数据转发

计算机技术领域术语

信息借助于数据可以在一定条件下存储起来，存储的信息在适当的条件下可以进行传输，数据的一些操作，比如数据转发、数据共享降低了数据使用的成本，提高了数据的使用效率，为人们利用信息认识和改造客观世界和主观世界开辟了广阔的前景。数据转发算法相对而言较简单，对大多数路由协议而言是相同的，多数情况下，某主机决定向另一个主机发送数据，通过某些方法获得路由器的地址后，源主机发送指向该路由器的物理(MAC)地址的数据包，其协议地址是指向目的主机的。

简介

信息已是现代社会中普遍使用的概念，信息是人们关心的事情的消息。信息从发生者通过传播信息的媒介被接收者接收，传播信息的媒介称为载体这些反映信息内容，并可被接收者识别的符号即为数据。数据的效用就在于它所反映的内容并可被接收者识别，数据不限于数字，文字、图形、音频和视频等都是数据各种不同的形式，它们都可以经过数字化后存入计算机。

信息借助于数据可以在一定条件下存储起来，存储的信息在适当的条件下可以进行传输，信息还可以经过一定的手段，信息的可加工性为人们利用信息认识和改造客观世界和主观世界开辟了广阔的前景。人们可以从某些已知的信息（即数据）出发，加工推导出一些新的数据，而这些新的数据又表示新的信息。

交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址；而路由器则是利用不同网络的ID号（即IP地址）来确定数据转发的地址。数据转发算法相对而言较简单，对大多数路由协议而言是相同的，多数情况下，某主机决定向另一个主机发送数据，通过某些方法获得路由器的地址后，源主机发送指向该路由器的物理(MAC)地址的数据包，其协议地址是指向目的主机的。

数据

两个必要条件

数据要真实地反映客观事物的属性，必须具备两个条件：

（1）它必须属于某个个体，是个体属性的反映；

（2）数据作为客体属性的记录，必须要有一定的载体。

特性

（1）客观性，它是数据的第一属性和基本性质。

（2）层次性，数据是有层次的。

（3）传递性，数据的可传递性降低了数据使用的成本，提高了数据的使用效率。

（4）共享性，数据共享与数据传输密切相关。

数据转发的方式

以太网交换机的数据交换与转发方式分为直接交换，存储转发交换和改进的直接交换。

直接交换

在此种方式中，交换机边接受边检测。一旦检测到目的地址字段，就立即将该数据转发出去，而不管数据是否出错，出错检测任务由节点主机完成。

优点：交换延迟时间短；

缺点：缺乏差错检测能力，不支持不同输入输出速率的端口间的数据转发。

存储转发交换

在存储转发方式中，交换机首先要完整的接收站点发送的数据，并对数据进行差错检测。如接收数据是正确的，再根据目的地址确定输出端口号，将数据转发出去。

优点：具有差错检测能力，并支持不同输入输出速率的端口间的数据转发；

缺点：交换延迟时间长。

改进的直接交换

改进的直接交换将直接交换与存储转发交换结合，在接收到数据前64字节之后，判断数据的头部字段是否正确，如果正确则转发出去。

这种方法对于短数据来说，交换延迟与直接交换方式比较接近；对于长数据来说，由于它只对数据前部的主要字段进行差错检测，因此交换延迟将会明显减少。

数据转发的过程

在数据封装转发的过程中，网状软线框架有多种隧道机制可选，在隧道建立之前，不同的隧道机制对AFBR有不同的要求，下面分别从软线信令、隧道选择和MTU的选择3个方面阐述如何进行数据转发。

软线信令

网状软线可以建立点到点隧道，也可以建立多点到点的隧道，但是在客户网之间开始数据传输之前都必须先在主干网络中建立AFBR间的软线网状网络。建立隧道的方法，比较普遍的是通过信令过程与具体使用的隧道类型有关，即如果软线使用了某种特定的隧道机制，并且该隧道机制有自身的信令方法，那么将使用该信令方法。

对于基于MPLS的软线来说，可使用标签转发协议（Label Distribution Protocol，LDP）或基于流量工程扩展的资源预留协议（Resource ReSerVation Protocol-Traffic Engineering，PSVP-TE）为其信令方法，而基于网络协议安全（Internet Protocol Security，IPSec）的软线将使用标准的互联网金钥交换（Internet Key Exchange，IKE）和IPSec信令的方法。基于通信路由封装（Generic Routing Encapsulation，GRE）的软线可能不需要信令，这取决于是否使用了多种GRE头部选择。GRE自身并无信令交互，需要另外设计用于软线的信令方法。对于L2TPv3机制来说，它本身有信令机制并且建立的是点到点模式下，也因此需要另外设计信令方法。如果使用IP-IP隧道或无选项的GRE隧道，那么就不需要有信令过程，因为在这种情况下入口路由器封装E-IP分组时需要的唯一信息就是对应的出口路由器的地址，这一信息已经通过BGP分发过。

当建构I-IP封装包头部的时候，某些域的取值既不是由信令决定，也不是由BGP分布的信息决定的，而是由入口路由器本地策略决定，比如生存时间域、差分服务代码点位等。在数据传输开始之前必须先建立好所有软线。也就是说，软线必须时刻保持连通状态。从任何一个AFBR的角度来看，软线的终点始终是SGM消息的NH地址。这也就是说，任何一种隧道的信令过程或者在系统启动的时候进行，或者在受到BGM更新消息的时候进行。

隧道选择

将分组通过软线转发而非从本地直接转发的决策是由入口路由器基于某种策略做出的。隧道选择策略如下：

（1）如果路由选择是将E-IP分组从面向主干网的接口向I-IP主干网发送的话，将其通过软线转发；

（2）如果路由选择是将E-IP分组从仅支持I-IP分组的接口发送的话，将其通过软线转发；

（3）如果路由选择表明E-IP分组对应的BGP下一跳地址是一个I-IP地址的话，将其通过软线转发；

（4）如果匹配某分组目的的地址的最佳路由是由BGP分发的路由，那么将其通过软线转发（即使用软线转发所有的BGP路由的分组）。

对隧道机制的选择是由入口路由器所配置的策略决定的。在大多数情况下，策略非常简单，并对于同一个主干网的所有AFBR都相同。然而，在某些部署情况下，可能会混合使用路由器，其中某些可能同时支持GRE和L2TPv3，但其他路由器只支持其中一种，因此管理员应该可以为路由器创建一些合理的分类集合，将每一个AFBR设为某一类或多类，路由器可互相传递分类信息，这样一来，隧道封装策略可表述为“在X分类路由器上使用L2TPv3隧道机制，在Y分类路由器上使用GRE封装机制”。为了能够支持这种策略，AFBR需要能够通告自身的分类信息。

策略也可会对部分流量的服务质量作出要求，这可能对该类分组的隧道选择产生影响。网状软线允许采用多种不同的隧道机制，对于隧道的选择，则需要指定相关的策略。在许多情况下，策略可能是无条件的，比如“软线总是使用L2TPv3隧道”，而在其他一些情况下隧道的选择可能与软线的远程节点有关，比如“与X类路由器建立L2TPv3隧道，与Y类路由器建立GRE隧道”。这就要允许网络管理员为路由器创建分类集合，并且将路由器添加至一个或多个分类中。

当已经决定通过软线转发一个分组时，需要进行的主要是添加封装和解封装的过程。在大多数的情况下，只要知道了对端AFBR的地址即可完成对分组的封装操作，例如使用的隧道技术是基于LDP的MPLS技术、IP-in-IP封装技术或者无选项的GRE隧道等。然而，使用L2TPv3或者带选项头的GRE隧道时，还需要额外的信息来进行封装。

MTU的选择

无论软线使用何种隧道机制，都将带来一定的开销，具体体现在对分组的封装上，即封装一个分组将导致其大小增加。这样除了会增加路由器负担之外，还可能引起分组分片的问题。因此，需要采取一定的措施防止封装后的分组在经过核心传输同时发生分片。可以采用的方式有：在隧道终点进行分组的分片与重组，通过信令告知发起点最小MTU值等。

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