Reenvío de paquetes

Reenvío de paquetes

1. SINTAXIS DE COMANDOS

   • La negrita indica comandos y palabras clave que se ingresan literalmente como se muestra
   • La cursiva indica argumentos para los que proporciona valores reales.
   • Las barras verticales (|) separan elementos alternativos y mutuamente excluyentes.
   • os corchetes ([ ]) indican un elemento opcional.
   • Las llaves ({ }) indican una opción obligatoria.
   • Las llaves entre paréntesis ([{ }]) indican una opción requerida dentro de un elemento opcional.

2. COMUNICACIÓN DE DISPOSITIVOS DE RED

   • función principal de una red es proporcionar conectividad entre dispositivos
     • se basa en el Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet (TCP/IP)
       • TCP/IP se basa en el modelo conceptual de interconexión de sistemas abiertos (OSI)
         • Cada capa describe una determinada función, y una capa se puede modificar o cambiar sin que requieren cambios en la capa por encima o por debajo de ella.
           • el desarrollo de medios físicos más rápidos requería la capacidad de reenviar paquetes en hardware a través de ASIC
             • A medida que la funcionalidad ASIC continuó desarrollándose, multicapa Los conmutadores (MLS) se inventaron para reenviar el tráfico de capa 2 en hardware
               • pueden realizar otras funciones, como el enrutamiento de paquetes, desde una perspectiva de la 3 capa
                 • Reenvio de capa 2
                   • la capa de enlace de datos, maneja direccionamiento debajo de la pila de protocolo IP para que la comunicación se dirige entre hosts
                     • Los paquetes de red incluyen direccionamiento de capa 2 con direcciones únicas de origen y destino para segmentos Ethernet comúnmente usa control de acceso a medios direcciones (MAC)
                       • dirección MAC
                         • 48 bits que se divide en seis octetos y anotados en hexadecimal
                           • tres primeros octetos
                             • asignado a un fabricante de dispositivos, conocido como el identificador único de la organización (OUI
                           • últimos tres octetos
                             • fabricante es responsable de garantizar que son únicos
                               • Un dispositivo escucha el tráfico de red que contiene su dirección MAC como la MAC de destino del paquete
                                 • Difusiones de red con dirección MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF son la excepción a la regla y siempre serán procesados ​​por todos los dispositivos de red en el mismo segmento de red
                   • Dominios de colisión
                     • Causa problemas cuando dos dispositivos intentaron hablar al mismo tiempo porque el cable de transmisión compartía el mismo segmento con otros dispositivos, y la comunicación se vuelve distorsionada si dos dispositivos hablaba al mismo tiempo
                       • Los dispositivos Ethernet usan Carrier Sense Acceso Múltiple/Detección de Colisión (CSMA/CD) para asegurar que solo un dispositivo habla a la vez en un dominio de colisión
                         • Si un dispositivo detecta que otro dispositivo está transmitiendo datos, retrasa transmitiendo paquetes hasta que el cable esté en silencio
                           • solo puede transmitir o recibir datos a la vez (es decir, operar en medio duplex)
                             • más dispositivos menos eficiencia
                               • Todos los dispositivos están en la misma colisión de dominio.
                                 • concentradores de red
                                   • propagan el problema porque añadir densidad de puertos mientras se repite el tráfico, aumentando así la tamaño del dominio de colisión
                                     • no tienen ningún inteligencia en ellos para dirigir el tráfico de red; simplemente repiten tráfico de todos los puertos.
                                 • conmutadores de red
                                   • mejoran la escalabilidad y la estabilidad en una red a través de la creación de canales virtuales.
                                     • mantiene una tabla que asocia el control de acceso a medios (MAC) de un host Direcciones Ethernet al puerto que originó el tráfico de red.
                                       • En lugar de desbordar todo el tráfico de cada puerto de switch, un switch utiliza la tabla de direcciones MAC locales para reenviar el tráfico de red solo al puerto del switch de destino asociado con el lugar donde se adjunta el MAC de destino
                                         • Esto reduce drásticamente el tamaño de el dominio de colisión entre los dispositivos y permite la dispositivos para transmitir y recibir datos al mismo tiempo (es decir, operar en dúplex completo).
                                           • Cuando un paquete contiene una dirección MAC de destino que no es en la tabla de direcciones MAC del switch
                                             • reenvía el paquete fuera de cada puerto del switch
                                               • esto es conocido como inundacion desconocida de unicast
                                                 • porque la dirección MAC de destino no es conocido
                                                   • El tráfico de difusión es el tráfico de red destinado a cada host en la LAN y se reenvía desde cada interfaz de puerto de switch.
                                                     • Las transmisiones de red no cruzan los límites de la capa 3 (es decir, de una subred a otra subred). Todos los dispositivos que residen en el mismo segmento de Capa 2 se considera que están en el mismo dominio de difusión.

3. Virtual LANs

   • Agregar un enrutador entre segmentos LAN ayuda a reducir la transmisión dominios y proporciona una comunicación de red óptima
     • Las LAN virtuales (VLAN) proporcionan segmentación lógica al crear múltiples dominios de difusión en el mismo conmutador de red
       • un puerto se puede asociar al dominio de difusión necesario
         • varios dominios de difusión pueden residir en el mismo conmutador.
           • Los dispositivos de red en una VLAN no pueden comunicarse con dispositivos en una VLAN diferente a través de la Capa 2 tradicional o trafico de broadcast.
             • Las VLAN(802.1Q)
               • que establece que 32 bits son agregado al encabezado del paquete en los siguientes campos:
                 • Identificador de protocolo de etiqueta (TPID)
                   • este campo de 16 bits se establece en 0x8100 para identifique el paquete como un paquete 802.1Q
                 • Punto de código de prioridad (PCP)
                   • Este campo de 3 bits indica una clase de (CoS) como parte de la calidad de servicio (QoS) de capa 2 entre switches
                 • Indicador elegible para descartar (DEI)
                   • este campo de 1 bit indica si el el paquete se puede descartar cuando hay contención de ancho de banda.
                 • Identificador de VLAN (ID de VLAN):
                   • este campo de 12 bits especifica la VLAN asociado con un paquete de red.
                     • proporciona 4094 VLAN únicas
                       • Identificadores de VLAN:
                         • La VLAN 0 está reservada para el tráfico 802.1P y no se puede modificar ni eliminar
                         • La VLAN 1 es la VLAN predeterminada y no se puede modificar ni eliminar.
                         • Las VLAN 2 a 1001 están en el rango de VLAN normal y se pueden agregar, eliminado o modificado según sea necesario.
                         • Las VLAN 1002 a 1005 están reservadas y no se pueden eliminar.
                         • Las VLAN 1006 a 4094 están en el rango de VLAN extendida y se pueden agregados, eliminados o modificados según sea necesario.
   • Access Ports
     • Los puertos de acceso son los bloques de construcción fundamentales de un switch
       • Un puerto de acceso se asigna a una sola VLAN.
         • Carga tráfico de la VLAN especificada al dispositivo conectado a ella o desde el dispositivo a otros dispositivos en la misma VLAN en ese switch
           • Las etiquetas 802.1Q no están incluidas en los paquetes transmitidos o recibida en los puertos de acceso.
             • Los switches Catalyst colocan los puertos de switch como puertos de acceso de Capa 2 para VLAN 1 por defecto
   • Trunks ports
     • pueden transportar varias VLAN
       • Los puertos troncales son normalmente se utiliza cuando varias VLAN necesitan conectividad entre un conmutador y otro conmutador, enrutador o firewall y solo se use un Puerto
         • Al recibir el paquete en el enlace troncal remoto, el se examinan los encabezados, el tráfico se asocia a la VLAN adecuada, luego se eliminan los encabezados 802.1Q y se reenvía el tráfico al siguiente puerto, según la dirección MAC de esa VLAN.
   • nativa vlan
     • En el estándar 802.1Q, cualquier tráfico anunciado o recibido en un puerto troncal sin la etiqueta VLAN 802.1Q es asociada a la VLAN nativa.
       • La VLAN nativa predeterminada es la VLAN 1.
         • cuando un switch tiene dos puertos de acceso configurados como puertos de acceso y asociados a la VLAN 10, un host conectado a un puerto troncal con una VLAN nativa establecida en 10: el host podría hablar a los dispositivos conectados a los puertos de acceso.
           • La VLAN nativa debe coincidir en ambos puertos troncales o el tráfico puede cambiar las VLAN sin querer. Mientras que la conectividad entre hosts es factible (asumiendo que están en diferentes numeros de VLAN ), esto causa confusión para la mayoría de los ingenieros de redes
             • Todo el tráfico del plano de control del conmutador se anuncia mediante la VLAN 1. Las pautas de fortalecimiento de la seguridad de Cisco recomiendan cambiando la VLAN nativa a algo que no sea la VLAN 1.
   • allowed vlans
     • las VLAN se pueden restringir desde ciertos enlaces troncales puertos como método de ingeniería de tráfico.
       • Esto puede causar problemas si se espera que el tráfico entre dos hosts atraviese un enlace troncal y la VLAN no puede atravesar ese puerto troncal.
         • El comando switchport trunk allowed
           • especifica las VLAN que pueden atravesar el enlace

4. Layer 2 Diagnostic Commands

   • MAC Address Table
     • La tabla de direcciones MAC es responsable de identificar el switch, puertos y VLAN con los que está asociado un dispositivo
       • Un switch construye la tabla de direcciones MAC examinando la fuente MAC dirección para el tráfico que recibe.
         • Esta información es entonces mantenido para reducir el dominio de colisión (punto a punto comunicación entre dispositivos y switches) al reducir la cantidad de inundación de unknown unicast flooding.
           • Solución de problemas de tráfico de red desde la perspectiva de una capa 2 implica localizar el origen y el destino dispositivo y puerto;
             • esto se puede hacer examinando el MAC tabla de direcciones
               • Si aparecen varias direcciones MAC en la mismo puerto, sabe que un switch, hub o servidor con un el switch virtual está conectado a ese puerto de conmutador.
                 • Conectando al switch puede ser necesario para identificar el puerto que un dispositivo de red específico está conectado.
                   • Algunas tecnologías más antiguas (como el balanceo de carga) requieren un entrada de dirección MAC estática en la tabla de direcciones MAC para evitar inundaciones de unidifusión desconocidas.
                     • La tabla de direcciones MAC reside en la memoria direccionable de contenido (CAM).
                       • El CAM usa una memoria de alta velocidad que es más rápida que RAM típica de la computadora debido a sus técnicas de búsqueda
                         • La camara tabla proporciona un resultado binario para cualquier consulta de 0 para verdadero o 1 para falso.
                           • El CAM se utiliza con otras funciones para analizar y reenviar paquetes muy rápidamente.
                             • Los interruptores están construidos con CAM grande para dar cabida a todos los hosts de capa 2 para los que deben mantener las tablas de reenvío.
   • Switch Port Status
     • El comando show interfaces interface-id switchport proporciona todos los información relevante para el estado de un puerto de switch.
       • El comando show interfaces switchport muestra la misma información para todos los puertos del switch.
   • Interface Status
     • El comando show interface status es otro útil Comando para ver el estado de los puertos del switch
       • el uso de este comando e incluye los siguientes campos:
         • Puerto
           • muestra el ID de la interfaz o el canal del puerto
         • Nombre
           • Muestra la descripción de la interfaz configurada
         • Estado
           • Muestra conectado para enlaces donde se detectó una conexión y establecido para abrir el enlace. Muestra no conectada para cuando un el enlace no se detecta y se deshabilita por error cuando se detecta un error y el conmutador ha inhabilitado la capacidad de reenviar tráfico fuera de ese Puerto.
         • VLAN
           • muestra el número de VLAN asignado a los puertos de acceso
             • Trunk links aparecen como troncales y los puertos configurados como interfaces de capa 3
         • Dúplex
           • Muestra el dúplex del puerto. Si el dúplex se negoció automáticamente, está precedido por a-.
         • Velocidad
           • Muestra la velocidad del puerto. Si la velocidad del puerto se negoció automáticamente, está precedido por a-.
         • Tipo
           • muestra el tipo de interfaz para el puerto del switch
             • Puerto de cobre RJ-45, incluye TX en la descripción (por ejemplo, 10/100/1000BASE-TX). Basado en factor de forma pequeño conectable (SFP) Los puertos se enumeran con el modelo SFP si hay un controlador para él en el software; de lo contrario, dice desconocido

5. Layer 3 Forwarding

   • proceso para reenviar un paquete desde una perspectiva de Capa 3
     • Recuerda que todo el tráfico comienza en la Capa 7 y continúa hasta la Capa 1, por lo que parte de la lógica de reenvío de la capa 3 se produce antes de la capa 2 reenvío
       • Hay dos metodologías principales para la capa 3 reenvío:
         • Reenvío de tráfico a dispositivos en la misma subred
           • Local Network Forwarding
             • Dos dispositivos que residen en la misma subred se comunican en la zona
               • Como los datos se encapsulan con su dirección IP, el dispositivo detecta que el destino está en la misma red.
                 • Sin embargo, el dispositivo aún necesita encapsular la Capa 2 información (es decir, las direcciones MAC de origen y destino) al paquete. Conoce su propia dirección MAC pero no saber inicialmente la dirección MAC del destino.
                   • La tabla del Protocolo de resolución de direcciones (ARP) proporciona una método de asignación de direcciones IP de capa 3 a MAC de capa 2 direcciones mediante el almacenamiento de la dirección IP de un host y su dirección MAC correspondiente
                     • A continuación, el dispositivo utiliza el ARP tabla para agregar los encabezados de capa 2 apropiados al paquete de datos antes de enviarlo a la Capa 2 para su procesamiento y reenvío
                       • Por ejemplo, un host IP que necesita realizar direcciones resolución para otro host IP conectado por Ethernet puede enviar una solicitud ARP usando la dirección de transmisión LAN, y luego espera una respuesta ARP del host IP. La respuesta ARP incluye la información requerida de la dirección MAC física de la Capa 2. La tabla ARP contiene entradas para dispositivos remotos que el host se ha comunicado recientemente y que están en la misma IP segmento de red. No contiene entradas para dispositivos en un red remota pero contiene la entrada ARP para la IP dirección del siguiente salto para llegar a la red remota. Si no se ha producido comunicación con un host después de un período de tiempo, la entrada se vuelve obsoleta y se elimina del local tabla ARP.
                         • Si no existe una entrada en la tabla ARP local, el dispositivo transmite una solicitud ARP a todo el segmento del switch de Capa 2. La solicitud de ARP pide estrictamente que quienquiera que sea el propietario de la Dirección IP en la respuesta de la solicitud ARP. Todos los hosts en la capa 2 segmento recibe la respuesta, pero sólo el dispositivo con el la dirección IP coincidente debe responder a la solicitud. La respuesta es unidifusión e incluye las direcciones MAC e IP del solicitante Luego, el dispositivo actualiza su tabla ARP local. al recibir la respuesta ARP, agrega la Capa 2 apropiada encabezados y envía el paquete de datos original a la capa 2 para procesamiento y reenvío
         • Reenvío de tráfico a dispositivos en una subred diferente
   • Packet Routing
     • Los paquetes deben enrutarse cuando dos dispositivos están en diferentes redes
       • Como los datos se encapsulan con su dirección IP, un dispositivo detecta que su destino está en una red diferente y debe ser enrutado.
         • El dispositivo comprueba su tabla de enrutamiento local para identificar su dirección IP de siguiente salto, que se puede aprender en uno de varias maneras:
           • Desde una entrada de ruta estática, puede obtener la red de destino, la subred máscara y la dirección IP del siguiente salto.
           • Las rutas se pueden aprender de los protocolos de enrutamiento.
           • Una puerta de enlace predeterminada es una ruta predeterminada estática simplificada que solo solicita la dirección IP local del siguiente salto para todo el tráfico de red.
     • El dispositivo de origen debe agregar los encabezados de capa 2 apropiados (direcciones MAC de origen y destino), pero el destino necesita la dirección MAC para la dirección IP del siguiente salto.
       • El dispositivo busca la entrada de direcciones IP del siguiente salto en la tabla ARP y usa la dirección MAC de la entrada de la dirección IP del siguiente salto como la dirección MAC de destino. El siguiente paso es enviar los datos. paquete hasta la capa 2 para su procesamiento y reenvío.
         • El siguiente router recibe el paquete según el destino.
           • dirección MAC, analiza la dirección IP de destino, localiza el entrada de red apropiada en su tabla de enrutamiento, identifica el interfaz de salida, y luego encuentra la dirección MAC para el dispositivo de destino (o la dirección MAC para el siguiente salto dirección si necesita enrutarse más).
             • El enrutador entonces modifica la dirección MAC de origen a la dirección MAC del interfaz de salida del enrutador y modifica la MAC de destino dirección a la dirección MAC para el dispositivo de destino (o nexthop enrutador).
               • Este proceso continúa una y otra vez según sea necesario para obtener la paquete del dispositivo de origen al dispositivo de destino.
   • IP Address Assignment
     • TCP/IP se ha convertido en el protocolo estándar para la mayoría de las redes. Inicialmente se utilizó con direcciones de red IPv4 y de 32 bits.
       • Para hacer frente al aumento del número de direcciones, se desarrolló un segundo estándar, llamado IPv6
         • proporciona 128 bits para el direccionamiento. Tecnologías y mecanismos se han creado para permitir redes IPv4 e IPv6 para comunicarse unos con otros.
           • Con cualquier versión, una IP la dirección debe asignarse a una interfaz para un router o switch multicapa para enrutar paquetes.
             • Las direcciones IPv4 se asignan con la configuración de la interfaz comando ip address ip-address subnet-mask
               • una interfaz con una dirección IP configurada y que se encuentra en estado activo inyecta la red asociada en la tabla de enrutamiento del enrutador (Enrutamiento Base de información [RIB]).
                 • Las redes o rutas conectadas tienen una distancia administrativa (AD) de cero. no es posible para cualquier otro protocolo de enrutamiento para adelantarse a una ruta conectada en el RIB
                   • Es posible adjuntar múltiples redes IPv4 al mismo interfaz adjuntando una dirección IPv4 secundaria a la misma interfaz con el comando ip address ip-address subnetmask secundario.
                     • Las direcciones IPv6 se asignan con la configuración de la interfaz comando dirección ipv6 dirección-ipv6/longitud-prefijo.
                       • Este El comando se puede repetir varias veces para agregar varios IPv6 direcciones a la misma interfaz.
                         • Una interfaz enrutada es básicamente cualquier interfaz en un enrutador Tenga en cuenta que una segunda dirección IPv4 requiere el uso de la palabra clave secondary; el comando de dirección ipv6 puede ser utilizado varias veces para configurar varias direcciones IPv6.

6. Routed Subinterfaces

   • En el pasado, puede haber ocasiones en las que varias VLAN en un conmutador requería enrutamiento y no había suficientes puertos físicos del enrutador para acomodar todas esas VLAN.
     • Es posible superar este problema configurando el interruptor interfaz como un puerto troncal y la creación de subinterfaces lógicas en un enrutador Una subinterfaz se crea agregando un punto y un valor numérico después del punto
       • Entonces la VLAN necesita ser asociado a la subinterfaz con el comando encapsulación dot1q vlan-id.
         • El número de subinterfaz no tiene que coincida con la ID de VLAN, pero si lo hace, ayuda con la operación apoyo.

7. Switched Virtual Interfaces

   • es posible asignar una dirección IP a un interfaz virtual conmutada (SVI), también conocida como VLAN interfaz
     • Un SVI se configura definiendo la VLAN en el cambiar y luego definir la interfaz VLAN con el comando interfaz vlan vlan-id.
       • El switch debe tener una interfaz asociado a esa VLAN en un estado activo para que el SVI esté activo estado.
         • Si el switch es un switch multicapa, se pueden usar los SVI para enrutar paquetes entre VLAN sin necesidad de un enrutador externo.

8. Routed Switch Ports

   • Algunos diseños de red incluyen un enlace punto a punto entre switches para enrutamiento.
     • Por ejemplo, cuando un switches necesita conectarse a un enrutador, algunos ingenieros de redes construirían un VLAN de tránsito (por ejemplo, VLAN 2001), asocie el puerto conectarse al enrutador a VLAN 2001, y luego construir un SVI para VLAN 2001.
       • Siempre existe la posibilidad de que VLAN 2001 podría existir en otro lugar en el reino de la Capa 2 o ese árbol de expansión podría afectar la topología.
         • En su lugar, el puerto del conmutador multicapa se puede convertir de un Puerto de switch de capa 2 a un puerto de switch enrutado con la interfaz comando de configuración no switchport
           • Entonces la dirección IP se le puede asignar.

9. Verification of IP Addresses

   • Las direcciones IPv4 se pueden ver con el comando show ip interface [brief | interface-id | vlan vlan-id]
     • La salida del comando contiene mucha información útil, como MTU, DHCP relay, ACLs y la dirección IP principal.
       • en dispositivos con una gran cantidad de puertos, usar el analizador CLI y agregando un adicional | campo de exclusión (para ejemplo, sin asignar) produce una vista optimizada de las interfaces que están configurados con direcciones IP.

10. FORWARDING ARCHITECTURES

    • Los primeros enrutadores de Cisco recibirían un paquete, eliminar la capa 2 información, y verificar que la ruta existió para el Dirección IP de destino. Si no se pudo encontrar una ruta coincidente, el paquete fue descartado. Si se encuentra una ruta coincidente, el el enrutador identificaría y agregaría nueva información de encabezado de capa 2 al paquete.
      • Los avances tecnológicos han simplificado el proceso para que que los enrutadores no eliminan y agregan el direccionamiento de capa 2, sino simplemente reescriba las direcciones.
        • El reenvío es un proceso más rápido para recibir un paquete IP en un interfaz de entrada y tomar una decisión sobre si reenviar el paquete a una interfaz de salida o descartarlo
          • este proceso es simple y optimizado para que un enrutador pueda reenviar grandes números de paquetes.
            • Cisco creó conmutación rápida y Cisco Express Forwarding (CEF) para optimizar el proceso de conmutación para que los enrutadores puedan manejar volúmenes de paquetes.

11. Process Switching

    • Conmutación de procesos, también conocida como conmutación de software o camino lento, es un mecanismo de conmutación en el que el propósito general La CPU en un enrutador está a cargo de la conmutación de paquetes.
      • En IOS, el proceso ip_input se ejecuta en la CPU de propósito general para procesamiento de paquetes IP entrantes. La conmutación de procesos es la respaldo para CEF porque está dedicado al procesamiento de IP punted paquetes cuando no pueden ser conmutados por CEF.
        • Los tipos de paquetes que requieren manejo de software incluyen el siguiendo:
          • Paquetes originados o destinados al enrutador (usando tráfico de control o protocolos de enrutamiento)
          • Paquetes que son demasiado complejos para que los maneje el hardware (es decir, IP paquetes con opciones de IP)
          • Paquetes que requieren información adicional que no se conoce actualmente (por ejemplo, ARP)
          • nota: El cambio de software es significativamente más lento que el cambio hecho en hardware. El proceso NetIO está diseñado para manejar un porcentaje muy pequeño del tráfico manejado por el sistema. Los paquetes se conmutan por hardware siempre que sea posible.
          • un paquete que no puede ser conmutado por CEF se envía a la CPU para su procesamiento. El proceso ip_input consulta la tabla de enrutamiento y la tabla ARP para obtener el siguiente salto la dirección IP del enrutador, la interfaz de salida y la dirección MAC.
            • luego sobrescribe la dirección MAC de destino del paquete con la dirección MAC del enrutador del siguiente salto, sobrescribe la dirección MAC de origen dirección con la dirección MAC de la interfaz de capa 3 saliente, disminuye el campo IP time-to-live (TTL), vuelve a calcular la IP suma de comprobación del encabezado y, finalmente, entrega el paquete al nexthop enrutador
              • La tabla de enrutamiento, también conocida como base de información de enrutamiento (RIB), se construye a partir de la información obtenida del enrutamiento dinámico protocolos y rutas directamente conectadas y estáticas. el ARP La tabla se construye a partir de la información obtenida del protocolo ARP.

12. Cisco Express Forwarding (CEF)

    • es propiedad de Cisco
      • ha sido el predeterminado mecanismo de conmutación en la mayoría de las plataformas de Cisco que hacen todo su conmutación de paquetes utilizando la CPU de uso general (basada en software) enrutadores)
        • y es el conmutador predeterminado mecanismo utilizado por todas las plataformas de Cisco que utilizan Circuitos integrados específicos de la aplicación (ASIC) y red unidades de procesamiento (NPU) para un alto rendimiento de paquetes (basado en hardware) enrutadores).
          • Las CPU de propósito general basadas en software y hardware los enrutadores son similares y realizan las mismas funciones;
            • diferencia
              • enrutadores basados en software
                • La CPU está a cargo de todas las operaciones, incluido CEF conmutación (software CEF)
              • enrutadores basados en hardware
                • utilizando motores de reenvío que se implementan en ASIC especializados, memoria direccionable de contenido ternario (TCAM) y NPU (hardware CEF). Motores de reenvío proporcionar la conmutación de paquetes, el reenvío y la búsqueda de rutas capacidad a los enrutadores.
                  • Ternary Content Addressable Memory
                    • La memoria direccionable de contenido ternario (TCAM) de un switch permite para la comparación y evaluación de un paquete en más de un campo.
                      • TCAM es una extensión de la arquitectura CAM pero mejorado para permitir el procesamiento de la capa superior, como la identificación las direcciones de origen/destino de capa 2/3, protocolo, QoS marcas, y así sucesivamente.
                        • proporciona más flexibilidad en búsqueda que CAM
                          • búsqueda TCAM proporciona tres resultados: 0 para verdadero, 1 falso y X para no me importa, que es una combinación ternaria.(CAM SOLO BINARIO)
                            • Las entradas de TCAM se almacenan en Valor, Máscara y Resultado (VMR) formato
                              • valor
                                • ndica los campos que se deben buscar, como la dirección IP y los campos de protocolo
                              • máscara
                                • indica el campo que es de interés y que debe ser consultado.
                              • resultado
                                • indica la acción que se debe tomar con un partido en el valor y la máscara.
                              • Se pueden seleccionar múltiples acciones además de permitir o eliminar el tráfico, pero tareas como redirigir un flujo a un Control de QoS o especificando un puntero a una entrada diferente en el tabla de enrutamiento son posibles.
                                • La mayoría de los switches contienen múltiples entradas TCAM para que Seguridad entrante/saliente, QoS y Capa 2 y Capa 3 las decisiones de reenvío ocurren todas a la vez
                                  • TCAM opera en hardware, proporcionando un procesamiento y una escalabilidad más rápidos que conmutación de procesos(process switching). Esto permite que algunas funciones, como las ACL, proceso a la misma velocidad sin importar si hay 10 entradas o 500.
    • Software CEF
      • Base de Información, consta de los siguientes componentes:
        • Base de información de reenvío:
          • la FIB se crea directamente a partir de la tabla de enrutamiento y contiene la dirección IP del siguiente salto para cada destino en la red.
            • Cuando cambia un enrutamiento o una topología ocurre en la red, la tabla de enrutamiento IP se actualiza y estos los cambios se reflejan en la FIB. CEF utiliza la FIB para hacer IP Decisiones de conmutación basadas en el prefijo de destino.
        • Adjacency table
          • La tabla de adyacencia, también conocida como Tabla de adyacencia Base de información (AIB)
            • contiene la IP de siguiente salto conectada directamente direcciones y sus correspondientes direcciones MAC de siguiente salto, así como la dirección MAC de la interfaz de salida.
              • La tabla de adyacencia está llena con datos de la tabla ARP u otras tablas de protocolo de Capa 2.
        • NOTA:Los paquetes procesados por la CPU suelen estar sujetos a una tarifa limitador cuando existe una adyacencia inválida o incompleta para evitar la privación de ciclos de CPU de otros elementos esenciales procesos.
        • NOTA: El TTL es un mecanismo de prevención de bucles de Capa 3 que reduce el campo TTL de un paquete en 1 por cada salto de capa 3. si un router recibe un paquete con un TTL de 0, el paquete es descartado.
    • Hardware CEF
      • Los ASIC en enrutadores basados en hardware son costosos de diseñar, producir y solucionar problemas
        • Los ASIC permiten paquetes muy altos tasas, pero la contrapartida es que están limitadas en su funcionalidad porque están cableados para realizar funciones específicas Tareas
          • Los enrutadores están equipados con NPU diseñadas para superar la inflexibilidad de los ASIC. A diferencia de los ASIC, las NPU son programable, y su firmware se puede cambiar con relativa facilitar.
            • La principal ventaja de las arquitecturas de reenvío distribuido
              • el rendimiento de procesamiento de paquetes ha mejorado mucho descargando las responsabilidades de conmutación de paquetes a la línea tarjetas
                • La conmutación de paquetes en plataformas de arquitectura distribuida es hecho a través de CEF distribuido (dCEF), que es un mecanismo en que las estructuras de datos CEF se descargan para el reenvío ASIC y las CPU de todas las tarjetas de línea para que puedan participar en conmutación de paquetes;
                  • esto permite que el cambio se haga en el nivel distribuido, aumentando así el rendimiento de paquetes de el enrutador
      • NOTA:El software CEF en plataformas basadas en hardware no se utiliza para hacer conmutación de paquetes como en plataformas basadas en software; en cambio, se utiliza para programar el hardware CEF.

13. Centralized Forwarding(reenvio centralizado)

    • Dado el bajo costo de las CPU de propósito general, el precio de Los enrutadores basados en software se están volviendo más asequibles, pero al expensas del rendimiento total de paquetes.
      • Cuando un motor de procesador de ruta (RP) está equipado con un motor de reenvío para que pueda hacer toda la conmutación de paquetes decisiones, esto se conoce como reenvío centralizado arquitectura.
        • Si las tarjetas de línea están equipadas con reenvío motores para que puedan tomar decisiones de conmutación de paquetes sin intervención del RP, esto se conoce como distribuido arquitectura de reenvío.
          • cuando un paquete es recibida en la tarjeta de línea de entrada, se transmite a la motor de reenvío en el RP.
            • El motor de reenvío examina los encabezados del paquete y determina que el paquete se enviará un puerto en la tarjeta de línea de salida y reenvía el paquete al tarjeta de línea de salida que se reenviará.

14. Distributed Forwarding(Reenvío distribuido)

    • Para una arquitectura de reenvío distribuido, cuando un paquete es recibido en la tarjeta de línea de ingreso, se transmite al local motor de reenvío
      • El motor de reenvío realiza un paquete búsqueda, y si determina que la interfaz de salida es local, reenvía el paquete a una interfaz local
        • Si la salida la interfaz está ubicada en una tarjeta de línea diferente, el paquete se envía a través de la estructura del conmutador, también conocida como backplane, directamente a la tarjeta de línea de salida, sin pasar por el RP.

15. Stateful Switchover(Conmutación con estado)

    • Los enrutadores diseñados específicamente para alta disponibilidad incluyen redundancia de hardware, como fuentes de alimentación duales y ruta procesadores (RP)
      • Un RP es responsable de aprender la red, topología y construcción de la tabla de rutas (RIB).
        • Una falla de RP puede activar las adyacencias del protocolo de enrutamiento para restablecer, lo que resulta en un paquete pérdida e inestabilidad de la red
          • Durante una falla de RP, puede ser más deseable para ocultar la falla y permitir que el enrutador continuar reenviando paquetes usando el previamente programado entradas de la tabla CEF en lugar de descartar paquetes temporalmente mientras esperando que el RP secundario restablezca el protocolo de enrutamiento adyacencias y reconstruir la tabla de reenvío.
            • La conmutación con estado (SSO) es una función de redundancia que permite que un Enrutador Cisco con dos RP para sincronizar la configuración del enrutador e información de estado del plano de control.
              • El proceso de espejo la información entre los RP se conoce como puntos de control. SSO habilitado los enrutadores siempre comprueban el funcionamiento de la tarjeta de línea y Estados del protocolo de capa 2.
                • Durante una conmutación, el RP en espera inmediatamente toma el control y previene problemas básicos como solapas de enlace de interfaz
                  • Sin embargo, el reenvío de paquetes de capa 3 es interrumpido sin configuración adicional. El cambio de RP activa una aleta de adyacencia del protocolo de enrutamiento que borra la ruta mesa.
                    • Cuando se borra la tabla de enrutamiento, las entradas CEF se purgado, y el tráfico ya no se enruta hasta que la red la topología se vuelve a aprender y la tabla de reenvío se reprogramado Habilitación del reenvío sin escalas (NSF) o nonstop
                      • Las capacidades de alta disponibilidad de enrutamiento (NSR) informan al enrutador (es) para mantener las entradas CEF por un período corto y continuar reenviando paquetes a través de una falla de RP hasta que el el avión de control se recupera.

16. SDM Templates

    • La capacidad de direcciones MAC que necesita un switch en comparación con el número de rutas que tiene depende de dónde se encuentre desplegado en la red
      • La memoria utilizada para las tablas TCAM es limitado y asignado estáticamente durante la secuencia de arranque de el interruptor.
        • Cuando una sección de un recurso de hardware está llena, todos el desbordamiento de procesamiento se envía a la CPU, lo que afecta seriamente el rendimiento del interruptor.
          • Las proporciones de asignación entre las diversas tablas TCAM son almacenado y se puede modificar con Switching Database Manager (SDM) plantillas.
            • Existen múltiples switches Cisco y el SDM La plantilla se puede configurar en los switches Catalyst 9000 con el comando de configuración global sdm prefer {vlan | avanzado}. Luego, el interruptor debe reiniciarse con la recarga dominio.
              • NOTA: Cada conmutador en una pila de conmutadores debe configurarse con el misma plantilla SDM.
              • Esto podría variar según la plataforma del conmutador o versión de software en uso. Estos números son típicos para la Capa 2 y características de IPv4. Algunas funciones, como IPv6, utilizan el doble de tamaño de la entrada, lo que significa que solo se pueden incluir la mitad de las entradas.