IPv6已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室走出并開(kāi)始規(guī)模商用,目前Internet上運(yùn)行有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的交換機(jī)、路由器等IPv4網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,但這些現(xiàn)有設(shè)備由于要么采用低性能的純軟件設(shè)計(jì)、要么采用不可升級(jí)的純硬件技術(shù),難以滿足對(duì)IPv6的支持,而采用網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)的新一代路由器則可以通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)處理器重新編程從而實(shí)現(xiàn)對(duì)IPv6的支持。當(dāng)多個(gè)線路接口卡組成一個(gè)大容量系統(tǒng)時(shí),就必須通過(guò)交換背板來(lái)互連多個(gè)線卡。常用的背板交換系統(tǒng)無(wú)論是Crossbar無(wú)阻塞交換陣列還是基
IPv6已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室走出并開(kāi)始規(guī)模商用,目前Internet上運(yùn)行有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的
交換機(jī)、路由器等IPv4網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,但這些現(xiàn)有設(shè)備由于要么采用低性能的純軟件設(shè)計(jì)、要么采用不可升級(jí)的純硬件技術(shù),難以滿足對(duì)IPv6的支持,而采用網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)的新一代路由器則可以通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)處理器重新編程從而實(shí)現(xiàn)對(duì)IPv6的支持。當(dāng)多個(gè)線路接口卡組成一個(gè)大容量系統(tǒng)時(shí),就必須通過(guò)交換背板來(lái)互連多個(gè)線卡。常用的背板交換系統(tǒng)無(wú)論是Cross
bar無(wú)阻塞交換陣列還是基于以太網(wǎng)的交換背板,在IPv4時(shí)代都很好地滿足了設(shè)備性能要求。然而當(dāng)應(yīng)對(duì)IPv6時(shí),看似和IPv4或IPv6并無(wú)多大關(guān)系的背板交換系統(tǒng)是否可以一成不變的拿來(lái)為IPv6系統(tǒng)服務(wù)呢？
IPv4路由器的背板交換
以武漢烽火網(wǎng)絡(luò)公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)的高端路由器Fengine R8000
系列架構(gòu)為例。R8001采用多線卡設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)流程在邏輯上分為入方向和出方向。入方向首先從線路接口芯片中接收數(shù)據(jù)包并進(jìn)行數(shù)據(jù)包緩存,判斷校驗(yàn)邏輯對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議分析,根據(jù)不同的協(xié)議類型將數(shù)據(jù)包遞交給不同的上層協(xié)議處理
模塊。入方向的主要任務(wù)是路由查找,根據(jù)目的IP地址在轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)中查找該數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)的出接口以及下一跳地址。理論上對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)包的路由查找、鏈路層封裝以及附加處理都可以在入方向完成,但在分布式路由系統(tǒng)中,為了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、維護(hù)的方便性,通常將相對(duì)獨(dú)立的模塊單獨(dú)設(shè)計(jì),并分布在不同的處理單元中,如路由協(xié)議的計(jì)算由主控單元完成,而鏈路層封裝需要的ARP(地址轉(zhuǎn)換協(xié)議)只需要在本地線卡執(zhí)行,并且由于其僅僅和數(shù)據(jù)包的出方向線卡相關(guān),因此在出方向線卡上維護(hù)的ARP地址緩存只需要與本線卡有關(guān),而其他線卡不需要。出方向主要完成對(duì)IP數(shù)據(jù)包的鏈路層再封裝,之后一個(gè)被系統(tǒng)處理完畢的數(shù)據(jù)包即可根據(jù)入方向查找轉(zhuǎn)發(fā)表得到的出端口從相應(yīng)的物理端口發(fā)送出去。在此我們注意到,從入方向到出方向,需要攜帶的信息為出端口和下一跳兩個(gè)必備的基本信息,以及優(yōu)先級(jí)等其他一些輔助信息,而這些信息在多數(shù)系統(tǒng)中是通過(guò)附加在原始數(shù)據(jù)包的頭部作為有效數(shù)據(jù)的一部分經(jīng)過(guò)交換背板到達(dá)出方向線卡。
