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トリビアル ファイル転送プロトコル)、ping など)。 管理トラフィックはルータが送信元の場合も、ルータが宛先の場合もあります。これらには、固有のタスクに関連した処理があります。, OSI レイヤ 2 接続指向のカプセル化(X.25 など)。 実行する命令数が多すぎたり、タイマーやウィンドウを必要とするため、一部の処理は、割り込みスイッチング パスでコード化するには複雑すぎます。例としては、暗号化、Local Area Transport(LAT)変換、Data-Link Switching Plus(DLSW+; データ リンク スイッチング プラス)などの機能があります。, ルータ内でパケットがたどるパスは、アクティブなフォワーディング アルゴリズムによって決定されます。これは「スイッチング アルゴリズム」または「スイッチング パス」とも呼ばれます。一般的に、ハイエンド プラットフォームはローエンド プラットフォームよりも強力なフォワーディング アルゴリズムを持っていますが、しばしばデフォルトではアクティブになっていません。フォワーディング アルゴリズムは、ハードウェア内に実装される場合、ソフトウェア内に実装される場合、両方に実装される場合がありますが、その目的は常に、できるだけ速くパケットを送信することです。, ここでは、性能順に分類した各スイッチング パスについて簡単に説明しています。自律スイッチングおよびシリコン スイッチングは技術サポート終了となったハードウェアに関係するため、ここでは説明していません。, プロセススイッチは、最も基本的なパケット処理方法です。パケットは、対応するレイヤ 3 プロトコルのキュー内に置かれ、その後スケジューラによって対応プロセスがスケジュールされます。このプロセスは、show processes cpu コマンドの出力で表示されるプロセスの中の 1 つです(つまり、IP パケットでの「ip input」)。 この時点で、スケジューラが対応するプロセスに CPU を割り当てるまで、パケットはキュー内に置かれます。待ち時間は、実行待ちのプロセス数および処理待ちのパケット数によります。その後、ルーティング テーブルに基づいて、ルーティングの決定が行われます。パケットのカプセル化方式が発信インターフェイスに合わせて変更され、その後パケットは対応する発信インターフェイスの出力キューに入れられます。, ファースト スイッチングでは、CPU によって割り込みレベルで転送の決定が行われます。ルーティング テーブルからの情報と、発信インターフェイスのカプセル化に関する情報が組み合わされ、ファースト スイッチングのキャッシュが作成されます。キャッシュ内の各エントリは、宛先 IP アドレス、発信インターフェイスの識別番号、および MAC 書き換え情報で構成されています。ファースト スイッチングのキャッシュは、バイナリ ツリーの構造になっています。, ある宛先を示すエントリがファースト スイッチングのキャッシュにない場合は、現在のパケットはプロセス スイッチングのキューに入れられます。適切なプロセスによってパケットの転送の決定が行われた場合は、これによってファースト スイッチングのキャッシュにエントリが作成され、同じ宛先への連続したパケットがすべて割り込みレベルで転送されるようになります。, これは宛先ベースのキャッシュであるため、ロード シェアリングは宛先別でだけ行われます。ルーティング テーブルに、ある宛先ネットワークに対する同じコストのパスが 2 つある場合でも、各ホストに対するファースト スイッチングのキャッシュ内のエントリは 1 つだけです。, 最適なスイッチングは、基本的にファスト スイッチングと同じですが、バイナリ ツリーの代わりに 256 方向マルチディメンジョナル ツリー(mtree)を使用し、その結果として、より多くのメモリが必要になり、キャッシュの検索が高速化します。ツリー構造と、ファースト、最適、Cisco Express Forwarding(CEF)の各スイッチング方式についての詳細は、『ネットワークに最適なルータ スイッチング パスの選択方法』を参照してください。, 各宛先向けの先頭パケットは必ず、ファスト キャッシュを初期化するようにプロセス交換されます。, ファスト キャッシュは非常に大きくなる可能性があります。たとえば、1 つの宛先ネットワークに対してコストが同一のパスが複数ある場合、ファスト キャッシュには先に説明したようにネットワークではなくホストのエントリが書き込まれます。, ファスト キャッシュと ARP テーブルの間には直接的な関係はありません。ARP キャッシュ内であるエントリが無効になっても、ファスト キャッシュ内でそれを無効化する方法がありません。この問題を回避するために、毎分キャッシュの 1/20 がランダムに無効化されます。このようなキャッシュの無効化や再生成によって、非常に大規模なネットワークの場合には CPU を多く使用するようになる可能性があります。, CEF は、次の 2 つのテーブルを使うことによってこのような問題に対処します。Forwarding Information Based(FIB; 転送情報ベース)テーブルおよび隣接関係テーブル。隣接関係テーブルは、レイヤ 3(L3)アドレスによって参照され、パケットをフォワーディングするのに必要な対応レイヤ 2(L2)データが入っています。ルータが隣接ノードを発見したときに、このテーブルにエントリが生成されます。FIB テーブルは、L3 アドレスによって参照される mtree です。このテーブルは、ルーティング テーブルに基づいて構築され、隣接関係テーブルを指し示します。, CEF の別の利点は、データベース構造によって宛先ごとまたはパケットごとの負荷バランシングが可能であるということです。CEF についての詳細は、『CEF のホームページ』を参照してください。, 分散ファスト/最適なスイッチングは、ルーティング決定をインターフェイス プロセッサ(IP)に移動することによってメイン CPU(Route/Switch Processor(RSP))の負荷をオフロードします。 これは、インターフェイス(Versatile Interface Processor(VIP)、Line Card(LC; ラインカード))ごとに専用 CPU を持つハイエンド プラットフォームでだけ可能です。 この場合、ファスト キャッシュは VIP にアップロードされるだけです。パケットが受信されると、VIPはそのテーブルに基づいてルーティングの決定を試みます。それが成功した場合、出力インターフェイスのキューに直接パケットを入れます。それが失敗した場合には、次に設定されているスイッチング パス(最適なスイッチング -> ファスト スイッチング -> プロセススイッチ)にパケットをキューイングします。, 分散スイッチングによって、アクセス リストは VIP にコピーされます。これは、RSP の 介入なしに VIP がパケットをアクセス リストと照合できることを意味します。, 分散CEF(dCEF)は分散スイッチングに似ていますが、テーブル間の同期の問題が少なくなります。dCEFは、Cisco IOSソフトウェアリリース12.0で使用可能な唯一の分散スイッチング方式です。分散スイッチングがルータで有効になっている場合、インターフェイスにCEF/dCEFが設定されているかどうかに関係なく、FIB/隣接関係テーブルがルータのすべてのVIPににアップロードされます。, dCEF によって、VIP はアクセス リスト、ポリシーベース ルーティング データおよびレート制限ルールも処理します。これらはすべて、VIP カードの中に保持されています。dCEF とともに Netflow を有効化して、VIP によるアクセス リスト処理をエンハンスできます。, 次の表は、各プラットフォームについて、どのスイッチング パスがどの Cisco IOS バージョンからサポートされているかを示したものです。, (2)806以上、1000、1400、1600、1700、2600、3600、3700、4000、AS5300、AS5350 AS5400、およびAS5800シリーズ。, (3) 1400、1600、および2500プラットフォームでのNetFlowエクスポートv1、v5、v8のサポートは、Cisco IOSソフトウェアリリース12.0(4)Tを対象としています。これらのプラットフォームでの NetFlow サポートは、Cisco IOS 12.0 メインライン リリースで利用できません。, (4) UHPを使用した場合のパフォーマンスへの影響RSP720-3C/MSFC4、RSP720-3CXL/MSFC4、7600-ES20-GE3CXL/7600-ES20-D3CXL、SUP720-3 BXL/MSFC3は、再循環を引き起こし、PEのパフォーマンスを低下させる明示的なヌルです。スループットは RSP720-3C/MSFC4、RSP720-3CXL/MSFC4、および SUP720-3BXL/MSFC3 では 20 Mpps から 12 Mpps に低下し、7600-ES20-GE3CXL/7600-ES20-D3CXL では 48 Mpps から 25 Mpps に低下します。, NetFlow スイッチングとは不適切な命名であり、これがスイッチング パスと同じ方法で設定されるということから、ますます混同されています。実際には、NetFlow スイッチングはスイッチング パスではありません。これは、NetFlow キャッシュではレイヤ 2 の書き換えに必要な情報が含まれることも、その情報を指し示すこともされていないためです。スイッチングの決定は、アクティブなスイッチング パスによって行われる必要があります。, NetFlow スイッチングでは、ルータがトラフィックをフローごとに分類します。フローは、任意の発信元エンドポイントと宛先エンドポイント間の単方向パケット シーケンスとして定義されます。ルータは、送信元アドレスと宛先アドレス、トランスポート層ポート番号、IP プロトコル タイプ、Type of Service(ToS; タイプ オブ サービス)、および送信元インターフェイスを使ってフローを定義します。このようにトラフィックの分類することによって、大量のアクセス リスト、キューイング、アカウンティング ポリシー、および強力なアカウンティングや課金といった CPU 要求の厳しい機能に対して、ルータはフローの最初のパケットだけを処理します。詳細は、『NetFlow のホームページ』を参照してください。, ハイエンド プラットフォームでは、CPU を多用する複数のタスク(パケット スイッチング アルゴリズムだけではない)を、メイン プロセッサから VIP カードなどに搭載されている分散プロセッサに移動できます(7500)。 このようなタスクのいくつかは、汎用プロセッサから、専用ハードウェア上に機能を実装する専用ポート アダプタまたはネットワーク モジュールにエクスポートできます。, 可能な限り、メイン プロセッサから VIP のプロセッサにタスクをオフロードするのが一般的です。これにより、リソースが解放され、ルータの性能が向上します。オフロード可能なプロセスとしては、パケット圧縮、パケット暗号化、および均等化キューイングがあります。オフロードできるタスクについての詳細は、次の表を参照してください。利用可能なサービスの詳細な説明は、『Cisco 7500 の分散サービス』を参照してください。, 基本ルールは、次のような利用可能な最適のスイッチング パスを選ぶことです(最も速いものから最も遅いもの)▼セグ:前の TU に含まれます▽CEF または dCEF をイネーブルにすると、最高のパフォーマンスが得られます。Netflow スイッチングを有効にすると、設定によっては性能が上がるか下がる場合があります。非常に大きなアクセス リストがある場合、またはアカウンティングを行う必要がある場合、またはその両方の場合には、Netflow スイッチングを推奨します。通常は、非常に CPU パワーがあり多くの機能を使っているエッジ ルータで Netflow は有効化されています。ファースト スイッチングと CEF など、複数のスイッチング パスを同一インターフェイス上に設定している場合、ルータはそのすべてを最適のものから最低のものまで試します(CEF からプロセススイッチまで)。, スイッチング パスが有効に使われているか、またルータにどれくらいの負荷がかかっているかを知るには、次のコマンドを使用します。, show ip interfaces:このコマンドは、特定インターフェイスに適用されているスイッチング パスの概要を示します。, この出力から、ファースト スイッチングがイネーブルであること、NetFlow スイッチングがディセーブルであること、そして CEF スイッチングがイネーブルであることが分かります。, show processes cpu:このコマンドは、CPU の負荷に関する有用な情報を表示します。詳細は、『Cisco ルータの CPU 使用率が高い場合のトラブルシューティング』を参照してください。, show memory summary:このコマンドの最初の行には、ルータのメモリ使用量およびメモリやバッファに関する有用な情報が表示されます。, show interfaces stat および show interfaces switching:この 2 つのコマンドは、ルータが使用しているパスと、トラフィックのスイッチング方法を表示します。.



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