从'路由器'说起

richiefang

从'路由器'说起 [复制链接]

通常，家庭希望共享上网的时候，都会在市场上买一个100到300元左右的“SOHO路由器”，将这样一个小盒子的WAN口通过ADSL(PPPoE)/Ethernet(802.1x)等方式接入Internet。实际上，它的内涵远远比传统的“路由器”(Router)丰富。严格地说，它是路由器(Router)/防火墙(Firewall)/二层交换机(Layer 2 LAN Switch)的集成。如果支持无线功能(WLAN, 802.11a/b/g)，那么还集成了无线AP(Access Point)和LAN/WLAN网桥(Bridge)。

richiefang

传统的路由器(Router)是一个将数据包按目的地址转发的设备。也就是说，在未配置ACL(Access Control List)和策略路由(Policy Routing)的前提下，转发(Forwarding)的出接口(Egress Interface)与源IP无关，只和目的IP有关系。具体的说，就是根据路由表(Routing Table)做最长匹配转发。

richiefang

其实，路由表就在我们身边。在Windows的命令行下输入命令
C:\>route print
显示的输出：
C:\>route print
===========================================================================
Interface List
0x1 ........................... MS TCP Loopback interface
0x2 ...00 21 85 0b d6 bc ...... Broadcom NetLink (TM) Gigabit Ethernet - Packet
Scheduler Miniport
===========================================================================
===========================================================================
Active Routes:
Network Destination        Netmask          Gateway       Interface  Metric
          0.0.0.0          0.0.0.0       10.208.2.1    10.208.2.163       20
       10.208.2.0    255.255.255.0     10.208.2.163    10.208.2.163       20
     10.208.2.163  255.255.255.255        127.0.0.1       127.0.0.1       20
   10.255.255.255  255.255.255.255     10.208.2.163    10.208.2.163       20
        127.0.0.0        255.0.0.0        127.0.0.1       127.0.0.1       1
        224.0.0.0        240.0.0.0     10.208.2.163    10.208.2.163       20
  255.255.255.255  255.255.255.255     10.208.2.163    10.208.2.163       1
Default Gateway:        10.208.2.1
===========================================================================
Persistent Routes:
  None

这就是一个路由表(routing table)。从左到右的栏目，分别是目的网段(Network Destination)，子网掩码(Netmask)，下一跳网关(Gateway)，出接口(Outgoing Interface/Egress Interface)，链路开销(Metric)。
在Linux下，对应命令为
[root@localhost root]# route
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
10.155.192.0    *               255.255.224.0   U     0      0        0 eth0
169.254.0.0     *               255.255.0.0     U     0      0        0 eth0
1.0.0.0         n003-000-000-00 255.0.0.0       UG    0      0        0 eth1
2.0.0.0         n003-000-000-00 255.0.0.0       UG    0      0        0 eth1
3.0.0.0         *               255.0.0.0       U     0      0        0 eth1
default         10.155.223.254  0.0.0.0         UG    0      0        0 eth0
各字段的解释可以参照Windows下的命令。

在Cisco/Juniper/Alcatel/Huawei等厂商生产的路由器中，也有类似命令查看路由表。
但是，目前的路由器技术，转发并非依据路由表，而是另外一个表项，叫做FIB。

richiefang

前面提到，FIB表，才是真正的三层(Network Layer)转发表项。
它的格式实际上与路由表(Routing Table)是相近的，只是没有了链路开销(Metric)这一条。FIB表项是由路由器的控制平面(Control Plane)计算出路由之后，将开销最小的一条下刷(Install)到数据平面或转发引擎(Data Plane/Forwarding Engine)。
一般的，数据平面(Data Plane)多指使用通用CPU实现的转发功能模块，而转发引擎(Forwarding Engine)多指使用ASIC/NP实现的。不过，随着多核处理器的发展，这两者的区别已经逐渐地在淡化了。Cisco的QFP网络处理器，本质也是一个40Core 160Thread的多核处理器。Intel/EZChip的NP本质上也是多核处理器。

richiefang

想到哪写到哪。当然涉及公司机密的，我就不会在这儿写啦：）

richiefang

上面讲到的多核处理器，和Intel/AMD的'酷睿'不是一码事。实际上，它的性能远远超过'酷睿' 'Xeon'。
例如，RMI的XLR 732多核处理器，内部集成了8个MIPS Core，采用超线程技术，每个Core内部有4个Thread，也就是4套寄存器和CP0，4条执行流水线，只是共用一个ALU而已。由于MIPS处理器的五级流水线中只有一个步骤使用了ALU，因此，如果程序设计优化得当，4个Thread的性能理论上能逼近4个真正的Core。XLR732内部还有数据包分类引擎，可以将不同五元组的数据包做Load Balance。
另一种网络设备中常用的多核处理器，是Octeon出品的Cavium系列处理器，其代表产品具有16个Core，另外还有加密算法的加速器(Octeon本来就是做加密芯片起家)。在相同的主频下，Cavium和RMI的计算能力不相上下，但RMI由于具备一个无互锁的Message Ring，因此其IO能力非常强悍，使用一片RMI处理器的防火墙，其吞吐量(Through Put)可以达到惊人的20Gbps/30Mpps(64Byte, Ethernet)。可以说，RMI和Cavium这样多核处理器的出现，使得高端路由器/防火墙产品能够做到“山寨化”。

richiefang

下面继续说路由器相关的话题。
路由表是怎么来的呢？原来，根据路由表表项(Route entry)的来源，可以分为三大类：
1，直连路由和本地路由(Direct Route, Local Route)；
2，静态路由(Static Route)；
3，协议路由(Protocol Route)；

下面是某运行JUNOS的路由器上的路由表：
root@********> show route terse

inet.0: 28 destinations, 28 routes (28 active, 0 holddown, 0 hidden)
+ = Active Route, - = Last Active, * = Both

A Destination        P Prf   Metric 1   Metric 2  Next hop        AS path
* 1.0.0.0/8          D   0                       >reth1.0      
* 1.0.0.1/32         L   0                        Local
* 2.0.0.0/8          D   0                       >reth2.0      
* 2.0.0.1/32         L   0                        Local
* 3.0.0.0/8          D   0                       >reth3.0      
* 3.0.0.1/32         L   0                        Local
* 6.0.0.1/32         L   0                        Reject
* 7.0.0.1/32         L   0                        Reject
* 10.0.0.0/8         D   0                       >st0.0        
* 10.0.0.1/32        L   0                        Local
* 10.5.0.0/16        S   5                       >10.157.64.1
* 10.10.0.0/16       S   5                       >10.157.64.1
* 10.150.0.0/16      S   5                       >10.157.64.1
* 10.150.48.0/21     S   5                       >10.157.64.1
* 10.155.0.0/16      S   5                       >10.157.64.1
* 10.157.64.0/19     D   0                       >fxp0.0      
* 10.157.83.233/32   D   0                       >lo0.0        
* 10.157.84.233/32   L   0                        Local
* 10.209.0.0/16      S   5                       >10.157.64.1
* 11.11.11.2/32      S   5                       >1.0.0.11
* 172.16.0.0/12      S   5                       >10.157.64.1
* 192.168.0.0/16     S   5                       >10.157.64.1
* 192.168.102.0/23   S   5                       >10.157.64.1
* 207.17.136.0/24    S   5                       >10.157.64.1
* 207.17.136.192/32  S   5                       >10.157.64.1

下面将详解这三类路由表项。

richiefang

直连路由和本地路由。它们是由系统自动生成的。直连路由是指目的地址(Destination Address)为接口所在网段的数据包，默认从该接口直接转发出去。本地路由指目的地址正好与某个接口地址一致的数据包。这种数据流被认为在本机(Localhost)终结(Terminated)，也就是被上送到控制平面(Control Plane)进行处理。
静态路由。静态路由是由路由器的管理员手工配置的。一般配置静态路由的命令，可以指定网段、掩码、网关(Nexthop/Gateway)，出接口(Egress Interface)和链路开销。在我们身边，'默认网关'也是静态路由的一个例子。
协议路由是由路由协议(Routing Protocol)自动生成的，或由路由器之间协商计算得到。常见的路由协议有BGP，OSPF，RIP等。Cisco还有自己的私有路由协议EIGRP，曾经，华为/H3C的路由器支持过这种私有协议，但因为知识产权的原因，2004年以后，华为/H3C的路由器软件平台，不再支持这种协议。所有能够支持该协议的内部工程测试用软件版本也全部封存了。
常见路由协议的链接：
OSPF: http://en.wikipedia.org/wiki/OSPF
BGP: http://en.wikipedia.org/wiki/BGP
RIP: http://en.wikipedia.org/wiki/Routing_Information_Protocol
实际上，只有BGP协议可以用在整个Internet中。在这里给大家留一道题目，第一位能说明原因的，本人请大果粒^_^

gaoxiao

好东西，学计算机网络算是对这方面长见识啦！

richiefang

CISCO是网络设备，也就是数据通信(Data Communication)行业的当之无愧的领导者，这一点是不容置疑的。
让我们看看CISCO的风评。
Wikipedia的介绍：
Cisco Systems, Inc. (NASDAQ: CSCO, SEHK: 4333) is a multinational corporation with more than 66,000 employees and annual revenue of US$39 billion as of 2008. Headquartered in San Jose, California, it designs and sells networking and communications technology and services.
可能有的朋友英文程度不是很好，看着有点儿慢。其实这基本是官样文章。大意是：
思科系统，是一个66000多人，在2008年的营业收入超过390亿美金的跨国集团。总部设在加州San Jose市。公司设计和销售网络通信技术和服务。
CISCO的目前股价(2009/05/07收盘)$ 18.95，市值1111.37亿，市盈率15.22。在经济不景气的今天，完全对得起“坚挺”二字。

gaoxiao

下了在顶一个，有时间的话在整理一下，这样更好，O(∩_∩)O哈哈~
谢谢你的分享！

richiefang

光看中文论坛里的帖子，长见识的速度太慢了。
不懂的东西多问这两位老师：
Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page
Google: http://www.google.com/
注意Google要用英文的。中文Google里面，很多内容会被河蟹掉：）

richiefang

这些是一位在硅谷从事操作系统内核和网络处理器芯片的前辈写的，将CISCO的这个大怪物剖析得入木三分。我想，他写作这些的时候，是在用心灵和CRS-1的设计师们在对话吧。


思科核心路由器CRS-1与SPP处理器的研究–前言介绍
思科核心路由器CRS-1与SPP处理器的研究–产品系列
思科核心路由器CRS-1与SPP处理器的研究–端口配置
思科核心路由器CRS-1与SPP处理器的研究–线卡机配置
思科核心路由器CRS-1与SPP处理器的研究–交换机配置
思科核心路由器CRS-1与SPP处理器的研究–交换矩阵与交换平面

这些内容一开始看起来有些艰深难懂，但深入之会发现很多有意义的东西。顺便也推荐下这位前辈的个人网站
http://www.tektalk.cn/

不过，目前来说，大牛们在那里讨论的时候，我几乎没有插话的资格，只有搬板凳旁听的份：）

richiefang

这个有点儿标题党嫌疑。实际上是Linksys的。Linksys被CISCO收购以后，产品上就打上了CISCO SYSTEM的那个金门大桥Logo。
过两天寄到以后，咱们一起分享一下如何把玩这个好东东。

soso

嘿嘿，这个有意思，期待着哦

richiefang

东西已经到货。晚上拿回去玩弄一下：）
这个玩意好像是可以自己刷Fireware的，也就是自己改里面的程序玩。譬如，对QoS调度算法不满意的话可以自己给改了……

richiefang

买的这个路由器拨不上号。目前无法确定是小区宽带商问题还是路由器本身问题，为稳妥起见决定退掉。
下一阶段给大家介绍些其他网络设备厂商。

soso

起码反向证明的**路由器的部分问题，呵呵

zhjzh72_2004

关注。。。。。。。。。。。中

richiefang

前面说完了该行业的'Leader'——Cisco，今天我们看看这个行业的Challanger——Juniper。
Juniper给人的感觉是一个比较神秘低调的公司，相关的报道和评论也不容易在互联网上面找到。不过，作为一家NASDAQ上市公司，需要遵守美国的SOX404法案，因此很多重要的消息还是能够及时披露的。
让我们用Google搜索引擎，搜索关键字 NASDAQ:JNPR，就可以看到Juniper的股价状况，以及相关的一些信息。
5月15日，Juniper的收盘价是$21.56，市值$11.28Billion，大约是Cisco的十分之一。值得关注的是它的市盈率P/E，为29.85，比Cisco高出近一倍。这可能说明，相关的投资机构对Juniper未来盈利的期望，在Cisco之上。换句话说，Juniper被华尔街的分析师们认为是很有盈利潜力的。