通信工程师考试交换技术培训选路过程

4.4.2  选路过程

前面对三层转发过程进行了简单地阐述。实际上，三层交换机在接收到一个报文后，在需要进行三层转发时，其选路和转发的过程还是比较复杂的。为了便于理解和对比，我们先来了解一下路由器的选路过程。

路由器对转发进行路由时，其步骤如下：

根据报文的目的地址，与路由项进行匹配操作；

匹配的动作是用报文目的地址与路由项的子网掩码进行“与”；如图 目的IP10.111.1.88和各表项子网掩码“与”的结果如下：

10.111.1.88 & 255.255.0.0 ＝ 10.111.0.0

10.111.1.88 & 255.255.255.0 ＝ 10.111.1.0

10.111.1.88 & 255.255.0.0 ＝ 10.111.0.0

如果“与”的结果和路由项中网络地址相同，则认为路由匹配

所有匹配项中子网掩码位数最长的为最佳匹配项，报文据此进行转发（从该表项对应接口发送）

如果找不到匹配项，则根据缺省路由0.0.0.0/0进行转发

如果没有缺省路由则报文被丢弃

上述这种路由选路过程称之为最长匹配（longest-prefix match)。谈到这里，不能不提一下路由表和FIB。路由表是根据静态和动态路由协议生成的，选择最优路由表项后生成的是FIB。路由器实际转发报文是利用FIB进行的。

路由器的最长匹配转发

那么交换机的选路和路由器有什么异同？总的来说，交换机和路由器一样，也是由软件来维护路由表和FIB表，但在具体的报文转发过程中和路由器有很大的区别。

其一：交换机的报文选路转发通过ASIC硬件进行，效率大大超过路由器；

其二：交换机除了支持最长匹配转发外（和路由器相同），还支持精确匹配转发。

与二层交换类似，L3FDB表是三层交换机转发的基础。下面我们来具体看看交换机的精确匹配转发和最长匹配转发。

交换机的精确匹配转发

支持精确匹配转发的L3FDB是类似于二层交换机MAC地址表的Cache；

交换机根据报文的目的IP在L3FDB表中进行查找；

对于能够在此“Cache”命中的报文，则直接根据表项的端口信息进行转发；

不能在“Cache”命中的报文将被送到CPU进行软件路由，路由的原理和路由器完全相同的最长地址匹配；

软件路由后将把该目的IP添加到L3FDB表中；

如果表项长期不被刷新则会被老化掉；

因此，通过多次地址学习就可以把表项逐一加进来，这样后续的流量就可以直接Cache命中，不需要软件路由。这就是三层交换机所谓的“一次路由，多次交换”。

从实际应用角度看，精确匹配转发是有一定的限制的。因为它对于每一个目的IP在L3FDB表中都会存在一个表项，对硬件的资源要求很高。所以，目前的三层交换机都逐步要求支持最长匹配转发。

三层交换机转发精确匹配

交换机的最长匹配转发

最长匹配转发也依赖于L3FDB；

L3FDB转发项通过FIB表项下发建立起来；

对于能够在此“Cache”命中的报文，则直接进行转发。”Cache”方式采用最长匹配算法；

不能在“Cache”命中的报文将被转发到CPU进行软件路由，路由的原理和路由器完全相同的最长地址匹配。

三层交换机转发最长匹配

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