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IP 转发基础培训教材 1.1 培训目标 2 1.2 转发的基本概念 3 1.2.1 网络中的数据流 3 1.2.2 二层交换 4 1.2.3 三层IP转发 5 1.2.4 IP转发的模型 6 1.3 转发表简介 7 1.3.1 转发表与路由表 7 1.3.2 查找转发表 8 1.3.3 转发表的组织 9 1.3.4 Radix组织的转发表结构 10 1.3.5 四级HASH表 12 1.3.6 转发表项中的主要元素 13 1.4 普通转发流程 14 1.4.1 IP转发所在的位置 14 1.4.2 数据流总揽 15 1.4.3 IP的接收处理 16 1.4.4 IP报文的转发处理 19 1.4.5 指定接口发送 21 1.5 IP转发中常见的业务 23 1.5.1 防火墙 23 1.5.2 网络地址转换 24 1.5.3 服务质量（QOS） 26 1.5.4 QOS的实现 27 1.6 IP报文的快速转发 29 1.6.1 背景和可行性 29 1.6.2 设计思想 30 1.6.3 普通转发和快速转发的比较 31 1.6.4 快速转发的实现 32 1.6.5 快转的性能改善 33 1.7 网络通畅的诊断 34 1.7.1 常见的问题 34 1.7.2 诊断原则 35 1.7.3 诊断方法------转发表项相关 37 1.7.4 诊断方法----------Debug命令 38 1.7.5 诊断方法-------统计计数 39 1.7.6 诊断方法-----性能相关 40 1.7.7 辅助诊断的几种工具 40 IP 转发基础 培训目标 通过本章的学习，你应该能够理解IP转发的基本原理，了解路由器/交换机中IP转发和转发过程中常见业务的处理流程，能够了解Comware快速转发实现的原理及其转发性能的评价，还应该掌握基本的网络诊断方法。 转发的基本概念 网络中的数据流 在数据通信网络中，设备之间的通信大都基于TCP/IP协议。在IP网络上运行特定应用功能的设备都可称为端系统，PC就是最常见的一种端系统。网络中的路由器和交换机就是用来互连不同的端系统，让它们进行透明的通信。 我们先以一个例子来简单说明局域网络中常见的数据流。办公室的两台PC：A 和 B通过交换机互连，IP地址属于同一网段，A通过FTP 协议下载B的资料。B 的FTP 服务端软件将应用层数据打包，其上的操作系统负责将这些数据报文逐层封装，直到封装B的MAC地址信息后，才通过以太网卡将报文发出去。交换机物理层接收到该报文后检查报文的目的MAC地址，然后查找自己的MAC---端口对应表，为该报文找到恰当的出端口，最后通过物理端口发送。A的以太网卡收到这个以太报文后，判断目的MAC是否是自己的，若不是则丢掉，若是则交给操作系统作进一步处理，最后，这些数据包被正确送到FTP 客户端。这就是所谓的二层交换过程。 我们再用一个例子来说明广域网络中的三层转发过程。在杭州出差的小张在宾馆通过宽带网络连上在北京的邮件服务器，收发电子邮件。邮件客户端的数据不能直接解析到邮件服务器的链路层地址，需要借助宾馆的宽带接入设备作三层转发，可能会再经过若干次的三层转发，数据才能够到达服务器。 二层交换 首先，我们需要搞清楚二层交换机和HUB的区别。其实很简单，二层交换机比HUB聪明。当从网络中收到一个数据帧时，HUB在所有的端口都发一份，而交换机只在目的设备连接的那个端口发一份数据。 二层交换是指在LAN中的报文转发，下面就结合交换机工作原理来介绍一下LAN中的报文转发。 如图所示，从外部网络来一个报文进入LAN中，已知它的目的主机就在这个LAN中，但是它只知道目的主机的IP地址，这样就需要地址解析协议（ARP）来帮助它找到目的主机的链路层地址，这时路由器就会发送ARP请求，在LAN中寻找与报文目的IP地址对应的MAC地址及此主机连接的端口。这样，就完成了LAN内的寻址。同时在二层交换机上会有一张MAC地址表来帮助以后报文进行LAN内的转发。 三层IP转发 三层IP转发和二层交换有什么区别呢？最主要的区别是他们寻找目的地的关键字不同，二层交换是链路层地址，三层转发是IP地址。链路层地址----MAC地址通常存在于一个平面地址空间，没有清晰的地址层次，只适合于同一网段内主机的通信，对于不同网络之间的互连通信，考虑到可能使用不同的传输介质，不同的链路层协议，为提供更大的灵活性，我们通常使用网络层地址----IP地址来寻址通信。 每个路由器中都有一张路由表，这张表可以由用户手动配置，也可以从动态路由协议中学到。该表的索引是IP地址/掩码，每个表项中都存放有下一跳的IP地址和出接口。有了这张表，路由器接在收到数据包时就能做到心中有数了。 如图所示，IP地址为的主机要访问远端IP地址为的主机。数据包需要先