Vlan间多层路由,交换.MLS

VLAN间多层路由

CISCO提供多种解决方案来获得VLAN间路由选择的功能。

VLAN是一种端口的逻辑组合，这些端口通常属于用于控制广播域的大小的单个IP子网，因为VLAN能将流量隔离到确定的广播域和子网中，所以不同VLAN中的设备之间是不能互访的。


交换机二层接口类型：
接入接口：承载单个VLAN流量。
干道接口：通过使用ISL或802.1Q标记，承载多个VLAN流量。
3550和4500交换机默认使用2层接口，6500交换机默认使用3层接口。

交换机三层接口类型：
路由端口：类似普通路由器的端口
SVI(Switch Virtual interface)：VLAN间路由选择的虚拟VLAN接口，SVI即虚拟路由的VLAN接口
BVI(Bridge virtual interface)：第三层虚拟网桥接口

1.路由端口：是交换机上的一种物理端口，类似于传统路由器上配置了第三层地质的接口，与二层接入端口的区别是，路由端口不与特定VLAN相互关联，此种端口与真正的路由端口的区别是不支持子接口。
2.SVI(交换机虚拟接口)：是一种第三层接口，为了在多层交换机上完成VLAN间路由选择而配置的接口。SVI是一种与VLAN-ID相关联的虚拟VLAN接口。

三层交换机VLAN间路由方式：
1.SVI：

两台设备分属不同的VLAN，网关设置为SVI接口。

2.路由接口：

3.单臂路由：

MLS：
普通的MLS是基于flow做的，称之为一次转发，多次交换，基于cache的
CISCO的MLS是基于CEF的，基于拓扑式的驱动。

路由表，不能被硬件所调用，
FIB可以被硬件所调用

普通MLS和CEF的区别

show ip cef   查看FIB表

show adjacency detail  查看邻接关系表

实际上adj表中的MAC地址，指的是源目MAC地址加上TYPE字段0800
当使用SVI口 网关的时候，MAC地址实际上是BASE的MAC地址加上端口号所形成的端口MAC地址。

多层交换的好处：能够让IP包的转发速度达到接近二层交换的速度。

SW要执行多层硬件交换，路由处理器（第3层引擎）必须将有关路由选择、交换、ACL和QOS等信息下载到硬件中。

硬件组件通常包括下列的东东：

ASIC(Application-Specific Integrated Circuit应用专用集成电路)：是专为实现某种特殊应用而开发的集成电路芯片，其功能固定，不可更改。用来实现其专门的应用时，性能绝对牛得一B。

CAM（Content Addressable Memory）内容可寻址存储器
SW使用CAM表来存储2层的交换表。查找时是完全匹配，如果找不到，就从其他所有端口转发。
对于需要精确查找的表最有用。CAM表包括了vlan号，mac地址，port号。

TCAM（Ternary CAM）三重内容可寻址存储器，只存在于三层交换机中
TCAM以线速处理ACL查找。
完全匹配区域/最长匹配区域/第一个匹配区域
对于需要最长匹配查找的表最有用。


三种三层(IP包)的转发方式：

进程交换：
也叫软件转发，最原始的转发方式。在进程转发方式中，每一个IP包的转发都需要CPU来处理，没有额外的硬件组件来负责。

对于接收到的每一个IP包，都要按以下步骤来转发：
1、找出IP包中的目标IP地址
2、按照目标IP地址在路由表中进行最长匹配查找，找到匹配的路由。
3、有必要的话，再进行路由的递归查找，找到相应的出接口。
4、再查找ARP表，找到去往下一跳的MAC地址。
5、重写二层的源、目MAC地址，再从相应出接口转发出去。


这是最传统的转发方式，使用这种转发方式的路由器在做负载均衡时是基于包的负载均衡

R1(config-if)#no ip route-cache  在每个接口下关闭cache就启用了进程交换

基于NetFlow的MLS：也叫传统的MLS
  基于网流的交换和负载均衡
MLS使用ASIC能够对被路由的数据包执行2层重写（S/D MAC、CRC）。
 
  第三层引擎（路由处理器）和交换ASIC协同工作，在cache中建立第3层条目。第三层条目可以有如下三种方式：
  1、只包括目的IP地址
  2、包括源和目地IP地址
  3、包含第四层协议信息的完整流信息

传统MLS的工作原理：
    交换机将收到的数据流中的第一个包交给三层引擎处理，后者以进程交换的方式处理（软交换）。在对第一个包处理完毕后，在硬件交换组件中生成一个MLS条目，这个条目包含了二层的重写信息。对于后续的数据流就可以使用硬件转发组件直接进行转发了。

   所以这种方式被称为“一次路由，多次交换”，即流的第一个分组被路由器软件路由，后续分组则被硬件转发。


基于CEF的MLS：（Cisco Express Forwarding）
控制平面：路由处理器（第3层引擎）
数据平面：用来进行数据转发的硬件组件

CEF是一种基于拓扑的转发模型，它预先将所有路由信息加入FIB（Forwarding Information Base),使SW能快速查找路由信息。

CEF中包括两个重要组件：
FIB：类似于路由表，包含了路由转发信息。
Adjacency：存储2层编址信息。就是ARP表的一个COPY。

第3层引擎和硬件交换组件维护一个FIB/Adjacency。


ARP Throttling（ARP抑制）必须开启CEF才能开启这一功能

ip routing  //要开启CEF，首先要开启路由功能
ip cef      //开启CEF

int f0/5
  no ip router-cache cef   //在接口下关闭CEF

show ip cef
show cef interface s0
show adjacency  [detail]


ARP Throttling（抑制）--对于启用CEF的交换机，如果收到一组数据包，但是在自已的Adjacency表中没有对应表项。将通过第三层引擎发出三个ARP请求（广播包），并开始对后续的数据包进行抑制，只到收到ARP回应才解除抑制。如果两秒钟以后还没有回应，也将解除抑制，把后续的数据包转发给第三层引擎来重新发起ARP请求。

默认情况下CEF是基于流的负载均衡，但可以修改为基于包的负载均衡：
R1(config-if)#ip load-sharing per-packet  打开基于包的负载均衡

集中式交换和分布式交换：
Centralized Forwarding（集中式转发）
在一个专用ASIC上做出转发决策，是所有接口的枢纽。
Series：4000/6500                     

Distributed Forwarding（分布式转发）
  在SW的接口或线路模块上独立地做出转发决策。
Series：3550/6500(带有分布卡）