CEF(Cisco Express Forwarding) 작동 원리

CEF(Cisco Express Forwarding) 작동 원리

CEF(Cisco Express Forwarding)는 오늘날의 기업 및 서비스 제공업체 네트워크에서 일반적으로 발생하는 대량의 단기 트래픽 플로우를 처리하도록 포워딩 확장성과 성능을 향상시킨 Layer 3 기술입니다. 대량의 단기 플로우, 웹 기반의 또는 대화형 트래픽을 처리하는 환경의 요구를 충족하기 위해 CEF는 하드웨어 기반에서 모든 패킷을 포워딩하고 스위치를 통해 전달되는 플로우 수에 전혀 상관없이 포워딩 속도를 유지합니다.

Cisco Catalyst 6500 시리즈에서 CEF Layer 3 포워딩 엔진은 수퍼바이저 엔진의 PFC2 또는 PFC3(하드웨어 기반의 Layer 2 및 3 포워딩, ACL 검사, QoS 폴리스 처리 및 표시, NetFlow 통계 수집을 수행하는 장치와 동일한 장치) 중앙에 위치합니다.

CEF 아키텍처는 Cisco IOS 소프트웨어가 구성된 인터페이스와 라우팅 프로토콜을 정의하기 위해 작성하는 라우팅 테이블을 사용하여 CEF 테이블을 만든 후 이 테이블을 사용자 트래픽이 스위치를 통해 전송되기 전 하드웨어 포워딩 엔진으로 다운로드합니다. CEF 아키텍처는 Layer 3 포워딩 결정을 내리는 데 필요한 유일한 정보인 CEF 테이블에만 라우팅 접두어를 위치시켜 라우팅 프로토콜에 의존하여 경로를 선택합니다. 스위치는 CEF 테이블을 단순 검색하여 스위치를 통과하는 플로우 수에 상관없이 유선 속도로 패킷을 포워딩합니다.

CEF 기반 포워딩 요구 사항: Cisco Catalyst Supervisor Engine 2 또는 Catalyst Supervisor Engine 720이 필요합니다.

aCEF(accelerated Cisco Express Forwarding) 작동 원리

aCEF 기술은 기본-보조 관계로 함께 작동하는 2개의 포워딩 엔진을 사용하여 스위치를 통과하는 고속의 트래픽 플로우를 가속화합니다. 이 때 중앙 CEF 엔진은 Supervisor Engine 720의 PFC3에 있으며, 이보다 규모가 작은 분산 aCEF 엔진은 인터페이스 모듈에 있습니다. 중앙 PFC3은 초기의 포워딩 여부를 결정하며, aCEF 엔진은 결과를 저장하고 후속 패킷 포워딩을 로컬에서 결정합니다. aCEF 포워딩은 다음과 같이 작동합니다.

표준 CEF 포워딩에서와 마찬가지로 중앙 PFC3은 모든 사용자 트래픽이 스위치로 전달되기 전에 필요한 CEF 정보로 로드됩니다. 트래픽이 aCEF720 인터페이스 모듈에 도착하면 aCEF 엔진이 패킷을 검사하고, 특정 패킷 포워딩 정보가 있는지 여부를 확인하기 위해 중앙 PFC3에 질문을 보냅니다.

PFC3은 Layer 2, Layer 3, ACL, QoS를 비롯하여 이 패킷에 대해 하드웨어 기반의 포워딩 결정을 내립니다. aCEF 엔진은 포워딩 결정 결과를 저장하고 패킷 플로우의 내역에 따라 후속 패킷에 대해 포워딩 여부를 로컬에서 결정합니다. aCEF 엔진은 하드웨어 기반의 Layer 2 및 Layer 3 포워딩, ACL, QoS 표시 및 NetFlow를 처리합니다. 중앙 PFC3는 인터페이스 모듈의 aCEF 엔진에서 처리할 수 없는 모든 포워딩 여부를 결정합니다.

aCEF 기반 포워딩 요구 사항: Cisco Catalyst Supervisor Engine 720이 필요합니다.

dCEF(distributed Cisco Express Forwarding) 작동 원리

인터페이스 모듈에 위치한 포워딩 엔진은 dCEF를 사용하여 로컬 및 병렬로 포워딩 결정을 내려 Cisco Catalyst 6500 시리즈가 업계 최고의 포워딩 속도에 도달할 수 있도록 합니다. dCEF를 사용하면 포워딩은 인터페이스 모듈에서 병렬로 발생하며, 시스템 성능은 함께 작동하는 모든 포워딩 엔진을 통합하여 최대 400Mpps까지 증가합니다.

인터페이스 모듈에 위치한 DFC는 중앙 PFCx와 동일한 ASIC 엔진 설계를 사용하여 2개의 포트 간에 직접 또는 스위치 패브릭을 통해 수퍼바이저 엔진과 상관없이 패킷을 포워딩합니다(그림 5). 각 인터페이스 모듈에는 DFC와 함께 전체 포워딩 테이블 및 다음과 같은 dCEF 포워딩 작업이 포함된 전용 포워딩 엔진이 있습니다. 표준 CEF 포워딩에서와 마찬가지로 수퍼바이저 엔진에 위치한 중앙 PFC3과 인터페이스 모듈에 위치한 DFC 엔진은 사용자 트래픽이 스위치에 도착하기 전에 포워딩 테이블에서 파생된 것과 동일한 CEF 정보로 로드됩니다. 패킷이 인터페이스 모듈에 도착하면 DFC 엔진이 패킷을 검사하고 Layer 2, Layer 3, ACL, QoS를 비롯한 CEF 테이블의 정보를 사용하여 해당 패킷에 대해 완전히 하드웨어 기반의 포워딩 결정을 내립니다.

dCEF 엔진은 해당 모듈에서 트래픽에 대해 Layer 2 및 Layer 3 포워딩, ACL, QoS 폴리시 처리 및 표시, NetFlow 등 하드웨어 기반의 포워딩을 모두 처리합니다. DFC가 스위칭을 모두 로컬로 결정하기 때문에 수퍼바이저 엔진은 포워딩을 수행하지 않아도 되므로 라우팅, 관리, 네트워크 서비스 등 기타 소프트웨어 기반 기능을 수행할 수 있습니다.