高性能路由器

本書是“863”通信高技術(shù)叢書中的一本。系統(tǒng)介紹高性能路由器的體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)、高性能路由器的應(yīng)用與組網(wǎng)，探討高性能路由器設(shè)計(jì)方法和骨干網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的前沿技術(shù)。作者不但能夠深入具體地闡釋路由器的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，又能夠以高性能路由器為平臺(tái)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)示例和對(duì)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的探討，以一種新的方式比較全面地介紹和系統(tǒng)地探討新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

本書具有較好的系統(tǒng)性。作者著眼于路由器的整體設(shè)計(jì)，不但強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)和子系統(tǒng)之間的關(guān)系，還幫助讀者把握路由器節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的地位與作用。

第l章 路由器基礎(chǔ)

1.1路由器的概念

1.2路由器基本結(jié)構(gòu)與功能

1.3路由器的分類

1.4分組處理流程

1.5路由器體系結(jié)構(gòu)的演化

1.5.1基于CPIJ轉(zhuǎn)發(fā)的總線型路由器

1.5.2基于Cache轉(zhuǎn)發(fā)的總線型路由器

1.5.3基于交叉開關(guān)的交換型路由器

1.5.4 高擴(kuò)展交換網(wǎng)絡(luò)路由器

1.6路由器評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.6.1路由器配置與功能指標(biāo)

1.6.2路由器性能指標(biāo)

第2章 高性能路由器概述

2.1 高性能路由器的興起與發(fā)展

2.1.1 高性能路由器的基本特征

2.1.2 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商對(duì)路由器的要求

2.1.3 高性能路由器產(chǎn)品演化歷程

2.1.4高性能路由器發(fā)展的應(yīng)用需求

2.1.5高性能路由器使能技術(shù)

2.2高性能路由器的組成

2.2.1 高性能路由器的基本組成

2.2.2 高性能路由器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.2.3 高性能路由器軟件系統(tǒng)

2.2.4 高性能路由器信息流模型

2.3高性能路由器新型體系結(jié)構(gòu)

2.3.1 Cisco CRS結(jié)構(gòu)

2.3.2 ForCES結(jié)構(gòu)

2.3.3虛擬路由器(virtual router)

2.4高性能路由器的擴(kuò)展性設(shè)計(jì)

2.4.1 高性能路由器實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展性

2.4.2 高性能路由器QoS支持的擴(kuò)展性

2.4.3 高性能路由器多播支持的擴(kuò)展性

2.4.4并行技術(shù)的應(yīng)用

2.5高性能路由器可靠性設(shè)計(jì)

2.5.1路由器的可靠性要求

2.5.2優(yōu)雅重啟和無(wú)中斷轉(zhuǎn)發(fā)

2.5.3硬件系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)

2.5.4軟件系統(tǒng)的可靠性

2.5.5在線升級(jí)能力

2.5.6對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的支持

2.6高性能路由器服務(wù)的靈活性

2.6.1服務(wù)分離

2.6.2高性能的服務(wù)

2.6.3控制平面的調(diào)節(jié)能力

2.6.4接口的靈活性

2.6.5轉(zhuǎn)發(fā)引擎的靈活性

2.6.6服務(wù)意識(shí)和QoS支持

2.7高性能路由器的測(cè)試

2.7.1 高性能路由器的評(píng)估測(cè)試.

2.7.2測(cè)試規(guī)范

2.7.3測(cè)試內(nèi)容

第3章 高速交換技術(shù)

3.1基本交換結(jié)構(gòu)

3.1.1基本交換結(jié)構(gòu)

3.1.2共享存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

3.1.3 Crossbar交換結(jié)構(gòu)

3.2 Crossbar工作模式與調(diào)度算法

3.2.1 Crossbar交換開關(guān)的分類

3.2.2 Crossbar交換開關(guān)的構(gòu)造

3.2.3 Crossbar的調(diào)度

3.2.4單播調(diào)度算法

3.2.5多播調(diào)度算法

3.2.6支持服務(wù)質(zhì)量的調(diào)度算法

3.2.7交換背板的設(shè)計(jì)

3.3高可擴(kuò)展交換結(jié)構(gòu)

3.3.1 Crossbar的局限性

3.3.2多級(jí)交換結(jié)構(gòu)

3.3.3動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)

……

本書系統(tǒng)介紹高性能路由器的體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)、高性能路由器的應(yīng)用與組網(wǎng)，揭示路由器結(jié)構(gòu)演化規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)，深入探討高性能路由器設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)的核心技術(shù)。本書從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和技術(shù)體制四個(gè)方面論述高性能路由器，不但涉及高速換技術(shù)、高速接口技術(shù)、高性能轉(zhuǎn)發(fā)引擎、路由協(xié)議等最新研究成果，而且有機(jī)融合多播、MPLS、IPv6、核心網(wǎng)絡(luò)安全等新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

本書內(nèi)容新穎，系統(tǒng)性強(qiáng)，涉及面廣，對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和路由器感興趣的讀者都能從中獲取有價(jià)值的信息。初學(xué)者可以掌握路由器的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)與最新進(jìn)展，有基礎(chǔ)的讀者能夠把握實(shí)現(xiàn)高性能路由器的技術(shù)途徑和權(quán)衡技巧。本書可供通信、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)人員閱讀，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)師生學(xué)習(xí)參考。

《高性能路由器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》由國(guó)防工業(yè)出版社出版，《高性能路由器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》適合于系統(tǒng)學(xué)習(xí)和掌握路由器技術(shù)、新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大專院校師生閱讀，同時(shí)可供從事網(wǎng)絡(luò)設(shè)備研發(fā)和大型網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的工程技術(shù)人員參考。

第1章高性能路由器概述

1.1高性能路由器的興起與發(fā)展

1.1.1 高性能路由器的基本特征

1.1.2 高性能路由器產(chǎn)品演化歷程

1.1.3 高性能路由器發(fā)展的應(yīng)用需求

1.1.4 高性能路由器使能技術(shù)

1.2高性能路由器的組成

1.2.1 高性能路由器的基本組成

1.2.2 高性能路由器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.2.3 高性能路由器軟件系統(tǒng)

1.2.4高性能路由器信息模型

1.3高性能路由器新型體系結(jié)構(gòu)

1.3.1 集群路由器

1.3.2開放架構(gòu)路由器

1.3.3 可編程路由器

1.3.4構(gòu)件化可重構(gòu)路由器

1.3.5虛擬路由器

1.4高性能路由器的擴(kuò)展性設(shè)計(jì)

1.4.1 高性能路由器實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展性

1.4.2并行技術(shù)的應(yīng)用

1.5高性能路由器可靠性設(shè)計(jì)

1.5.1路由器的可靠性要求

1.5.2平穩(wěn)重啟和無(wú)中斷轉(zhuǎn)發(fā)

1.5.3硬件系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)

1.5.4軟件系統(tǒng)的可靠性

1.5.5在線升級(jí)能力

1.5.6對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的支持

1.6高性能路由器服務(wù)的靈活性

1.6.1服務(wù)分離

1.6.2高性能的服務(wù)

1.6.3控制平面的調(diào)節(jié)能力

1.6.4接口的靈活性

1.6.5轉(zhuǎn)發(fā)引擎的靈活性

1.6.6服務(wù)質(zhì)量支持

1.7高性能路由器服務(wù)的能耗設(shè)計(jì)

第2章高速交換技術(shù)

2.1基本交換結(jié)構(gòu)

2.1.1 基本交換結(jié)構(gòu)

2.1.2共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)

2.1.3 Crossbar交換結(jié)構(gòu)

2.2 Crossbar工作模式與調(diào)度算法

2.2.1Crossbar交換結(jié)構(gòu)的分類

2.2.2 Crossbar調(diào)度算法類型

2.2.3單播調(diào)度算法

2.2.4組播調(diào)度算法

2.2.5 支持服務(wù)質(zhì)量的調(diào)度算法

2.2.6交換背板的設(shè)計(jì)

2.3高可擴(kuò)展交換結(jié)構(gòu)

2.3.1 Crossbar的局限性

2.3.2多級(jí)交換結(jié)構(gòu)

2.3.3動(dòng)態(tài)多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)

2.3.4靜態(tài)多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)

2.3.5并行分組交換網(wǎng)絡(luò)

第3章高性能轉(zhuǎn)發(fā)引擎

3.1 轉(zhuǎn)發(fā)引擎的功能與結(jié)構(gòu)

3.1.1 多協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)功能

3.1.2服務(wù)質(zhì)量控制

3.1.3安全策略控制

3.1.4轉(zhuǎn)發(fā)引擎的結(jié)構(gòu)

3.2路由查找

3.2.1 最長(zhǎng)前綴匹配

3.2.2 IP路由查找面臨的挑戰(zhàn)

3.2.3 高性能路由器的路由表查找

3.2.4硬件直接查表算法示例

3.2.5 TCAM算法示例

3.3轉(zhuǎn)發(fā)引擎流量管理系統(tǒng)

3.3.1 流量管理系統(tǒng)的組成

3.3.2報(bào)文分類

3.3.3流量測(cè)量

3.3.4流量管制

3.3.5流量整形

3.3.6報(bào)文調(diào)度

3.3.7緩沖區(qū)管理

3.4報(bào)文分類

3.4.1報(bào)文分類技術(shù)

3.4.2報(bào)文分類面臨的挑戰(zhàn)

3.4.3典型的分類算法

3.5排隊(duì)與調(diào)度

3.5.1排隊(duì)

3.5.2 RED算法

3.5.3報(bào)文調(diào)度

3.5.4基本調(diào)度算法

3.6 Cisco快速轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)

3.6.1 基于Cache的轉(zhuǎn)發(fā)

3.6.2 Cisco快速轉(zhuǎn)發(fā)

3.6.3 Cisco分布式快速轉(zhuǎn)發(fā)

第4章高性能路由器軟件系統(tǒng)

4.1路由器軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的演化

4.1.1傳統(tǒng)路由器軟件結(jié)構(gòu)的局限性

4.1.2高性能路由器軟件系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

4.2高性能路由器軟件系統(tǒng)的功能組成

4.2.1軟件組成

4.2.2操作系統(tǒng)

4.2.3路由協(xié)議和信令

4.2.4用戶界面

4.3 Cisco IOS軟件系統(tǒng)

4.3.1 IOS概述

4.3.2 Cisco IOS結(jié)構(gòu)

4.3.3 Cisco IOS XR

4.4高性能路由器軟件系統(tǒng)的性能設(shè)計(jì)

4.4.1路由系統(tǒng)的擴(kuò)展性

4.4.2軟件系統(tǒng)性能設(shè)計(jì)

4.4.3路由協(xié)議及其擴(kuò)展性

4.4.4提高路由系統(tǒng)擴(kuò)展性的途徑

4.5高性能路由器軟件系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)

4.5.1 實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)可靠性的基本途徑

4.5.2穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

4.5.3軟件系統(tǒng)可靠性結(jié)構(gòu)

……

第5章 路由協(xié)議并行實(shí)現(xiàn)

第6章 可重構(gòu)路由器的設(shè)計(jì)

第7章 虛擬路由器的設(shè)計(jì)

附錄 縮略語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

主要完成人：蘇金樹、盧澤新、王寶生、王勇軍、吳純青、陳曉梅、時(shí)向泉、孫志剛、彭 偉、陳一驕