高性能路由器

　　內(nèi)容簡介目錄內(nèi)容提要本書系統(tǒng)介紹高性能路由器的體系結構、設計和實現(xiàn)的關鍵技術、高性能路由器的應用與組網(wǎng)，揭示路由器結構演化規(guī)律和發(fā)展趨勢，深入探討高性能路由器設計方法和實現(xiàn)的核心技術。本書從系統(tǒng)結構、硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和技術體制四個方面論述高性能路由器，不但涉及高速交換技術、高速接口技術、高性能轉(zhuǎn)發(fā)引擎（路由查找、報文分類、報文調(diào)度、擁塞管理等）、路由協(xié)議等最新研究成果，而且有機融合多播、MPLS、IPv6、核心網(wǎng)絡安全等新型網(wǎng)絡技術。本書內(nèi)容新穎，系統(tǒng)性強，涉及面廣，對網(wǎng)絡技術和路由器感興趣的讀者都能從中獲取有價值的信息。初學者可以掌握路由器和計算機網(wǎng)絡的基礎知識與最新進展，有基礎的讀者能夠把握實現(xiàn)高性能路由器的技術途徑和權衡技巧。本書可供通信、計算機、網(wǎng)絡工程技術人員閱讀，也可供高等院校相關專業(yè)師生學習參考。 第1章路由器基礎　11.1路由器的概念　11.2路由器基本結構與功能　11.3路由器的分類　21.4分組處理流程　31.5路由器體系結構的演化　41.5.1基于CPU轉(zhuǎn)發(fā)的總線型路由器　41.5.2基于Cache轉(zhuǎn)發(fā)的總線型路由器　41.5.3基于交叉開關的交換型路由器　51.5.4高擴展交換網(wǎng)絡路由器　61.6路由器評價指標　71.6.1路由器配置與功能指標　71.6.2路由器性能指標　11第2章高性能路由器概述　142.1高性能路由器的興起與發(fā)展　142.1.1高性能路由器的基本特征　142.1.2網(wǎng)絡運營商對路由器的要求　152.1.3高性能路由器產(chǎn)品演化歷程　152.1.4高性能路由器發(fā)展的應用需求　162.1.5高性能路由器使能技術　182.2高性能路由器的組成　192.2.1高性能路由器的基本組成　192.2.2高性能路由器的結構特點　202.2.3高性能路由器軟件系統(tǒng)　222.2.4高性能路由器信息流模型　232.3高性能路由器新型體系結構　252.3.1Cisco CRS結構　262.3.2ForCES結構　262.3.3虛擬路由器（virtual router）　282.4高性能路由器的擴展性設計　302.4.1高性能路由器實現(xiàn)的擴展性　302.4.2高性能路由器QoS支持的擴展性　332.4.3高性能路由器多播支持的擴展性　352.4.4并行技術的應用　362.5高性能路由器可靠性設計　372.5.1路由器的可靠性要求　372.5.2優(yōu)雅重啟和無中斷轉(zhuǎn)發(fā)　382.5.3硬件系統(tǒng)的冗余設計　392.5.4軟件系統(tǒng)的可靠性　392.5.5在線升級能力　392.5.6對網(wǎng)絡可靠性的支持　402.6高性能路由器服務的靈活性　402.6.1服務分離　402.6.2高性能的服務　402.6.3控制平面的調(diào)節(jié)能力　402.6.4接口的靈活性　412.6.5轉(zhuǎn)發(fā)引擎的靈活性　412.6.6服務意識和QoS支持　412.7高性能路由器的測試　422.7.1高性能路由器的評估測試　422.7.2測試規(guī)范　442.7.3測試內(nèi)容　44第3章高速交換技術　463.1基本交換結構　463.1.1基本交換結構　463.1.2共享存儲結構　463.1.3Crossbar交換結構　473.2Crossbar工作模式與調(diào)度算法　483.2.1Crossbar交換開關的分類　483.2.2Crossbar交換開關的構造　523.2.3Crossbar的調(diào)度　533.2.4單播調(diào)度算法　543.2.5多播調(diào)度算法　563.2.6支持服務質(zhì)量的調(diào)度算法　593.2.7交換背板的設計　613.3高可擴展交換結構　613.3.1Crossbar的局限性　613.3.2多級交換結構　623.3.3動態(tài)網(wǎng)絡　623.3.4靜態(tài)網(wǎng)絡　673.3.5并行分組交換體系結構　683.4路由器交換結構設計　693.4.1交換結構的實現(xiàn)　693.4.2構造大型路由器交換結構　703.4.3容錯與可靠性　703.4.4多播的支持　703.4.5緩沖區(qū)管理和QoS　713.4.6定長和變長報文　713.4.7報文延時控制　713.4.8大容量交換芯片的實現(xiàn)　733.4.9波長交換和IP路由的綜合　73第4章高速接口技術　744.1高性能路由器典型的高速接口　744.2高速以太網(wǎng)接口　744.2.110吉比特以太網(wǎng)接口　744.2.210吉比特以太網(wǎng)的應用　754.2.3高速以太網(wǎng)的可靠性和RPR協(xié)議　764.3高速POS接口　774.440Gbit/s接口　794.4.140Gbit/s路由器接口技術的發(fā)展動力　794.4.240Gbit/s關鍵技術問題　794.4.340Gbit/s線路接口解決方案　794.5鏈路聚合　804.6VSR接口　814.6.1VSR接口應用　824.6.2VSR接口構造　834.7高速接口的測試　83第5章高性能轉(zhuǎn)發(fā)引擎　845.1轉(zhuǎn)發(fā)引擎的功能與結構　845.1.1多協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)功能　845.1.2服務質(zhì)量控制　855.1.3安全策略控制　875.1.4轉(zhuǎn)發(fā)引擎的結構　875.2轉(zhuǎn)發(fā)引擎流量管理系統(tǒng)　875.2.1流量管理系統(tǒng)的組成　875.2.2報文分類　895.2.3流量測量　895.2.4流量監(jiān)管　905.2.5流量整形　915.2.6報文調(diào)度　915.2.7緩沖區(qū)管理　935.3路由表查找　945.3.1最長前綴匹配　945.3.2IP路由查找面臨的挑戰(zhàn)　955.3.3高性能路由器的路由表查找　965.3.4基于鍵樹的算法　965.3.5硬件解決方案　985.3.6PATRICIA算法示例　985.3.7硬件直接查表算法示例　1015.3.8TCAM算法示例　1035.4報文分類　1045.4.1報文分類技術　1045.4.2報文分類面臨的挑戰(zhàn)　1055.4.3典型的分類算法　1065.5排隊與調(diào)度　1115.5.1排隊　1115.5.2RED算法　1125.5.3報文調(diào)度　1165.5.4基本調(diào)度算法　1185.6高速轉(zhuǎn)發(fā)引擎的實現(xiàn)　1235.6.1轉(zhuǎn)發(fā)平臺發(fā)展階段　1235.6.2高速大容量報文緩沖技術　1245.7Cisco快速轉(zhuǎn)發(fā)（CEF）　125第6章網(wǎng)絡處理器的應用　1286.1網(wǎng)絡處理器的概念　1286.2網(wǎng)絡處理器的特色　1296.2.1處理速度　1296.2.2編程能力　1306.2.3多協(xié)議和業(yè)務擴展的支持　1306.2.4可靠性和靈活性　1316.2.5推動基于深度報文處理的業(yè)務發(fā)展　1316.2.6易于管理　1316.2.7網(wǎng)絡處理器的技術優(yōu)勢　1316.3網(wǎng)絡處理器在高性能路由器中的應用　1326.3.1網(wǎng)絡處理器的應用　1326.3.2網(wǎng)絡處理器在高性能路由器中的應用　1336.4網(wǎng)絡處理器的接口標準　1346.5網(wǎng)絡處理器的結構與功能　1356.5.1基本結構　1356.5.2多協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)功能　1366.5.3樹搜索引擎　1426.5.4線程調(diào)度　1456.5.5流量控制功能　1456.5.6QoS支持　1486.6網(wǎng)絡處理器的工作方式　1516.6.1多處理器體系結構　1516.6.2協(xié)處理器　1516.6.3多處理方式　1516.6.4PE的配置　1526.6.5網(wǎng)絡處理器的編程和應用開發(fā)　1536.7網(wǎng)絡處理器發(fā)展　1546.7.1主要產(chǎn)品　1546.7.2典型的網(wǎng)絡處理器產(chǎn)品　1546.7.3網(wǎng)絡處理器產(chǎn)品的評價　1556.7.4網(wǎng)絡處理器技術的發(fā)展趨勢　155第7章高性能路由器軟件系統(tǒng)　1577.1路由器軟件系統(tǒng)結構的演化　1577.1.1傳統(tǒng)路由器軟件結構的局限性　1577.1.2高性能路由器軟件系統(tǒng)基本結構　1587.2高性能路由器軟件系統(tǒng)的功能與組成　1587.2.1軟件組成　1587.2.2操作系統(tǒng)　1607.2.3路由協(xié)議和信令　1627.2.4用戶界面　1627.3Cisco IOS軟件系統(tǒng)　1647.3.1IOS概述　1647.3.2IOS結構　1647.3.3IOS XR　1657.4高性能路由器軟件系統(tǒng)的性能設計　1667.4.1路由系統(tǒng)擴展性　1667.4.2軟件系統(tǒng)性能設計　1677.5高性能路由器軟件系統(tǒng)的可靠性設計　1697.5.1實現(xiàn)軟件系統(tǒng)可靠性的基本途徑　1697.5.2穩(wěn)定性設計　1697.5.3軟件系統(tǒng)可靠性結構　1707.6軟件系統(tǒng)的測試　1727.6.1IP協(xié)議棧的測試　1727.6.2PPP協(xié)議測試　1737.6.3網(wǎng)管功能測試　173第8章路由協(xié)議在高性能路由器中的實現(xiàn)　1758.1路由表和路由協(xié)議　1758.1.1路由模式　1758.1.2IP路由表　1768.1.3路由數(shù)據(jù)庫　1778.1.4路由的再發(fā)布　1798.1.5主要路由協(xié)議的功能　1798.2路由系統(tǒng)的擴展性　1808.2.1路由擴展性問題　1818.2.2IGP的擴展性　1828.2.3BGP的擴展性　1838.2.4提高路由系統(tǒng)擴展性的若干途徑　1858.2.5路由策略配置對擴展性的影響　1868.2.6路由系統(tǒng)實現(xiàn)的擴展性　1868.3路由系統(tǒng)的實現(xiàn)　1868.3.1路由系統(tǒng)的功能和實現(xiàn)結構　1868.3.2RIP路由協(xié)議實現(xiàn)　1878.3.3OSPF路由協(xié)議實現(xiàn)　1878.3.4BGP路由協(xié)議實現(xiàn)　1888.3.5路由再發(fā)布的實現(xiàn)　1918.3.6轉(zhuǎn)發(fā)表的結構與操作　1928.3.7轉(zhuǎn)發(fā)表的原子更新　1948.4路由策略及其實施　1958.4.1策略描述語言　1958.4.2BGP路由策略　1958.5路由系統(tǒng)的測試　1988.5.1一致性測試　1988.5.2性能測試　200第9章高性能路由器中多播功能的實現(xiàn)　2019.1典型多播協(xié)議　2019.1.1多播技術　2019.1.2IGMP協(xié)議　2029.1.3PIM協(xié)議　2039.1.4域間多播路由協(xié)議　2099.1.5多播傳輸協(xié)議　2149.2多播協(xié)議的實現(xiàn)　2149.2.1高性能路由器多播系統(tǒng)結構　2149.2.2PIM協(xié)議的實現(xiàn)　2159.3網(wǎng)絡處理器多播轉(zhuǎn)發(fā)功能　2169.3.1網(wǎng)絡處理器多播轉(zhuǎn)發(fā)表的結構　2169.3.2網(wǎng)絡處理器多播轉(zhuǎn)發(fā)過程　2179.3.3網(wǎng)絡處理器多播轉(zhuǎn)發(fā)的控制　2179.4多播系統(tǒng)的測試　2189.4.1PIM一致性和互操作性測試內(nèi)容　2199.4.2PIM測試示例　2199.4.3多播路由系統(tǒng)的性能測試　220第10章MPLS在高性能路由器中的實現(xiàn)　22110.1MPLS原理和技術特色　22110.1.1多協(xié)議標記交換　22110.1.2MPLS技術特色　22210.1.3MPLS網(wǎng)絡　22310.2高性能路由器MPLS實現(xiàn)結構　22410.2.1MPLS標記交換　22410.2.2MPLS標記綁定　22510.3MPLS主要功能的實現(xiàn)　22510.3.1標記交換路由器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能　22610.3.2MPLS信令　22810.3.3MPLS QoS支持　22910.3.4MPLS 流量工程　22910.3.5MPLS VPN　23010.4MPLS的使用和測試　23510.4.1配置MPLS流量工程隧道　23510.4.2MPLS一致性測試　23610.4.3MPLS能力測試　237第11章高性能路由器對IPv6的支持　23911.1IPv6技術　23911.1.1IPv6技術的發(fā)展　23911.1.2IPv6技術特色　24011.1.3IPv6相關標準　24111.2高性能路由器IPv6實現(xiàn)技術　24211.2.1IPv6的實現(xiàn)　24211.2.2協(xié)議棧的變化　24211.2.3單播路由協(xié)議的變化　24311.2.4多播協(xié)議的變化　24511.2.5轉(zhuǎn)發(fā)功能實現(xiàn)　24711.2.6接口模塊設計　25011.3IPv6過渡支持　25111.3.1過渡方式　25111.3.2IPv6隧道實現(xiàn)　25211.4IPv6的討論　25211.4.1IPv6的變化　25211.4.2IPv6的能力分析　25311.4.3推進IPv6技術的動力　25411.5IPv6網(wǎng)絡的運行與測試　25411.5.1IPv6網(wǎng)絡的運行狀況　25411.5.2IPv6在中國　25511.5.3IPv6測試　256第12章高性能路由器安全功能的實現(xiàn)　25712.1高性能路由器的安全　25712.1.1路由器訪問控制　25712.1.2AAA　25712.2網(wǎng)絡的安全控制　25912.2.1Internet和ISP網(wǎng)絡安全　25912.2.2ACL的有效使用　26012.2.3使用流量控制機制預防網(wǎng)絡攻擊　26212.2.4uRPF技術　26212.3路由系統(tǒng)的安全　26312.3.1路由過濾　26312.3.2RIP路由安全　26412.3.3OSPF路由安全　26512.3.4BGP路由安全　26512.4安全功能的高性能實現(xiàn)　26712.4.1ACL的加速實現(xiàn)　26712.4.2網(wǎng)絡安全處理器　268第13章高性能路由器組網(wǎng)與應用　27013.1Internet運營機制　27013.1.1基本機構　27013.1.2地址分配　27013.1.3Internet規(guī)范　27113.2Internet結構特征　27113.2.1Internet規(guī)模拓展　27113.2.2Internet層次結構　27413.2.3網(wǎng)絡拓撲的冪律（Power-Law）特征　27513.2.4網(wǎng)絡拓撲的小世界（Small-World）特性　27913.2.5ISP商業(yè)互連關系　28113.3Internet運行現(xiàn)狀　28213.3.1路由器的配置問題　28213.3.2ISP運營指南：最佳當前實踐（BCP）　28413.4高性能路由器組網(wǎng)　28413.4.1層次結構　28513.4.2城域網(wǎng)的組建　28713.4.3組網(wǎng)結構的變化　28813.5流量工程　28913.5.1流量工程概述　28913.5.2傳統(tǒng)流量工程方法　29113.5.3BGP流量工程　29213.5.4MPLS流量工程　29313.6高性能路由器與高速網(wǎng)絡的管理　29413.6.1主要管理功能　29413.6.2帶寬代理系統(tǒng)　29513.6.3綜合業(yè)務管理　29513.6.4策略化管理　29513.7高品質(zhì)網(wǎng)絡的構建　29613.7.1高品質(zhì)網(wǎng)絡　29613.7.2服務質(zhì)量　29613.7.3安全性　29713.7.4可靠性　297附錄A縮略語　300附錄B主要參考文獻　304

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