高性能路由器设计与实现
作 者： 朱培栋 等编著
出版时间： 2013
内容简介
《高性能路由器设计与实现》系统介绍高性能路由器的体系结构、设计和实现的关键技术及其最新进展，揭示路由器结构演化规律和发展趋势，深入探讨高性能路由器设计方法和实现的核心技术。高性能路由器的设计和实现包括系统结构、硬件系统、软件系统和技术体制等多个方面，涵盖高速交换、高速接口、高性能转发引擎、网络处理器技术及路由协议、组播、MPLS、IPv6、安全等各主要功能的实现。《高性能路由器设计与实现》结合近年来网络技术创新、新型业务发展和网络结构演化等对高性能路由器的研制提出的新要求，系统介绍高性能路由器体系结构和实现技术的最新发展，重点揭示高可扩展交换结构、支持多业务灵活处理的高性能转发引擎和新型路由器软件系统实现的关键技术，同时对集群路由器、可重构路由器和虚拟路由器等新型路由器的结构设计与系统实现进行了全面的探讨。《高性能路由器设计与实现》适合于系统学习和掌握路由器技术、新型网络技术的大专院校师生阅读，同时可供从事网络设备研发和大型网络运维的工程技术人员参考。
目录
第1章 高性能路由器概述
1.1 高性能路由器的兴起与发展
1.1.1 高性能路由器的基本特征
1.1.2 高性能路由器产品演化历程
1.1.3 高性能路由器发展的应用需求
1.1.4 高性能路由器使能技术
1.2 高性能路由器的组成
1.2.1 高性能路由器的基本组成
1.2.2 高性能路由器的结构特点
1.2.3 高性能路由器软件系统
1.2.4 高性能路由器信息模型
1.3 高性能路由器新型体系结构
1.3.1 集群路由器
1.3.2 开放架构路由器
1.3.3 可编程路由器
1.3.4 构件化可重构路由器
1.3.5 虚拟路由器
1.4 高性能路由器的扩展性设计
1.4.1 高性能路由器实现的扩展性
1.4.2 并行技术的应用
1.5 高性能路由器可靠性设计
1.5.1 路由器的可靠性要求
1.5.2 平稳重启和无中断转发
1.5.3 硬件系统的冗余设计
1.5.4 软件系统的可靠性
1.5.5 在线升级能力
1.5.6 对网络可靠性的支持
1.6 高性能路由器服务的灵活性
1.6.1 服务分离
1.6.2 高性能的服务
1.6.3 控制平面的调节能力
1.6.4 接口的灵活性
1.6.5 转发引擎的灵活性
1.6.6 服务质量支持
1.7 高性能路由器服务的能耗设计
第2章 高速交换技术
2.1 基本交换结构
2.1.1 基本交换结构
2.1.2 共享内存结构
2.1.3 Crossbar交换结构
2.2 Crossbar工作模式与调度算法
2.2.1 Crossbar交换结构的分类
2.2.2 Crossbar调度算法类型
2.2.3 单播调度算法
2.2.4 组播调度算法
2.2.5 支持服务质量的调度算法
2.2.6 交换背板的设计
2.3 高可扩展交换结构
2.3.1 Crossbar的局限性
2.3.2 多级交换结构
2.3.3 动态多级交换网络
2.3.4 静态多级交换网络
2.3.5 并行分组交换网络
第3章 高性能转发引擎
3.1 转发引擎的功能与结构
3.1.1 多协议转发功能
3.1.2 服务质量控制
3.1.3 安全策略控制
3.1.4 转发引擎的结构
3.2 路由查找
3.2.1 最长前缀匹配
3.2.2 IP路由查找面临的挑战
3.2.3 高性能路由器的路由表查找
3.2.4 硬件直接查表算法示例
3.2.5 TCAM算法示例
3.3 转发引擎流量管理系统
3.3.1 流量管理系统的组成
3.3.2 报文分类
3.3.3 流量测量
3.3.4 流量管制
3.3.5 流量整形
3.3.6 报文调度
3.3.7 缓冲区管理
3.4 报文分类
3.4.1 报文分类技术
3.4.2 报文分类面临的挑战
3.4.3 典型的分类算法
3.5 排队与调度
3.5.1 排队
3.5.2 RED算法
3.5.3 报文调度
3.5.4 基本调度算法
3.6 Cisco快速转发技术
3.6.1 基于Cache的转发
3.6.2 Cisco快速转发
3.6.3 Cisco分布式快速转发
第4章 高性能路由器软件系统
4.1 路由器软件系统结构的演化
4.1.1 传统路由器软件结构的局限性
4.1.2 高性能路由器软件系统基本结构
4.2 高性能路由器软件系统的功能组成
4.2.1 软件组成
4.2.2 操作系统
4.2.3 路由协议和信令
4.2.4 用户界面
4.3 CiscoIOS软件系统
4.3.1 IOS概述
4.3.2 CiscoIOS结构
4.3.3 CiscoIOSXR
4.4 高性能路由器软件系统的性能设计
44.1 路由系统的扩展性
4.4.2 软件系统性能设计
4.4.3 路由协议厦其扩展性
4.4.4 提高路由系统扩展性的途径
4.5 高性能路由器软件系统的可靠性设计
4.5.1 实现软件系统可靠性的基本途径
4.5.2 稳定性设计
4.5.3 软件系统可靠性结构
第5章 路由协议并行实现
5.1 BGP并行处理方法
5.1.1 域问路由性能问题
5.1.2 BGP协议并行处理方法
5.2 BGP并行处理模型
5.2.1 BGP协议实体
5.2.2 C-BGP协议
5.3 BGP协议的并行路由计算算法
5.3.1 算法选择依据
5.3.2 BGP邻居会话的划分算法
5.3.3 内部路由视图一致性维护
54BGP并行处理模型性能评价
5.4.1 BGP实体的功能分析
5.4.2 BGP实体的性能分析
5.5 多路由协议并行处理结构的转发表同步机制
5.5.1 相关工作
5.5.2 AREF路由同步机制
55.3 AREF同步机制性能分析
5.6 小结
第6章 可重构路由器的设计
6.1 可重构路由器概念与相关技术
6.1.1 研发需求
6.1.2 相关工作
6.1.3 可重构计算系统
6.1.4 构件化技术
6.1.5 软件定义网络（SDN）
6.2 开放可重构路由器体系结构
6.2.1 开放可重构路由器系统组成
6.2.2 开放可重构路由器平台模型
6.2.3 控制组件的构件支撑技术
6.2.4 硬件平台可重构的支撑技术
6.3 开放可重构路由器硬件设计
6.4 开放可重构路由器软件设计
6.4.1 可重构路由器软件系统总体设计
6.4.2 可重构控制实体软件结构设计
6.5 构件运行平台及构件设计
6.5.1 可重构路由器构件总体运行环境
6.5.2 硬件构件设计
6.5.3 软件构件设计
6.5.4 可重构路由器转发构件设计及其实例
6.6 基于NetMagic的硬件开发
6.6.1 NetMagic模型
6.6.2 NetMagic的硬件开发模型
6.6.3 NetMagic硬件开发的关键技术
6.6.4 NetMagi的硬件参考设计——NM-Probe
6.7 小结
第7章 虚拟路由器的设计
7.1 虚拟路由器研发现状
7.1.1 网络虚拟化的概念
7.1.2 网络虚拟化技术的研究与试验
7.1.3 路由器厂商对网络设备虚拟化的支持
7.1.4 网络设备的虚拟化与软件定义网络
7.2 虚拟路由器实现模式及其比较
7.2.1 虚拟路由器实现模式
7.2.2 虚拟路由器实现模式的比较
7.2.3 虚拟路由器实现模式的选择
7.2.4 虚拟路由器实现示例
7.3 软硬件结合的虚拟路由器设计
7.3.1 网络虚拟化设备支撑体系
7.3.2 软硬件结合的二维虚拟化路由器结构模型
7.3.3 网络资源的虚拟化技术
7.3.4 虚拟网络资源的统一管理和调度技术
7.3.5 控制平面的软件虚拟化技术
7.3.6 数据平面的虚拟化技术
7.4 小结
附录 缩略语
参考文献