Obsah
Jaké jsou základní funkce směrovače?
Jaké jsou základní stavební prvky (funkční moduly) směrovače?
Co je to kontext paketu a k čemu se používá?
Jaký je rozdíl mezi sdílenou a přepínanou sběrnicí u směrovače?
Jaké znáte typy architektur směrovačů? Stručně je popište.
Architektura se sdíleným procesorem (Shared CPU)
Architektura se sdílenými moduly pro přeposílání (Shared Forwarding Engine)
Distribuovaná architektura (Shared Nothing)
Modulární propojení směrovačů (Clustered Architecture)
Které operace jsou časově kritické na směrovači (Fast Path)?
Které operace nevyžadují přednostní zpracování (Slow Path)?
Čím se liší distribuovaná architektura od architektury se sdílenými jednotkami FE (přepínací modul)?
Popište průchod paketu směrovačem u architektury se sdíleným procesorem, se sdílenými jednotkami FE a u distribuované architektury.
Architektura směrovačů
Router (computing)
Jaké jsou základní funkce směrovače?
Směrování a přeposílání paketů.
Jaké jsou základní stavební prvky (funkční moduly) směrovače?
Síťové rozhraní (network interface)
Přepínací modul FE (forwarding engine)
Správa front (queue manager)
Správa provozu (traffic manager)
Propojovací deska, sběrnice (backplane)
Procesor pro směrování (route control processor)
Co je to kontext paketu a k čemu se používá?
Datová struktura obsahující informace o zpracovávaném paketu.
Vytvořena při vstupu paketu do zařízení.
Informace se postupně doplňují.
Paket uložen během zpracování v paměti.
Mezi moduly předáván kontext paketu.
Po vyplnění směrovacích informací v kontextu paketu je paket přenesen ze vstupního bufferu do výstupního bufferu.
Ingress interface number
Ingress interface type
Ingress L2 information
Source MAC address
Dest. MAC address
L3 information
Source IP address
Dest. IP address
Protocol type
DSCP (QoS)
Dest. port (TCP/UDP)
Source port (TCP/UDP)
Jaký je rozdíl mezi sdílenou a přepínanou sběrnicí u směrovače?
sdílená (shared) – pouze jedna cesta v čase
přepínaná (switched) – umožňuje paralelní přenos
Jaké znáte typy architektur směrovačů? Stručně je popište.
Architektura se sdíleným procesorem (Shared CPU)
Architektura podobná klasickým počítačům
Procesor s pamětí
Implementace fukčních modulů: přepojovací modul FE, správce front, správce provozu, zpracování L2/L3, směrování, správa a monitorování
Přídavné karty propojené sdílenou sběrnicí (backplane)
Sdílejí procesor i sběrnici
Nízký výkon – použití pro menší sítě
Propustnost < 0.5 Gb/s
Architektura se sdílenými moduly pro přeposílání (Shared Forwarding Engine)
Paralelní zpracování paketů
Může docházet k přeskládání paketů
Přeskládání způsobuje zpomalení TCP spojení
Řešení přeskládání
Každý tok zpracován ve stejném modulu FE
Rozšiřitelná architektura
Lze přidávat moduly FE
Slabým místem sdílená sběrnice (shared backplane)
Možné nahradit přepínanou sběrnicí (switched backplane)
Propustnost < 5 Gb/s
Distribuovaná architektura (Shared Nothing)
Oddělení procesu směrování a přeposílání
Směrování probíhá na obecném procesoru
Při aktualizaci směrovací tabulky se změny přenesou i do přepínací tabulky
Propustnost směrovače až 640 Gbps
Rozšiřování omezeno počtem slotů pro síťové moduly
Páteřní přepínače
Velký počet portů pro připojené sítě
Rychlost optických sítí i 2.4 Gbps (OC-48)
Modulární propojení směrovačů (Clustered Architecture)
Několik směrovačů připojených k centrálnímu přepínači
Síťové moduly umístěny ve více chassis
Centrální přepínač
Propojení pomocí vysokorychlostních optických linek
Klastr se chová se jako jeden směrovač
Přepínání paketů probíhá mezi síťovými moduly v různých chassis
Důraz na redundanci a zálohování
Záložní přepínač (single point of failure)
Které operace jsou časově kritické na směrovači (Fast Path)?
Zpracování hlavičky IP
Přeposlání paketu
Klasifikace paketu
Uložení do front, plánování
Které operace nevyžadují přednostní zpracování (Slow Path)?
Zpracování ARP
Fragmentace a defragmentace
Pokročilé zpracování IP paketu
Správa a monitorování sítě – SNMP
Zpracování směrovacích paketů keep-alive
Aktualizace směrovacích informací
Čím se liší distribuovaná architektura od architektury se sdílenými jednotkami FE (přepínací modul)?
Jednotka FE přemístěna na síťovou kartu
Každý funkční modul implementován v hardware
Specializované technologie ASIC a FPGA
Propojení hw komponent rychlými sběrnicemi
Zpracování paketů přesunuto do síťového modulu
Popište průchod paketu směrovačem u architektury se sdíleným procesorem, se sdílenými jednotkami FE a u distribuované architektury.
Příchod paketu – přerušení CPU
Přenesení paketu do paměti po sdílené sběrnici (backplane)
Zpracování L2/L3 hlaviček v procesoru
Určení výstupního rozhraní ve FE
Paket zařazen do fronty správcem front
Paket zpracován správou provozu
Paket přenesen z paměti na výstupní rozhraní a odeslán
Po příchodu paketu zpracovány hlavičky a vytvořen kontext
Paket uložen do paměti na síťovém modulu
Kontext a IP hlavička přenesy a zpracovány v modulu FE
Použití přepínací sběrnici (forwarding backplane)
IP hlavička použita ke směrování
Nalezené informace uloženy do kontextu
Informace poslány zpět na vstupní síťový modul
Paket předán sdílenou sběrnící výstupnímu síťovému modulu
Paket uložen správcem fronty do paměti
Po zpracování správcem provozu odeslán na výstup
Paket vstoupí do síťového modulu, zpracování hlaviček L2/L3
Paket uložen do paměti, kontext poslán jednotce FE
Přepínací modul FE určí výstupní rozhraní
Provede se klasifikace paketu – stanovení třídy provozu
Třída provozu uložena v kontextu paketu
Paket přenesen do paměti výstupního síťového modulu
Paket naplánován k odeslání správcem provozu
Přidání výstupních hlaviček, paket odeslán