддерживает Ethernet, Frame Relay, ATM, PPP, FDDI, туннели и Cisco HDLC.