Tìm hiểu Cisco Express Forwarding (CEF)

CEF (Cisco Express Forwarding) công nghệ chuyển mạch nhanh Cisco CEF kỹ thuật chuyển mạch IP lớp Cisco phát triển cho sản phẩm Multilayer Switch (Switch Layer 3) Router CEF đánh giá kỹ thuật chuyển mạch lớp có tốc độ xử lý cao, giúp tối ưu hóa hiệu suất linh động mạng CEF tạo để khắc phục khuyết điểm công nghệ chuyển mạch cũ nhận thấy công nghệ chuyển mạch cũ làm tiêu tốn nhiều tài nguyên CPU để xử lý trình chuyển mạch không mang lại hiệu cao Trước tìm hiểu CEF, ta xem qua cách thức hoạt động công nghệ chuyển mạch cũ trước CEF đời Ở đưa công nghệ chuyển mạch phổ biến Process Switching Fast Switching Process Switching: kỹ thuật chuyển mạch chậm chạp, trước gói tin gửi phải trải qua nhiều bước Switch nhận gói tin từ interface đầu vào sau mở gói tin so sánh địa IP đích với thông tin bảng định tuyến Nếu thông tin đường đến mạng đích lưu bảng định tuyến switch tìm địa MAC next-hop tương ứng với mạng đích gói tin Nếu chưa có địa MAC, switch sử dụng giao thức ARP để xác định địa MAC tương ứng với nexthop Sau có địa MAC, switch rewrite lại thông tin lớp (địa MAC nguồn MAC đích) gói tin chuyển gói tin sang interface đầu Tiến trình hoạt động lặp lặp lại với gói tin switch nhận Toàn trình thực hiển CPU làm hao tốn lượng lớn tài nguyên gây độ trễ trình định tuyến Fast Switching: gọi Route Caching, phương pháp chuyển mạch cải tiến process switching So với chế chuyển mạch sử dụng tài nguyên CPU để xử lý tất gói tin đến Fast Switching xử lý gói tin qua bước tương tự Process Switching sau lưu cache lại thông tin xử lý Các gói tin sau dựa thông tin cache sẵn để đến mạng đích Như có 100 gói tin đến switch cần xử lý gói tin đầu tiên, 99 gói tin lại chuyển mạch dựa thông tin lưu lại gói tin trước CEF (Cisco Express Forwarding): hay gọi Topology-base Switching, phương thức chuyển mạch cho Cisco phát triển để áp dụng cho dòng Multilayer Switch Router hãng Các thiết bị trang bị thêm chip hardware đặc biệt gọi Application-Specific Intergrated Circuits (ASICs) lập trình sẵn thiết kế để định tuyến Ethernet port với tốc độ cao Mô hình chuyển mạch sử dụng CEF gồm thành phần Control Plane Data Plane • • Control Plan: có nhiệm vụ xây dựng trì thông tin định tuyến bao gồm routing table ARP table Các thông tin từ giao thức định tuyến tập trung lưu trữ Với gói tin ip đến xác định chuyển interface với địa đích Cơ chế Layer routing router đề cập hoạt động tương tự với chế control plane Data Plane: làm nhiệm vụ định tuyến gói tin dựa thông tin học từ control plane Trong control plane thứ xử lý CPU data plane trình xử lý định tuyến thực phần cứng nhờ vào ASICs Quá trình xử lý gọi layer switching Với CEF, gói tin vào xử lý trực tiếp data plane mà không cần phải di chuyển lên control plan Do đó, trình xử lý không tiêu tốn tài nguyên CPU Mặt khác, data plane hoạt động dựa phần cứng ASICs nên giúp cho CEF đạt hiệu suất cao nhiều so với phương pháp định tuyến thông thường Tại data plane, CEF tạo bảng Forwarding Information Base (FIB table) Adjacency Table • • FIB table: hình thành từ việc trích lọc thông tin routing table Nó tương tự bảng định tuyến, bao gồm thôn tin tối thiểu đủ để forward gói tin mà không chứa thông tin giao thức định tuyến Adjacency table: hình thành từ việc trích lọc thông tin ARP table Nó chứa thông tin địa MAC node mạng liền kề (các node mạng xem liền kề chúng liên lạc với qua thiết bị layer 2) Các thông tin Adjacency table sử dụng trình rewrite thông tin lớp gói tin Quá trình trích lọc thông tin để xây dựng bảng FIB bảng Adjacency Quá trình chuyển mạch gói tin CEF Mặc định, CEF enable tự động hầu hết thiết bị sử dụng hệ điều hành Cisco IOS phiên 12.0 trở lên Để kiểm tra hoạt động CEF thiết bị ta gõ lệnh sau: Nếu cef chưa bật hệ thống trả kết hình bên dưới: Để bật chức CEF, ta gõ lệnh: Để kiểm tra thông tin bảng Adjacency, ta gõ lệnh: