以下文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)工程師筆記 ，作者網(wǎng)工阿成
網(wǎng)絡(luò)工程師筆記.
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來(lái)自公眾號(hào)：網(wǎng)絡(luò)工程師筆記前言
在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，最常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就是交換機(jī)、路由器、防火墻（如下圖）。
那么這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是如何工作的，如何處理數(shù)據(jù)報(bào)文的呢？今天我們就以交換機(jī)、路由器為例，給大家介紹下。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備介紹
1、框式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
如下圖所示，是華為的一款框式交換機(jī) S12708。
這款交換機(jī)的硬件滿配組成如下：2個(gè)主控板、4個(gè)交換網(wǎng)板、8個(gè)接口板卡、2個(gè)集中監(jiān)控板、6個(gè)電源模塊、4個(gè)風(fēng)扇模塊等。
那么這些硬件組成的作用是什么呢？
（1）主控板
主控板其實(shí)就是設(shè)備的“大腦”，對(duì)設(shè)備進(jìn)行整體的管理和控制。
主控板提供了整個(gè)系統(tǒng)的管理平面和控制平面。
（2）接口板卡
接口板卡就是我們常說(shuō)的業(yè)務(wù)板卡，提供豐富的端口類(lèi)型和端口數(shù)量，不同的板卡類(lèi)型提供的端口數(shù)量和端口類(lèi)型（光口、電口）也不一樣，端口的速率也不一樣（10G/25G/40G/100G等）。
（3）交換網(wǎng)板
交換網(wǎng)板從字面上理解就是用作數(shù)據(jù)交換的，可以理解成是整個(gè)設(shè)備的通信總線，業(yè)務(wù)板之間通信都需要經(jīng)過(guò)交換網(wǎng)板。
例如下圖:不同槽位的接口板卡通信都需要通過(guò)交換網(wǎng)板。（這個(gè)大家記住，后面講轉(zhuǎn)發(fā)流程會(huì)涉及）
2、盒式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
盒式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相對(duì)于框式設(shè)備而言，不具備擴(kuò)展性，端口數(shù)量固定，將各個(gè)模塊集成在一起了。但是價(jià)格相對(duì)框式設(shè)備便宜。
3、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的邏輯平面
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備從邏輯上可以分為：控制平面、數(shù)據(jù)平面、監(jiān)控平面；
（1）控制平面：用于控制和管理所有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的運(yùn)行。控制平面由設(shè)備的主控板和業(yè)務(wù)板卡中的管理單元組成。
例如:交換機(jī)是基于mac地址表轉(zhuǎn)發(fā)的，那么這個(gè)表項(xiàng)就是控制平面干的活；路由器是基于路由表轉(zhuǎn)發(fā)的，那么這個(gè)表項(xiàng)就是控制平面干的活；
（2）數(shù)據(jù)平面：實(shí)現(xiàn)各個(gè)業(yè)務(wù)模塊之間的業(yè)務(wù)交換功能。
轉(zhuǎn)發(fā)平面有接口板和交換網(wǎng)板組成。
其實(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備簡(jiǎn)單來(lái)看就是接受數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
（3)監(jiān)控平面：完成系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、日志和告警信息處理、系統(tǒng)加載、系統(tǒng)升級(jí)等功能。
監(jiān)控平面由主控板、接口板監(jiān)控單元組成，框式設(shè)備還會(huì)有集中監(jiān)控板。
大家都應(yīng)該通過(guò)TE.NET、SSH、SNMP等方式來(lái)登錄管理設(shè)備，那么這些其實(shí)就是和監(jiān)控管理平面相關(guān)的。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備報(bào)文處理流程
1、什么是上行、下行？
上行：設(shè)備從LPU接口板收到報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到交換網(wǎng)板的過(guò)程；
下行：設(shè)備從交換網(wǎng)板發(fā)給LPU接口板的過(guò)程；
2、什么是協(xié)議報(bào)文、業(yè)務(wù)報(bào)文？
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理的報(bào)文可以分為業(yè)務(wù)報(bào)文和協(xié)議報(bào)文；
（1）業(yè)務(wù)報(bào)文：服務(wù)、應(yīng)用在交互過(guò)程中涉及的報(bào)文；
設(shè)備收到業(yè)務(wù)報(bào)文只會(huì)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，從接口板的一個(gè)端口進(jìn)入之后根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)從另一個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)出去；
（2）協(xié)議報(bào)文：
設(shè)備收到協(xié)議報(bào)文（如BGP、OSPF、ARP等協(xié)議報(bào)文），會(huì)上送給控制平面處理；
如ARP報(bào)文交由控制層面處理、判斷之后決定是否回應(yīng)，是否學(xué)習(xí)ARP報(bào)文中的源MAC、源IP。
3、業(yè)務(wù)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)流程
（1）業(yè)務(wù)報(bào)文從接口板進(jìn)來(lái)后，首先通過(guò)PFE（包轉(zhuǎn)發(fā)引擎）對(duì)報(bào)文進(jìn)行處理；
A、解封裝：對(duì)報(bào)文進(jìn)行解封裝，獲取二層或者三層報(bào)文頭信息；
B、查表轉(zhuǎn)發(fā)：如果是二層轉(zhuǎn)發(fā)，就查找MAC地址表，確認(rèn)報(bào)文的出接口；如果是三層轉(zhuǎn)發(fā)，就查找路由表，確認(rèn)報(bào)文的出接口；
如果報(bào)文送往交換網(wǎng)板之前，需要進(jìn)行切片處理，就把報(bào)文按一定粒度進(jìn)行切片，切成固定長(zhǎng)度。
（2）入接口板通過(guò)數(shù)據(jù)總線交給交換機(jī)網(wǎng)板，交換網(wǎng)板交由下行接口板。
（3）下行接口板對(duì)分片后的報(bào)文進(jìn)行重組，并通過(guò)PFE（包轉(zhuǎn)發(fā)引擎）對(duì)報(bào)文進(jìn)行處理，獲取封裝信息，對(duì)報(bào)文進(jìn)行封裝，并通過(guò)出接口轉(zhuǎn)發(fā)出去。
硬件轉(zhuǎn)發(fā)：
1、框式設(shè)備的業(yè)務(wù)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)一般不經(jīng)過(guò)主控板CPU，直接由接口板查詢(xún)表項(xiàng)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。這種直接由接口板完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，沒(méi)有主控板參與的轉(zhuǎn)發(fā)方式就是硬件轉(zhuǎn)發(fā)。
2、接口板上的轉(zhuǎn)發(fā)信息（例如：FIB表項(xiàng)）是由主控板根據(jù)生成的路由表下發(fā)到接口板上的。
4、協(xié)議報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)流程
（1）設(shè)備收到協(xié)議報(bào)文（ospf、bgp、ARP等）后，需要上送到主控板進(jìn)行處理。
（2）主控板CPU收到協(xié)議報(bào)文之后進(jìn)行相應(yīng)的處理，如果需要回應(yīng)報(bào)文，則主控板會(huì)構(gòu)造協(xié)議報(bào)文進(jìn)行回應(yīng)。
如收到發(fā)往自身的ARP Request、ICMP Echo Request報(bào)文，主控板處理之后構(gòu)造ARP Reply、ICMP Echo Reply進(jìn)行回應(yīng)。
