====== Architektura směrovačů ======
[[wp>Router (computing)]]
===== Jaké jsou základní funkce směrovače? =====
Směrování a přeposílání paketů.
===== Jaké jsou základní stavební prvky (funkční moduly) směrovače? =====
  * Síťové rozhraní (network interface)
  * Přepínací modul FE (forwarding engine)
  * Správa front (queue manager)
  * Správa provozu (traffic manager)
  * Propojovací deska, sběrnice (backplane)
  * Procesor pro směrování (route control processor)
===== Co je to kontext paketu a k čemu se používá? =====
  * Datová struktura obsahující informace o zpracovávaném paketu.
  * Vytvořena při vstupu paketu do zařízení.
  * Informace se postupně doplňují.
  * Paket uložen během zpracování v paměti.
  * Mezi moduly předáván kontext paketu.
  * Po vyplnění směrovacích informací v kontextu paketu je paket přenesen ze vstupního bufferu do výstupního bufferu.

  * Ingress interface number
  * Ingress interface type
  * Ingress L2 information
    * Source MAC address
    * Dest. MAC address
  * L3 information
    * Source IP address
    * Dest. IP address
    * Protocol type
    * DSCP (QoS)
    * Dest. port (TCP/UDP)
    * Source port (TCP/UDP)
===== Jaký je rozdíl mezi sdílenou a přepínanou sběrnicí u směrovače? =====
  * sdílená (shared) -- pouze jedna cesta v čase
  * přepínaná (switched) -- umožňuje paralelní přenos
===== Jaké znáte typy architektur směrovačů? Stručně je popište. =====
==== Architektura se sdíleným procesorem (Shared CPU) ====
  * Architektura podobná klasickým počítačům
    * Procesor s pamětí
      * Implementace fukčních modulů: přepojovací modul FE, správce front, správce provozu, zpracování L2/L3, směrování, správa a monitorování
    * Přídavné karty propojené sdílenou sběrnicí (backplane)
      * Sdílejí procesor i sběrnici
    * Nízký výkon -- použití pro menší sítě
    * Propustnost < 0.5 Gb/s
==== Architektura se sdílenými moduly pro přeposílání (Shared Forwarding Engine) ====
  * Paralelní zpracování paketů
    * Může docházet k přeskládání paketů
    * Přeskládání způsobuje zpomalení TCP spojení
  * Řešení přeskládání
    * Každý tok zpracován ve stejném modulu FE
  * Rozšiřitelná architektura
    * Lze přidávat moduly FE
  * Slabým místem sdílená sběrnice (shared backplane)
    * Možné nahradit přepínanou sběrnicí (switched backplane)
  * Propustnost < 5 Gb/s
==== Distribuovaná architektura (Shared Nothing) ====
  * Oddělení procesu směrování a přeposílání
    * Směrování probíhá na obecném procesoru
    * Při aktualizaci směrovací tabulky se změny přenesou i do přepínací tabulky
  * Propustnost směrovače až 640 Gbps
  * Rozšiřování omezeno počtem slotů pro síťové moduly
  * Páteřní přepínače
    * Velký počet portů pro připojené sítě
    * Rychlost optických sítí i 2.4 Gbps (OC-48)
==== Modulární propojení směrovačů (Clustered Architecture) ====
  * Několik směrovačů připojených k centrálnímu přepínači
  * Síťové moduly umístěny ve více chassis
    * Centrální přepínač
    * Propojení pomocí vysokorychlostních optických linek
  * Klastr se chová se jako jeden směrovač
    * Přepínání paketů probíhá mezi síťovými moduly v různých chassis
  * Důraz na redundanci a zálohování
    * Záložní přepínač (single point of failure)
===== Které operace jsou časově kritické na směrovači (Fast Path)? =====
  * Zpracování hlavičky IP
  * Přeposlání paketu
  * Klasifikace paketu
  * Uložení do front, plánování
===== Které operace nevyžadují přednostní zpracování (Slow Path)? =====
  * Zpracování ARP
  * Fragmentace a defragmentace
  * Pokročilé zpracování IP paketu
  * Správa a monitorování sítě -- SNMP
  * Zpracování směrovacích paketů keep-alive
  * Aktualizace směrovacích informací
===== Čím se liší distribuovaná architektura od architektury se sdílenými jednotkami FE (přepínací modul)? =====
  * Jednotka FE přemístěna na síťovou kartu
  * Každý funkční modul implementován v hardware
    * Specializované technologie ASIC a FPGA
    * Propojení hw komponent rychlými sběrnicemi
  * **Zpracování paketů přesunuto do síťového modulu**
===== Popište průchod paketu směrovačem u architektury se sdíleným procesorem, se sdílenými jednotkami FE a u distribuované architektury. =====
  - Příchod paketu -- přerušení CPU
  - Přenesení paketu do paměti po sdílené sběrnici (backplane)
  - Zpracování L2/L3 hlaviček v procesoru
  - Určení výstupního rozhraní ve FE
  - Paket zařazen do fronty správcem front
  - Paket zpracován správou provozu
  - Paket přenesen z paměti na výstupní rozhraní a odeslán

----

  - Po příchodu paketu zpracovány hlavičky a vytvořen kontext
  - Paket uložen do paměti na síťovém modulu
  - Kontext a IP hlavička přenesy a zpracovány v modulu FE
    * Použití přepínací sběrnici (forwarding backplane)
    * IP hlavička použita ke směrování
    * Nalezené informace uloženy do kontextu
  - Informace poslány zpět na vstupní síťový modul
  - Paket předán sdílenou sběrnící výstupnímu síťovému modulu
  - Paket uložen správcem fronty do paměti
  - Po zpracování správcem provozu odeslán na výstup

----

  - Paket vstoupí do síťového modulu, zpracování hlaviček L2/L3
  - Paket uložen do paměti, kontext poslán jednotce FE
  - Přepínací modul FE určí výstupní rozhraní
    * Provede se klasifikace paketu -- stanovení třídy provozu
    * Třída provozu uložena v kontextu paketu
  - Paket přenesen do paměti výstupního síťového modulu
  - Paket naplánován k odeslání správcem provozu
  - Přidání výstupních hlaviček, paket odeslán