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Broadcom以太网交换芯片培训
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更新于2023-03-16
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本文以broadcom56504/56300交换芯片为重点,介绍一下交换芯片的工作原理。
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Broadcom 以太网交换芯片培训
目录
1、交换芯片架构.......................................................................................................................... 1
2、L2 转发流程.............................................................................................................................. 3
2.1 L2 转发原理...................................................................................................................... 3
2.2 L2 转发相关的表项.......................................................................................................... 5
2.2.1 port 表.................................................................................................................... 5
2.2.2 egress port 表......................................................................................................... 6
2.2.3 L2 地址表............................................................................................................... 6
2.2.4 VLAN 表.................................................................................................................. 7
3、L3 转发流程.............................................................................................................................. 8
4、L2 组播转发流程.................................................................................................................... 10
5、L3 组播转发流程.................................................................................................................... 10
6、流分类处理流程.................................................................................................................... 13
本文以 交换芯片为重点,介绍一下交换芯片的工作原理。
1、交换芯片架构
交换芯片由 接口()模块、 接口模块、输入输出匹配修改模块、
模块、 转发模块、 转发模块、安全模块、流分类模块等模块组成,其结构如图
所示:
图 1 交换芯片的组成
包含 个 端口, 个 端口, 端口既可以用于堆叠,也可以用于
上联级联。
交换芯片与 的接口称为 接口。交换芯片与 通过 总线连接。
其他类型交换芯片与 的接口可以是:、、系统总线
、 等。交换芯片的包处理流程如图 所示:
图 2 交换芯片的包处理流程简图
包由端口进入交换芯片之后,首先进行包头字段匹配,为流分类做准备;然后经过一
个安全引擎进行包过滤;符合安全的包进行 交换或者 路由,并经过流分类处理器对
匹配的包做相关动作(比如丢弃、限速、修改 等);对于可以转发的包根据
! 或 " 放到不同队列的 #$% 中,调度器根据优先级或者 &'' 等算法进行队
列调度,在端口发出该包之前执行流分类修改动作,最终从相应端口发送出去。
2、L2 转发流程
2.1 L2 转发原理
对于交换芯片来说, 转发是一个最基本的功能。 功能主要包括 ()*%++ 过滤、
学习和老化、根据 转发、广播与洪泛、生成树控制等基本功能。
, 转发的具体流程如图 所示:
,
图 3 L2 转发流程
从端口进入交换芯片的包首先检查 -,对于 .**% 包,判断是否是 !/ 的包,
( !/ 的包 0( 为 ),对于 #).**% 的包和 !/ 的包,根据系统配置加上
.*(这些配置包括:基于 的 01)、基于子网的 01)、基于协议的 01) 和基于端口
的 01))。
经过这一步以后,到交换芯片内部的包都变成 !2 的 .**% 包了(0( 为 -
3,3 保留),如果设置了 ()*%++ 过滤,就会检查本端口是否在该 0( 对应的
中,对于本端口不在该 0( 对应的 中的包就丢弃。对于没有设置 ()*%++ 过
滤,或者设置 ()*%++ 过滤但本端口在该 0( 对应的 中的包进行 - 端口状态检查,
对于 4" 以外的包,只有端口处于 56()* 状态,才允许包进入。然后进行源
地址检查,以源 +" 的哈希为索引查找 7-4,如果没有找到,就把这个表项
(源 +")以及对应的端口写到 7-4 中,这个过程称为 地址学习。当
然地址学习的方法有很多种,可以是硬件学习,也可以是软件学习,可以根据 8'- 表中
的 字段的配置来进行。
下一步进行目的 地址检查:目的 地址为广播地址(9$$$$)的包,在
01) 内广播出去;目的 地址为组播地址的包,进行组播流程的处理;对于单播包,
查找 7-4,如果没有找到,就在 01) 内进行洪泛;如果找到,检查表项中的 7(.
是否设置,如果设置了 7(.,就进行 流程的转发;否则就转发到 7-4 表项中
的端口去,在 %*%++ 方向,也有 %*%++ 过滤设置(默认是使能的),如果 %*%++ 端口
不在 01) 中也是不能转发的。至此, 转发流程完成了。
与地址学习相反的过程是地址老化。地址老化的机制是: 内部有个定时器,称为
*%7.(%,命令行可以对这个寄存器进行设置,每次查找 7-4 时(包括源地址查
找和目的地址查找,可以配置),如果命中,就会设置 :(. 标志。当老化时间到后,
把 :(. 标志清除,当下一个老化时间到后, 把 :(. 为 的地址设置为无效,这就是为
什么实际地址老化的时间为 ~ 倍 *()*-(% 的原因。
2.2 L2 转发相关的表项
2.2.1 port 表
图 4 port 表
. 表是一个非常重要的表,有很多与端口相关的控制都在这里设置。每个端口对应
一个表项,按端口号进行索引。下面介绍一下重要的设置:
;7":设置 8'-<"
;7缺省优先级:设置 8'-<'7
;7流分类使能:设置 =-'<47
;7 转换使能:设置 -<4 和 -<<"'87
;7)*%++ 过滤使能:设置 <=-'7
;7信任 8 还是信任 ":对于 :-'-<"<>?信任 8;
-'-<"<>?信任 ",对于 :同样设置 -'-<"<。
@;7)*%++ 方向 ( 使能:设置 ''8'7
;7 地址学习方式:设置 7
3;7 组播是否使用 信息:设置 <"8<7
;7 转发使能:设置 <4 和 <47
;7是否丢弃 4":设置 "'8<4"7
;7控制是否转发带 .* 和不带 .* 的包:设置 8'-<"<- 和
8'-<"<-7
;7#+% 帧控制:设置 <8-'8<='7
;7基于子网的 使能:设置 4-<4"<"<47
;7基于 的 使能:设置 <4"<"<47
;7设置堆叠口:<A-7
@;7设置 口:<8'-7
;7修改优先级使能:<-<A-<'8'-7
3;7堆叠口 ( 设置:<8""7
;78#.7./( 设置:8-'<-"7
;7基于 和基于子网的 优先级设置:<'"7
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