[发明专利]一种路由交换设备、方法和交换线卡板

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种路由交换设备、方法和交换线卡板。

背景技术

路由器是OSI(开放系统互连)协议模型的第三层(L3)，即网络层中的分组交换设备(或网络层中继设备)，路由技术由两项最基本的活动组成，即决定最优路径和传输数据包，即IP报文。路由器在接收到报文后，首先把链路层的包头去掉(拆包)，读取目的地址，然后查找路由表，若能确定下一步往哪送，则再加上链路层的包头(打包)，把该报文转发到可以到达该目的地的下一台路由器处。当下一台路由器接收到该报文时，也会查看其目标地址，并使用合适的路径继续传送给后面的路由器。依次类推，直到报文到达最终目的地。若路由器不能确定下一步的地址，则向源地址返回一个信息，并把这个报文丢掉。其中，路由器端口类型多，支持的三层协议多，路由能力强，所以适合于在大型网络之间的互连。

图1示出了现有技术中的一种路由器的结构示意图，包括：主控板和路由线卡板(接口板、业务板等)。其中，主控板包括主控引擎和以太网交换单元。其中，以太网交换单元也可以位于主控板之外，如可将以太网交换单元放置到背板上，或者以太网交换单元也可以是一个独立的交换板。以太网交换单元与各个路由线卡板相连，并包括控制平面和数据平面两方面的功能。其中，以太网交换单元的控制平面用于完成线卡板的配置、路由信息下发、程序升级、控制报文及协议报文上报等业务；以太网交换单元的数据平面用于完成线卡板之间的数据报文的转发，此外，一些特定的控制报文也可 以通过数据平面上报到主控板。主控引擎与以太网交换单元相连，用于完成路由控制、报文处理等。可见，在进行报文转发时，通常只涉及以太网交换单元的数据平面。

其中，图1所示路由线卡板可以为分布式路由线卡板，用于完成分布式转发，即各路由线卡板中均有用于控制报文转发的转发引擎，在路由线卡板完成配置后，通过入端口接收来自外部的报文，路由线卡板的转发引擎根据报文中的信息查路由转发表后，更新报文头信息，将报文通过以太网交换单元转发给相应地路由线卡板，由相应地路由线卡板将报文通过出端口发送出去。

但路由器一般都是基于CPU(Central Processor Unit，中央处理器)以“单跳时钟，，指令计算的方式来处理和转发报文的，即路由线卡板的控制中心通常为CPU，这种方式转发报文的效率是比较低的。随着以太网和TCP/IP(传输控制协议/互联网协议)的迅速崛起和广泛应用，企业内部网络越来越庞大，路由器转发报文的效率已经不能满足应用要求，且以太网已经成为最大的广域网，这些变化直接导致了交换机的出现。

交换机包括二层(L2)交换机和三层(L3)交换机。二层交换机是OSI协议模型的数据链路层的设备，它能够读取报文中的MAC(媒体接入控制)地址信息并根据MAC地址来进行交换。由于二层交换机一般具有很宽的交换总线带宽，所以可以同时为很多端口进行数据交换，又由于二层交换机一般都含有专门用于处理报文转发的ASIC(Application specific IntegratedCircuit，专用集成电路)芯片，因此转发速度可以做到非常快。二层交换机内部有一个二层转发表，这个转发表标明了MAC地址和交换机端口的对应关系。当交换机从某个端口收到一个报文，它首先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的，它再去读取包头中的目的MAC地址，并在转发表中查找相应的端口，如果表中有与这个目的MAC地址对应的端口，则把报文直接复制到这个端口上，如果在表中找不到相应的端口则把报文广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应 时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送报文时就不再需要对所有端口进行广播了。

但二层交换机主要适用于小型局域网中，小型局域网中机器数量在二、三十台以下，这样的网络环境下，广播报文对网络的拥塞影响不大。对于大型局域网，为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划分成一个一个的小局域网，也就是一个一个的小虚拟局域网(VLAN)段，这样必然导致不同VLAN间存在大量的互访，单纯使用二层交换机没办法实现网间的互访；而单纯使用路由器，则由于端口数量有限，路由速度较慢，而限制了网络的规模和访问速度，所以这种环境下，通常由二层交换机做VLAN网内的交换，由路由器专门负责网间的路由工作。或者，大型局域网也可以由三层交换机来完成报文转发。