高性能路由器

本书是“863”通信高技术丛书中的一本。系统介绍高性能路由器的体系结构、设计和实现的关键技术、高性能路由器的应用与组网，探讨高性能路由器设计方法和骨干网络构建的前沿技术。作者不但能够深入具体地阐释路由器的实现技术，又能够以高性能路由器为平台，通过实现示例和对实现问题的探讨，以一种新的方式比较全面地介绍和系统地探讨新兴网络技术。

本书具有较好的系统性。作者着眼于路由器的整体设计，不但强调网络设备的总体结构和子系统之间的关系，还帮助读者把握路由器节点在网络体系结构中的地位与作用。

第l章 路由器基础

1.1路由器的概念

1.2路由器基本结构与功能

1.3路由器的分类

1.4分组处理流程

1.5路由器体系结构的演化

1.5.1基于CPIJ转发的总线型路由器

1.5.2基于Cache转发的总线型路由器

1.5.3基于交叉开关的交换型路由器

1.5.4 高扩展交换网络路由器

1.6路由器评价指标

1.6.1路由器配置与功能指标

1.6.2路由器性能指标

第2章 高性能路由器概述

2.1 高性能路由器的兴起与发展

2.1.1 高性能路由器的基本特征

2.1.2 网络运营商对路由器的要求

2.1.3 高性能路由器产品演化历程

2.1.4高性能路由器发展的应用需求

2.1.5高性能路由器使能技术

2.2高性能路由器的组成

2.2.1 高性能路由器的基本组成

2.2.2 高性能路由器的结构特点

2.2.3 高性能路由器软件系统

2.2.4 高性能路由器信息流模型

2.3高性能路由器新型体系结构

2.3.1 Cisco CRS结构

2.3.2 ForCES结构

2.3.3虚拟路由器(virtual router)

2.4高性能路由器的扩展性设计

2.4.1 高性能路由器实现的扩展性

2.4.2 高性能路由器QoS支持的扩展性

2.4.3 高性能路由器多播支持的扩展性

2.4.4并行技术的应用

2.5高性能路由器可靠性设计

2.5.1路由器的可靠性要求

2.5.2优雅重启和无中断转发

2.5.3硬件系统的冗余设计

2.5.4软件系统的可靠性

2.5.5在线升级能力

2.5.6对网络可靠性的支持

2.6高性能路由器服务的灵活性

2.6.1服务分离

2.6.2高性能的服务

2.6.3控制平面的调节能力

2.6.4接口的灵活性

2.6.5转发引擎的灵活性

2.6.6服务意识和QoS支持

2.7高性能路由器的测试

2.7.1 高性能路由器的评估测试.

2.7.2测试规范

2.7.3测试内容

第3章 高速交换技术

3.1基本交换结构

3.1.1基本交换结构

3.1.2共享存储结构

3.1.3 Crossbar交换结构

3.2 Crossbar工作模式与调度算法

3.2.1 Crossbar交换开关的分类

3.2.2 Crossbar交换开关的构造

3.2.3 Crossbar的调度

3.2.4单播调度算法

3.2.5多播调度算法

3.2.6支持服务质量的调度算法

3.2.7交换背板的设计

3.3高可扩展交换结构

3.3.1 Crossbar的局限性

3.3.2多级交换结构

3.3.3动态网络

……

本书系统介绍高性能路由器的体系结构、设计和实现的关键技术、高性能路由器的应用与组网，揭示路由器结构演化规律和发展趋势，深入探讨高性能路由器设计方法和实现的核心技术。本书从系统结构、硬件系统、软件系统和技术体制四个方面论述高性能路由器，不但涉及高速换技术、高速接口技术、高性能转发引擎、路由协议等最新研究成果，而且有机融合多播、MPLS、IPv6、核心网络安全等新型网络技术。

本书内容新颖，系统性强，涉及面广，对网络技术和路由器感兴趣的读者都能从中获取有价值的信息。初学者可以掌握路由器的计算机网络的基础知识与最新进展，有基础的读者能够把握实现高性能路由器的技术途径和权衡技巧。本书可供通信、计算机、网络工程技术人员阅读，也可供高等院校相关专业师生学习参考。

《高性能路由器设计与实现》由国防工业出版社出版，《高性能路由器设计与实现》适合于系统学习和掌握路由器技术、新型网络技术的大专院校师生阅读，同时可供从事网络设备研发和大型网络运维的工程技术人员参考。

第1章高性能路由器概述

1.1高性能路由器的兴起与发展

1.1.1 高性能路由器的基本特征

1.1.2 高性能路由器产品演化历程

1.1.3 高性能路由器发展的应用需求

1.1.4 高性能路由器使能技术

1.2高性能路由器的组成

1.2.1 高性能路由器的基本组成

1.2.2 高性能路由器的结构特点

1.2.3 高性能路由器软件系统

1.2.4高性能路由器信息模型

1.3高性能路由器新型体系结构

1.3.1 集群路由器

1.3.2开放架构路由器

1.3.3 可编程路由器

1.3.4构件化可重构路由器

1.3.5虚拟路由器

1.4高性能路由器的扩展性设计

1.4.1 高性能路由器实现的扩展性

1.4.2并行技术的应用

1.5高性能路由器可靠性设计

1.5.1路由器的可靠性要求

1.5.2平稳重启和无中断转发

1.5.3硬件系统的冗余设计

1.5.4软件系统的可靠性

1.5.5在线升级能力

1.5.6对网络可靠性的支持

1.6高性能路由器服务的灵活性

1.6.1服务分离

1.6.2高性能的服务

1.6.3控制平面的调节能力

1.6.4接口的灵活性

1.6.5转发引擎的灵活性

1.6.6服务质量支持

1.7高性能路由器服务的能耗设计

第2章高速交换技术

2.1基本交换结构

2.1.1 基本交换结构

2.1.2共享内存结构

2.1.3 Crossbar交换结构

2.2 Crossbar工作模式与调度算法

2.2.1Crossbar交换结构的分类

2.2.2 Crossbar调度算法类型

2.2.3单播调度算法

2.2.4组播调度算法

2.2.5 支持服务质量的调度算法

2.2.6交换背板的设计

2.3高可扩展交换结构

2.3.1 Crossbar的局限性

2.3.2多级交换结构

2.3.3动态多级交换网络

2.3.4静态多级交换网络

2.3.5并行分组交换网络

第3章高性能转发引擎

3.1 转发引擎的功能与结构

3.1.1 多协议转发功能

3.1.2服务质量控制

3.1.3安全策略控制

3.1.4转发引擎的结构

3.2路由查找

3.2.1 最长前缀匹配

3.2.2 IP路由查找面临的挑战

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转发引擎流量管理系统

3.3.1 流量管理系统的组成

3.3.2报文分类

3.3.3流量测量

3.3.4流量管制

3.3.5流量整形

3.3.6报文调度

3.3.7缓冲区管理

3.4报文分类

3.4.1报文分类技术

3.4.2报文分类面临的挑战

3.4.3典型的分类算法

3.5排队与调度

3.5.1排队

3.5.2 RED算法

3.5.3报文调度

3.5.4基本调度算法

3.6 Cisco快速转发技术

3.6.1 基于Cache的转发

3.6.2 Cisco快速转发

3.6.3 Cisco分布式快速转发

第4章高性能路由器软件系统

4.1路由器软件系统结构的演化

4.1.1传统路由器软件结构的局限性

4.1.2高性能路由器软件系统基本结构

4.2高性能路由器软件系统的功能组成

4.2.1软件组成

4.2.2操作系统

4.2.3路由协议和信令

4.2.4用户界面

4.3 Cisco IOS软件系统

4.3.1 IOS概述

4.3.2 Cisco IOS结构

4.3.3 Cisco IOS XR

4.4高性能路由器软件系统的性能设计

4.4.1路由系统的扩展性

4.4.2软件系统性能设计

4.4.3路由协议及其扩展性

4.4.4提高路由系统扩展性的途径

4.5高性能路由器软件系统的可靠性设计

4.5.1 实现软件系统可靠性的基本途径

4.5.2稳定性设计

4.5.3软件系统可靠性结构

……

第5章 路由协议并行实现

第6章 可重构路由器的设计

第7章 虚拟路由器的设计

附录 缩略语

参考文献

主要完成人：苏金树、卢泽新、王宝生、王勇军、吴纯青、陈晓梅、时向泉、孙志刚、彭 伟、陈一骄