دریافت مقالات

زیرساخت

(Cisco Express Forwarding (CEF

257  مشاهده ۱۸ مهر, ۱۳۹۴ 7

 بررسی روش‌های Packet Switching در شبکه‌های مبتنی بر تجهیزات سیسکو

همان‌طور که بسیاری از دانشجویان مهندسی شبکه دریافته‌اند، بعضی پروتکل‌ها و مفاهیم مختلف را باید در یک توالی مشخص آموخت تا چگونگی کار آنها با یکدیگر را درک نمود، این نکته در یادگیری ارسال ترافیک ساده‌ کاملاً مشهود است. در ابتدا، افراد مبانی LANها و شبکه‌های سوئیچ‌شده و نیز چگونگی ارتباط دستگاه‌ها بدون نیاز به استفاده از روترها را می‌آموزند. زمانی که دانشجویان این اطلاعات مقدماتی را درک نمایند، مباحث به سمت آموزش کارکرد روترها و چگونگی هدایت Packetها سوق پیدا می کند. این مقاله گام کوچکی بعد از این مرحله است که در آن به بررسی مختصری از روش کار تجهیزات سیسکو، در کلیه سخت‌افزارهای قدیمی و جدید، و افزایش سرعت ارسال packet با استفاده از روش‌های Packet-Switching روی این تجهیزات می پردازد.

بررسی تاریخچه ی Switching در تجهیزات سیسکو

جهت بهبود عملکرد تجهیزات شبکه، چندین روش مختلف ابداع شد، که مبنای آنها یا افزایش سرعت ارسال Packet است یا کاهش زمان تاخیر Packet در یک دستگاه. برخی از روش‌های سطح بالا جهت کاهش زمان همگرایی فرآیند مسیریابی تمرکز دارند؛ که از آن جمله می توان بهینه‌سازی زمان با استفاده از پروتکل  Open Shortest Path First) OSPF) یا Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) EIGRP) را نام برد.

بهینه سازی در سطوح پایین‌تر نیز امکان‌پذیر می باشد که از آن جمله میتوان به بهینه‌سازی چگونگی سوئیچ شدن Packetها در یک دستگاه یا چگونگی مدیریت Processها اشاره نمود. این مقاله به بررسی روش‌های سطح پایین‌تر بالاخص بررسی چگونگی کاهش زمان ارسال با استفاده از روش های توسعه و پیاده سازی بهینه ی Packet-Switching در تجهیزات شبکه می پردازد.

سه روش اصلی Switching که سیسکو طی بیست سال اخیر معرفی نموده است عبارتند از Fast Switching ،Process Switching و Cisco Express Forwarding. در ادامه به بررسی مختصری از این سه روش خواهیم پرداخت.

  • روش Process Switching

یکی از ساده ترین روش های Switching، روش Process Switching یا به عبارتی Process Switching می باشد. هنگامی که از Process Switching استفاده گردد، تمام Packetها از Line Cardها و یا Interfaceهای مربوطه به پردازنده دستگاه، که محل تصمیم‌گیری جهت مسیریابی، ارسال و انتقال می باشد، ارسال می گردند. بر اساس همین تصمیم، Packet به Line Card یا Interface خروجی ارسال می‌شود. این روش به دلیل اینکه پردازشگر باید مستقیماً با هر Packet که به دستگاه وارد و از آن خارج می‌شود درگیر شود ،کندترین روش سوئیچینگ Packet محسوب می شود. این روش پردازش موجب تاخیر Packet می گردد. Process Switching اکثراً در شرایط خاص، روی تجهیزات مدرن استفاده می‌شود و نباید آنرا روش اصلی Switching تلقی نمود.

  • روش Fast Switching

بعد از Process Switching، Fast Switching تحول بعدی سیسکو در Packet-Switching می‌باشد. Fast Switching با پیاده سازی Cache سرعت‌بالا که در تجهیزات سیسکو قرار گرفته است جهت افزایش سرعت پردازش Packet کار می‌کند. این Cache سریع توسط پردازشگر دستگاه پر می گردد و هنگام استفاده از Fast Switching، اولین Packet با آدرس مقصد مشخص، جهت تصمیم برای انتخاب مسیر (فرآیند Switching) به پردازنده ارسال می گردد .وقتی پردازشگر کار پردازش را تمام می‌کند، یک ارسال ورودی به مقصد را به Cache، اضافه می‌نماید. وقتی Packet بعدی با مقصدی مشخص وارد دستگاه می‌شود، Packet با استفاده از اطلاعات ذخیره‌شده در Cache، بدون اینکه پردازشگر مستقیماً درگیر شود، ارسال می گردد. این رویکرد تاخیر Packet-Switching و نیز کاربری پردازشگر را کاهش می‌دهد.

برای اکثر دستگاه‌ها، Cache نمودن سریع به‌صورت پیش‌فرض در تمام Interfaceها فعال می باشد.

  • روش CEF

تحول بعدی سیسکو در Packet-Switching ابداع Cisco Express Forwarding یا به اختصار CEF بود. بر روی اکثر تجهیزات جدید سیسکو این روش Switching به‌صورت پیش‌فرض استفاده می گردد و Switching سریع به‌عنوان روش ثانویه فعال است.

CEF از طریق ایجاد و ارجاع دو جزء جدید عمل می‌کند: CEF Forwarding Information Base) FIB) و جدول مجاورت CEF یا به عبارتی CEF Adjacency Table

 FIB را براساس محتویات فعلی جدول مسیریابیIP یک دستگاه ساخته شده است. با تغییر جدول مسیریابی، CEF FIB هم تغییر می‌کند. FIB قابلیت‌هایی بسیار ابتدایی دارد که شامل فهرستی از تمام پیشوندهای مشخص مقصد و چگونگی مدیریت Switching آنها می‌باشد. جدول مجاورت (Adjacency Table) فهرستی از دستگاه‌های متصل و چگونگی دسترسی به آنها می باشد؛ دستگاه های مجاور با استفاده از پروتکل‌هایی مانند (ARP (Address Resolution Protocol پیدا می‌شوند.

(Cisco Express Forwarding (CEF

این جداول در حافظه‌ی اصلی تجهیزات کوچکتر و یا در حافظه‌ی پردازنده مسیریاب تجهیزات بزرگ ذخیره می‌شوند؛ این حالت از عملیات Central CEF نامیده می‌شود.

مزیت دیگر استفاده از CEF روی دستگاه‌های بزرگتر تحت پشتیبانی سیسکو این است که جداول CEF روی این دستگاه‌ها را می‌توان کپی کرده و روی Line Cardهای خاصی نگه داشت؛ این حالت از عملیات را CEF توزیع شده یا Distributed CEF) dCEF) می‌نامند. هنگام استفاده از dCEF، تصمیم برای انتخاب مسیر packetها نیازی به انتظار برای اطلاعات جستجو Central CEF  ندارد؛ این تصمیم‌ها را می‌توان مستقیماً روی Line card گرفت و سرعت انتقال ترافیکی را که روی Line Cardهای تحت پشتیبانی از یک Interface به Interface دیگری می‌رود، افزایش داد. در نتیجه‌ی این طرح، کارکرد Backplane بین Line Card و پردازنده  مسیریاب ،کاهش می‌یابد و این به‌نوبه‌ی خود فضای اضافه برای ترافیک بیشتر ایجاد می‌کند.

شاید این سوال برایتان پیش آمده باشد که به عنوان مهندس شبکه، چرا این موضوع باید برایتان اهمیت داشته باشد. اکثر افراد، زمانی به این مسئله می پردازند که تجهیزات نصب شده packetها را در بالاترین سرعت دستگاه پردازش می‌کند.

با این وجود، هر مهندس شبکه‌ی خوبی به شما خواهد گفت که همیشه بهتر است حداقل آشنایی با شیوه‌ی مدیریت ترافیک دستگاه‌ها از پایین‌ترین سطح یعنی سیم و کابل گرفته تا بالاترین سطح کاربری را داشته باشید. اکثر مهندسین باتجربه نیازی به این مفاهیم و این دانش روزمره ندارند اما هنگامی که باید قابلیت جدیدی را در شبکه خود پیاده سازی نمایند و یا مشکلی در شبکه رخ می دهد عدم اطلاع از نوع کارکرد این موضوع باعث میگردد، فرآیند یافتن علت زمان زیادی بگیرد.

 

جهت مشاوره و کسب اطلاعات بیشتر در مورد این تکنولوژی و یا نیاز به پیاده سازی آن با کارشناسان ما تماس حاصل نمایید.

APK | امن پایه ریزان کارن

مطلب مفید بود؟


?