數據轉發

信息藉助於數據可以在一定條件下存儲起來，存儲的信息在適當的條件下可以進行傳輸，數據的一些操作，比如數據轉發、數據共享降低了數據使用的成本，提高了數據的使用效率，為人們利用信息認識和改造客觀世界和主觀世界開闢了廣闊的前景。數據轉發算法相對而言較簡單，對大多數路由協定而言是相同的，多數情況下，某主機決定向另一個主機傳送數據，通過某些方法獲得路由器的地址後，源主機傳送指向該路由器的物理(MAC)地址的數據包，其協定地址是指向目的主機的。

基本介紹

• 中文名：數據轉發
• 外文名：Data forwarding
• 別名：數據交換
• 作用：提高了數據的使用效率
• 轉發過程：軟線信令、隧道選擇和MTU的選擇
• 轉發方式：直接轉發、存儲轉發等

簡介

信息已是現代社會中普遍使用的概念，信息是人們關心的事情的訊息。信息從發生者通過傳播信息的媒介被接收者接收，傳播信息的媒介稱為載體這些反映信息內容，並可被接收者識別的符號即為數據。數據的效用就在於它所反映的內容並可被接收者識別，數據不限於數字，文字、圖形、音頻和視頻等都是數據各種不同的形式，它們都可以經過數位化後存入計算機。

信息藉助於數據可以在一定條件下存儲起來，存儲的信息在適當的條件下可以進行傳輸，信息還可以經過一定的手段，信息的可加工性為人們利用信息認識和改造客觀世界和主觀世界開闢了廣闊的前景。人們可以從某些已知的信息（即數據）出發，加工推導出一些新的數據，而這些新的數據又表示新的信息。

交換機是利用物理地址或者說MAC地址來確定轉發數據的目的地址；而路由器則是利用不同網路的ID號（即IP位址）來確定數據轉發的地址。數據轉發算法相對而言較簡單，對大多數路由協定而言是相同的，多數情況下，某主機決定向另一個主機傳送數據，通過某些方法獲得路由器的地址後，源主機傳送指向該路由器的物理(MAC)地址的數據包，其協定地址是指向目的主機的。

數據

兩個必要條件

數據要真實地反映客觀事物的屬性，必須具備兩個條件：

（1）它必須屬於某個個體，是個體屬性的反映；

（2）數據作為客體屬性的記錄，必須要有一定的載體。

特性

（1）客觀性，它是數據的第一屬性和基本性質。

（2）層次性，數據是有層次的。

（3）傳遞性，數據的可傳遞性降低了數據使用的成本，提高了數據的使用效率。

（4）共享性，數據共享與數據傳輸密切相關。

數據轉發的方式

乙太網交換機的數據交換與轉發方式分為直接交換，存儲轉發交換和改進的直接交換。

直接交換

在此種方式中，交換機邊接受邊檢測。一旦檢測到目的地址欄位，就立即將該數據轉發出去，而不管數據是否出錯，出錯檢測任務由節點主機完成。

優點：交換延遲時間短；

缺點：缺乏差錯檢測能力，不支持不同輸入輸出速率的連線埠間的數據轉發。

存儲轉發交換

在存儲轉發方式中，交換機首先要完整的接收站點傳送的數據，並對數據進行差錯檢測。如接收數據是正確的，再根據目的地址確定輸出連線埠號，將數據轉發出去。

優點：具有差錯檢測能力，並支持不同輸入輸出速率的連線埠間的數據轉發；

缺點：交換延遲時間長。

改進的直接交換

改進的直接交換將直接交換與存儲轉發交換結合，在接收到數據前64位元組之後，判斷數據的頭部欄位是否正確，如果正確則轉發出去。

這種方法對於短數據來說，交換延遲與直接交換方式比較接近；對於長數據來說，由於它只對數據前部的主要欄位進行差錯檢測，因此交換延遲將會明顯減少。

數據轉發的過程

在數據封裝轉發的過程中，網狀軟線框架有多種隧道機制可選，在隧道建立之前，不同的隧道機制對AFBR有不同的要求，下面分別從軟線信令、隧道選擇和MTU的選擇3個方面闡述如何進行數據轉發。

軟線信令

網狀軟線可以建立點到點隧道，也可以建立多點到點的隧道，但是在客戶網之間開始數據傳輸之前都必須先在主幹網路中建立AFBR間的軟線網狀網路。建立隧道的方法，比較普遍的是通過信令過程與具體使用的隧道類型有關，即如果軟線使用了某種特定的隧道機制，並且該隧道機制有自身的信令方法，那么將使用該信令方法。

對於基於MPLS的軟線來說，可使用標籤轉發協定（Label Distribution Protocol，LDP）或基於流量工程擴展的資源預留協定（Resource ReSerVation Protocol-Traffic Engineering，PSVP-TE）為其信令方法，而基於網路協定安全（Internet Protocol Security，IPSec）的軟線將使用標準的網際網路金鑰交換（Internet Key Exchange，IKE）和IPSec信令的方法。基於通信路由封裝（Generic Routing Encapsulation，GRE）的軟線可能不需要信令，這取決於是否使用了多種GRE頭部選擇。GRE自身並無信令互動，需要另外設計用於軟線的信令方法。對於L2TPv3機制來說，它本身有信令機制並且建立的是點到點模式下，也因此需要另外設計信令方法。如果使用IP-IP隧道或無選項的GRE隧道，那么就不需要有信令過程，因為在這種情況下入口路由器封裝E-IP分組時需要的唯一信息就是對應的出口路由器的地址，這一信息已經通過BGP分發過。

當建構I-IP封裝包頭部的時候，某些域的取值既不是由信令決定，也不是由BGP分布的信息決定的，而是由入口路由器本地策略決定，比如生存時間域、差分服務代碼點位等。在數據傳輸開始之前必須先建立好所有軟線。也就是說，軟線必須時刻保持連通狀態。從任何一個AFBR的角度來看，軟線的終點始終是SGM訊息的NH地址。這也就是說，任何一種隧道的信令過程或者在系統啟動的時候進行，或者在受到BGM更新訊息的時候進行。

隧道選擇

將分組通過軟線轉發而非從本地直接轉發的決策是由入口路由器基於某種策略做出的。隧道選擇策略如下：

（1）如果路由選擇是將E-IP分組從面向主幹網的接口向I-IP主幹網傳送的話，將其通過軟線轉發；

（2）如果路由選擇是將E-IP分組從僅支持I-IP分組的接口傳送的話，將其通過軟線轉發；

（3）如果路由選擇表明E-IP分組對應的BGP下一跳地址是一個I-IP位址的話，將其通過軟線轉發；

（4）如果匹配某分組目的的地址的最佳路由是由BGP分發的路由，那么將其通過軟線轉發（即使用軟線轉發所有的BGP路由的分組）。

對隧道機制的選擇是由入口路由器所配置的策略決定的。在大多數情況下，策略非常簡單，並對於同一個主幹網的所有AFBR都相同。然而，在某些部署情況下，可能會混合使用路由器，其中某些可能同時支持GRE和L2TPv3，但其他路由器只支持其中一種，因此管理員應該可以為路由器創建一些合理的分類集合，將每一個AFBR設為某一類或多類，路由器可互相傳遞分類信息，這樣一來，隧道封裝策略可表述為“在X分類路由器上使用L2TPv3隧道機制，在Y分類路由器上使用GRE封裝機制”。為了能夠支持這種策略，AFBR需要能夠通告自身的分類信息。

策略也可會對部分流量的服務質量作出要求，這可能對該類分組的隧道選擇產生影響。網狀軟線允許採用多種不同的隧道機制，對於隧道的選擇，則需要指定相關的策略。在許多情況下，策略可能是無條件的，比如“軟線總是使用L2TPv3隧道”，而在其他一些情況下隧道的選擇可能與軟線的遠程節點有關，比如“與X類路由器建立L2TPv3隧道，與Y類路由器建立GRE隧道”。這就要允許網路管理員為路由器創建分類集合，並且將路由器添加至一個或多個分類中。

當已經決定通過軟線轉發一個分組時，需要進行的主要是添加封裝和解封裝的過程。在大多數的情況下，只要知道了對端AFBR的地址即可完成對分組的封裝操作，例如使用的隧道技術是基於LDP的MPLS技術、IP-in-IP封裝技術或者無選項的GRE隧道等。然而，使用L2TPv3或者帶選項頭的GRE隧道時，還需要額外的信息來進行封裝。

MTU的選擇

無論軟線使用何種隧道機制，都將帶來一定的開銷，具體體現在對分組的封裝上，即封裝一個分組將導致其大小增加。這樣除了會增加路由器負擔之外，還可能引起分組分片的問題。因此，需要採取一定的措施防止封裝後的分組在經過核心傳輸同時發生分片。可以採用的方式有：在隧道終點進行分組的分片與重組，通過信令告知發起點最小MTU值等。