网络设备一文通,网络工程师必看!

一 网络设备框架介绍
框式设备硬件模块
主控板(mpu)
主控板提供了整个系统的控制平面和管理平面。
控制平面完成系统的协议处理、业务处理、路由运算、转发控制、业务调度、流量统计、系统安全等功能。
管理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。
交换网板(sfu)
交换网板提供整个系统的数据平面。接口板、主控板之间通过交换网板完成通信。
接口板(lpu)
接口板提供了不同类型(光口、电口),不同速率的接入接口,通过分布式数据平面对数据进行转发。
其中,交换网板、接口板上都有自己的管理芯片,与主控板共同组成整个设备的控制管理平面。
盒式设备
不同于框式设备,盒式设备的各个业务模块并不是独立的硬件模块,而是集成在一个框内。内部也有功能相当于主控板的主控模块,相当于交换网板的交换模块,相当于接口板的接入接口。
网络设备逻辑构架
网络设备从逻辑上可以分为三个平面:数据(转发)平面、控制平面和监控(管理)平面。
监控平面
监控平面的监控对象是硬件。
监控平面由主控板、接口板的监控单元构成,部分框式设备还会存在单独的集中监控板(cmu)。
监控平面独立完成系统的环境监控,包括电压检测、系统上下电控制、温度监测与风扇控制等,以保证系统的安全稳定运行,在出现单元故障的情况下及时隔离故障,保障系统其它部分的正常运行。
二 网络设备对报文的处理流程
以交换网板为中心,可将报文在设备的行程一分为二,前半程称为“上行”,下半程称为“下行”。
业务报文转发处理流程
pfe(packet forwarding engine):包转发引擎。在lpu里,其本质也是一个交换芯片,完成本接口板端口之间的交换。
业务报文:服务、应用在交互过程中涉及的报文。
切片:把报文送往交换网板之前,进行切片处理,也就是把报文按一定粒度进行切片,切成固定长度。
重组:将交换网板发送过来的已经切片的报文进行重新组合。
确定报文出口
当报文从接口板进入时,设备需要依据转发表项(ip路由表、mac地址表等)确定报文的出接口(对于框式设备需要确定下行接口板)。
报文到达交换网板时已经明确了出接口、下行接口板,因此表项查询需要在上行接口板的处理过程中完成。
所有接口板上都要存储转发表项,控制平面资源占用率高。
转发信息
高端设备业务报文不经过主控板cpu处理,由接口板提供转发信息查询。
接口板上存在的转发信息并非存在于主控板上的转发表项(ip路由表、mac地址表…)。
主控板生成转发表项之后,生成对应的转发信息下发在接口板。
以ip路由表为例,路由表生成之后,主控板根据路由表生成fib表项(forwarding information base)并下发到接口板,接口板根据fib表进行转发。
硬件转发
接口板执行转发的部件为包转发引擎pfe(packet forwarding engine),通常为np或者asic芯片,报文直接由接口板独立完成转发,无需主控板参与。
高端框式设备把转发层面和控制层面分配在不同的组件,控制层面组件(主控板)负责运行转发相关协议、维护转发表项,转发平面组件(接口板)依据控制层面下发的转发信息能够独立完成转发工作,互不影响,控制层面组件高负载时并不会影响转发平面的正常工作,这种工作机制被称为转控分离。
相关命令:
查询转发表
[r1]display fib
协议报文转发处理流程
设备收到的协议报文,如路由协议:ospf、is-is、bgp报文,arp报文,stp报文,对设备的icmp请求报文等,需要交由设备的控制平面处理,即上送主控板由主控板的cpu进行处理。
设备自身发送协议报文处理流程
设备自身发送的协议报文,如路由协议报文: ospf、is-is、bgp报文,arp报文,stp报文,icmp报文等,由主控板cpu构造之后交由接口板对外发送。

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