01. Was ist ein Router?

• Weiterleitung: Bestimmt den Weg, den ein Datenpaket von der Quelle zum Ziel nimmt (den optimalen Übertragungsweg zwischen den Hosts). Dieser Vorgang wird als Routing bezeichnet.
• Weiterleitung: Überträgt Datenpakete vom Eingangsport des Routers zum entsprechenden Ausgangsport (dies geschieht intern im Router).

02. Typische Routerstruktur

03. Wie ein Router funktioniert

1. Leitweglenkung (Software, Steuerschicht):
   • Das Routing-Protokoll wählt und erzeugt Routing-Einträge, die in die Routing-Tabelle aufgenommen werden.
   • Die Routing-Tabelle wird in der Forwarding Engine im Speicher abgebildet und im Cache-Bereich des ASIC-Chips abgelegt.

2. Weiterleitung von Paketen (Hardware, Datenschicht):
   • Nachdem die Datenübertragungsschicht den Frame-Header und den Trailer entfernt hat, wird das Paket an die Netzwerkschicht gesendet.
   • Die Netzwerkschicht verwendet die Schlüsselfelder des IP-Headers, um die Weiterleitungstabelle zu durchsuchen und die Ausgangsschnittstelle zu bestimmen.

04. Hardware-Routing-Weiterleitungstabelle

• CAM-Tabelle:
  • Führt einen binären Abgleich durch (1 oder 0). Sie stimmt entweder vollständig überein oder überhaupt nicht.
  • Wird für die Suche nach MAC-Adressen verwendet.

• TCAM-Weiterleitungstabelle:
  • Führt einen ternären Abgleich durch (0, 1 oder "ist mir egal").
  • Sortiert von präzisen zu ungenauen Übereinstimmungen.
  • Wird für Routing-Tabellen-Richtlinien, Routing-Matches, Firewalls und Routing-Regelabgleiche verwendet.

05. NP (Netzwerkprozessor) Chip

• Höhere Leistung: Integriert Dutzende von CPUs, Hardware-Coprozessoren und Beschleunigern. Selbst mit komplexen QoS-Funktionen wie Überlastungsmanagement und Warteschlangenplanung kann er eine Weiterleitung mit Leitungsgeschwindigkeit erreichen ("Hard Forwarding").
• Größere Flexibilität: Programmierbare Benutzeroberflächen ermöglichen eine flexible Erweiterung.
• Starke Serviceunterstützung: Schnelle Unterstützung neuer Mehrwertdienste (z. B. MPLS, QoS, Multicast).
• Bequeme Verwaltung und Entwicklung: Erhebliche Verkürzung des sekundären Entwicklungszyklus.
• IPv6-Kompatibilität: Reservierte IPv6-Schnittstellen ermöglichen ein reibungsloses Software-Upgrade.
• Hohe Verlässlichkeit: Die Chips werden vor der Produktion strengen Ermüdungstests unterzogen und eignen sich daher für die Entwicklung von Telekommunikationsgeräten.

06. Mehrstufige Vermittlungsstruktur Router

07. Cluster-Router

• Die Vermittlungsstruktur fasst mehrere Vermittlungsstrukturen zusammen und bietet eine verteilte Architektur die die Anforderungen an Leistung, Skalierbarkeit und Größe erfüllt.
• Es umfasst mehrere Kontrollknoten mit Routing-Berechnungsfunktionen, die eine verteilte Implementierung von Routing- und Kontrollprotokollen ermöglichen.
• Die Cluster-Router-Architektur gilt als die Hochleistungs-Router-Architektur der nächsten Generation, die den Anforderungen der Internet-Entwicklung gerecht wird.