Juniper Networks路由器硬件体系结构

network

Juniper Networks平台的设计原理分别集中在路由器的控制面板(plane)和转发面板上.

Routing Engine Overview
用户通过路由引擎(RE)来监视和配置Juniper Networks路由器.当连接到路由器之后,系统会对用户进行认证,认证成功之后,用户通过RE对路由器进行管理和配置.RE逻辑的存在于JUNOS软件中,RE根据路由协议运算出路由表(routing table),接着构建出以到达目标网络的最佳路径组成的路由表,接着路由表把这些最佳路径放入RE里的转发表(forwarding table),然后把这些路径信息复制到数据包转发引擎(PFE)里.用户数据包的实际转发动作是依赖于PFE的转发表.

每个RE是基于Intel的PCI主板,每个RE实际的组件取决于你所使用的型号:
1.Routing Engine 2:RE2使用在Juniper Networks中的M系列路由器上,比如M5,M10,M20,M40以及M160等.它包含333MHz的处理器和768的RAM,文件的存储是依赖于一个80MB的内部闪存和6.4GB的传统硬盘.除了M40路由器的RE2,采用的是LS 120的外部文件存储器;其他型号所采用的都是可插拔的PCMCIA闪存.
2.Routing Engine 3:RE3用于Juniper Networks中的T系列路由器,比如T320和T640.另外,最近的JUNOS软件版本使得M系列路由器也能使用RE3.RE3包含600MHz的处理器和2GB的内存,文件的存储是依赖于一个128MB的内部闪存和30GB的传统硬盘.RE3使用的是可插拔的PCMCIA闪存.

Packet Forwarding Engine Overview
PFE用于控制数据包的转发动作.路由器的转发面板被分成多个特性应用程序的集成电路(ASIC),ASIC之间的相互协同操作控制着转发路径.和RE使用单一的处理器与主板相比,PFE使用多个主板和处理器,以及被动中段面板(midplane),和智能化的JUNOS相比,这些电路板的控制软件是非智能化的.

PFE的主体部分是物理接口卡(Physical Interface Card),灵活PIC集中器(Flexible PIC Concentrator)以及交换控制板.每个组件都包含由Juniper Networks的工程师自行设计的ASIC,并由IBM制造.每个ASIC执行数据包转发路径的特定功能.

Switching Control Board
交换控制板包含了一个c和64MB的内存,这些只用于电路板的自身运作,而不参与数据包的转发.额外的8MB(最近的版本为16MB)的同步静态RAM(SSRAM)包含了路由表的转发表.互联网处理器ASIC(Internet Processor ASIC)位于该控制板并用于路径的查询.该控制板还包括了用于数据包存储内存管理的ASIC.

不同的路由器型号使用不同的控制板的命名方式:
1.转发引擎板(Forwarding Engine Board):FEB用于M5和M10平台,每个路由器只有一个FEB.
2.系统交换板(System Switching Board):SSB用于M20平台,每个路由器有双SSB,但是一次只有一个SSB进行运作.
3.系统控制板(System Control Board):SCB用于M40平台,每个路由器只有一个SCB.
4.交换和转发模块(Switching and Forwarding Module):SFM用于M40e和M160平台,每个M40e路由器可以有双SFM,但是一次只有一个SFM进行运作;而M160路由器的2个SFM可以并行处理.
5.内存中层板(Memory Mezzanine Board):MMB用于T320和T640平台,MMB位于FPC本身上面.

Flexible PIC Concentrator
FPC把交换控制板和路由器接口进行连接.PowerPC CPU控制着FPC板,并且它使用64MB的内存来对内嵌的OS软件进行操作.PowerPC CPU本身不会参与到数据包的转发,但是它控制着数据包从接口的进出.

Physical Interface Card
FPC上包含多达4个单独的PIC,物理介质连接到路由器的PIC上.

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JUNIPER NETWORKS路由器软件体系结构

前面讲了JUNIPER NETWORKS硬件平台组件可以分为RE和PFE,其实这2个组件很好理解,稍微有点计算机基础的都能理解.简单谈谈软件方面,也就要从RE上的JUNOS来谈了.JUNOS是基于FREEBSD的,相比CISCO IOS来说它要"猛"的多.JUNOS的基本操作以后会跟大家谈谈,这里只是简单的介绍下JUNOS的一些组件.

Software Architecture
JUNOS软件是基于FreeBSD的操作系统,开放式的源代码,可以增加特定的守护进程(daemon)来增强路由的功能性.内核(kernel)负责多个守护进程的调度,这些守护进程掌管着路由器的运作.它们占据着由内核控制的独立内存空间,这样防止因某个进程故障而牵涉到别的进程.

一些常见的守护进程:
1.路由协议守护进程(Routing Protocol Daemon):rpd控制着路由器的协议,它所掌管的包括所有的协议信息,路由表更新以及路由策略的实施.
2.管理守护进程(Management Daemon):mgd对所有访问路由器的用户进行控制.比如用户的命令行(CLI)就是mgd的客户.
3.底盘守护进程(Chassis Daemon):chassisd控制路由器它本身的属性,包括被动中段面板的相互操作,FPC和控制板等等.
4.数据包转发引擎守护进程(Packet Forwarding Engine Daemon):pfed控制着PFE和RE的通信

Software Components
JUNOS软件是由多个部分组成的,每个部分叫做软件包(package),如下是一些常见的软件包:
软件包        功能
jkernel        包含JUNOS软件的基本组件
jbase        包含了最近的jkernel软件包版本中额外的组件
jroute        包含了RE操作的软件,用于单播路由协议,组播路由协议以及多协议的标签交换(MPLS)信令协议.这个软件包也包含了一些像mgd的守护进程
jpfe        包含控制PFE的嵌入式OS软件
jdocs        包含完成的JUNOS软件文档
jcrypto        包含控制各种安全特性比如IPSec和SSH的软件.该软件包只存在于JUNOS软件的北美版
jbundle        一个单独包含所有软件包列表的文件

The JUNOS software Naming Convention
JUNOS软件的命名方式:
package-major_version<stage>released_version-type

常见的stage标识:
1.R:公有化软件版本.
2.A:Alpha版.
3.B:Beta版.
4.I:内部版本或测试版.

查看当前JUNOS软件:
user@NUAIKO> file list jbundle*
/var/home/user/jbundle-5.3R2.4-domestic-signed.tgz

Upgrading the Software
升级JUNOS软件包使用request system software add {file}命令,升级完之后使用request system reboot命令重启路由器,也可以把reboot关键字和request system software add {file}命令结合使用:
user@NUAIKO> request system software add jbundle-5.3R2.4-domestic-signed.tgz reboot
Installing package '/var/home/lab/jbundle-5.3R2.4-domestic-signed.tgz' ...
Verified MD5 checksum of jbundle-5.3R2.4-domestic.tgz
Adding jbundle...
Verified MD5 checksum of jbase-5.3R2.4.tgz
Verified MD5 checksum of jboot-5.3R2.4
Verified MD5 checksum of jcrypto-5.3R2.4.tgz
Verified MD5 checksum of jdocs-5.3R2.4.tgz
Verified MD5 checksum of jkernel-5.3R2.4.tgz
Verified MD5 checksum of jpfe-5.3R2.4.tgz
Verified MD5 checksum of jroute-5.3R2.4.tgz
Auto-deleting old jroute...
Auto-deleting old jdocs...
Auto-deleting old jpfe...
Auto-deleting old jcrypto...
Restarting kmd ...
Auto-deleting old jkernel...
Adding jkernel...
Restarting watchdog ...
Adding jcrypto...
Adding jpfe...
Adding jdocs...
Adding jroute...
Saving package file in /var/sw/pkg/jbundle-5.3R2.4-domestic-signed.tgz ...
Saving state for rollback ...
Rebooting ...
shutdown: [pid 5584]
*** FINAL System shutdown message from root@HongKong-3 ***
System going down IMMEDIATELY

似乎在升级完之后关机不要直接按POWER OFF,否则后果就是要你重新装一次,最好使用request system reboot命令等待一会儿,听到"哔"声之后再POWER OFF.

Boot Sequence
JUNOS软件可以存储于三个位置:
1.内部闪存.
2.硬盘.
3.可移动存储器.
上述三种存储位置都有能力把软件加载到内存中并启动路由器,主驱动器为内部闪存,硬盘为辅驱动取,而可移动存储器通常做为灾难性的恢复所使用.

当路由器启动时,它首先运行加电自检(POST)程序来检查路由器的各个组件,然后路由器把JUNOS软件的拷贝加载到内存里.JUNOS软件启动顺序如下图:



路由器首先检查可移动存储器,如果该位置里存在JUNOS软件的拷贝,路由器就把它加载到内存里.这样防止路由器上已经存在的文件和文件系统被擦除的不安全性,这种启动进程类型把路由器恢复到出厂设置并只适用于灾难性的恢复;如果没有找到可移动存储器,路由器从内部闪存加载JUNOS软件的拷贝,这是一般路由器最正常化的启动进程;如果内部闪存损坏或其中内容不可用,路由器将从硬盘加载JUNOS软件的拷贝并显示如下日志信息:
NUAIKO (ttyp0)
login: user
Password:
--- JUNOS 5.3R1.2 built 2002-04-30 01:40:52 UTC
---
--- NOTICE: System is running on alternate media device (/dev/ad1s1a).
---
user@NUAIKO>

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JUNIPER NETWORKS平台路由表简介

JUNIPER NETWORKS路由器的确上手度不是太高,就连最基本的路由表也是.可能是CISCO的东东看过了,初次看到JUNIPER NETWORKS的路由表,一个字"烦",不过习惯就好

JUNOS软件中路由表的种类:
1.inet.0
2.inet.1
3.inet.2
4.inet.3
5.inet.4
6.inet6.0
7.mpls.0
8.bgp.l3vpn.0
9.bgp.l2vpn.0

Table inet.0
inet.0为IPv4单播路由表:
user@Riesling> show route table inet.0

inet.0: 49 destinations, 49 routes (49 active, 0 holddown, 0 hidden)
+ = Active Route, - = Last Active, * = Both
10.0.8.0/24        *[Direct/0] 00:11:43
                    > via so-0/0/2.900
10.0.8.3/32        *[Local/0] 00:11:43
                     Local
172.16.16.0/21     *[Aggregate/130] 00:36:17
                     Reject
172.16.16.0/24     *[Static/5] 00:06:12
                     Reject
192.168.5.1/32     *[OSPF/10] 00:00:15, metric 1
                    > via so-0/0/2.900
192.168.6.0/24     *[IS-IS/18] 00:24:49, metric 10, tag 2
                    > to 10.0.0.1 via fe-0/0/0.0
192.168.10.0/24    *[BGP/170] 00:06:08, localpref 100
                      AS path: 1 I
                    > to 121.10.0.2 via at-0/1/0.100

Table inet.1
inet.1为IPv4组播路由表,也叫组播转发缓存(multicast forwarding cache):
user@Riesling> show route table inet.1

inet.1: 1 destinations, 1 routes (1 active, 0 holddown, 0 hidden)
+ = Active Route, - = Last Active, * = Both

224.2.2.2,10.10.200.200/32*[PIM/105] 00:01:58
                     Multicast

Table inet.2
inet.2路由表同样用于存储IPv4单播路由表,但该路由表由组播路由协议所使用用于防止路由环路.该过程叫逆向路径转发(Reverse Path Forwarding,RPF)检查:
user@Riesling> show route table inet.2

inet.2: 49 destinations, 49 routes (49 active, 0 holddown, 0 hidden)
+ = Active Route, - = Last Active, * = Both

10.0.8.0/24        *[Direct/0] 00:15:43
                    > via so-0/0/2.900
10.0.8.3/32        *[Local/0] 00:15:43
                     Local
10.0.9.0/24        *[Direct/0] 00:15:43
                    > via so-0/0/1.0
10.0.9.2/32        *[Local/0] 00:15:43
                     Local
10.0.10.0/24       *[Direct/0] 00:15:43
                    > via so-0/0/0.212
10.0.10.1/32       *[Local/0] 00:15:43
                     Local

Table inet.3
inet.3路由表包含了MPLS LSP的出口IP地址:
user@Riesling> show route table inet.3

inet.3: 1 destinations, 1 routes (1 active, 0 holddown, 0 hidden)
+ = Active Route, - = Last Active, * = Both

192.168.96.1/32    *[RSVP/7] 00:05:12, metric 20, metric2 0
                    > via so-0/0/3.0, label-switched-path to-the-egress

Table inet.4
inet.4路由表存储通过组播源发现协议(Multicast Source Discovery Protocol,MSDP)学习到的信息:
user@Riesling> show route table inet.4

inet.4: 1 destinations, 1 routes (1 active, 0 holddown, 0 hidden)
+ = Active Route, - = Last Active, * = Both

224.2.2.2,10.10.201.200/32*[MSDP/175/1] 00:00:45, from 192.168.20.1
                    > to 192.168.28.1 via fe-0/1/3.0

Table inet6.0
inet6.0路由表存储IPv6单播路由:
user@Riesling> show route table inet6.0

inet6.0: 2 destinations, 2 routes (2 active, 0 holddown, 0 hidden)
+ = Active Route, - = Last Active, * = Both

fec0:0:0:2003::/64    *[Direct/0] 00:06:14
                      > via fe-0/0/1.0
fec0:0:0:2003::1/128  *[Local/0] 00:06:14
                        Local via fe-0/0/1.0

Table mpls.0
mpls.0表实际上不是路由表,而是一张交换(switching)表,存储MPLS标签信息:
user@Riesling> show route table mpls.0

mpls.0: 3 destinations, 3 routes (3 active, 0 holddown, 0 hidden)
+ = Active Route, - = Last Active, * = Both

0                  *[MPLS/0] 00:06:40, metric 1
                     Receive
1                  *[MPLS/0] 00:06:40, metric 1
                     Receive
100000             *[RSVP/7] 00:06:18, metric 1
                    > via so-0/0/1.0, label-switched-path to-the-egress

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Table bgp.l3vpn.0
bgp.l3vpn.0路由表存储层3VPN(L3VPN)的路由信息:
user@Riesling> show route table bgp.l3vpn.0

bgp.l3vpn.0: 13 destinations, 13 routes (13 active, 0 holddown, 0 hidden)
+ = Active Route, - = Last Active, * = Both

192.168.16.1:1:172.20.0.0/24
                   *[BGP/170] 14:28:30, localpref 100, from 192.168.5.1
                      AS path: 65000 I
                    > to 10.0.0.2 via fe-0/0/0.0, label-switched-path LSP
192.168.16.1:1:172.20.1.0/24
                   *[BGP/170] 14:28:30, localpref 100, from 192.168.5.1
                      AS path: 65000 I
                    > to 10.0.0.2 via fe-0/0/0.0, label-switched-path LSP
192.168.16.1:1:172.20.2.0/24
                   *[BGP/170] 14:28:30, localpref 100, from 192.168.5.1
                      AS path: 65000 I
                    > to 10.0.0.2 via fe-0/0/0.0, label-switched-path LSP

Table bgp.l2vpn.0
bgp.l2vpn.0路由表存储层2VPN(L2VPN)的路由信息:
user@Riesling> show route table bgp.l2vpn.0
bgp.l2vpn.0: 1 destinations, 1 routes (1 active, 0 holddown, 0 hidden)
+ = Active Route, - = Last Active, * = Both

192.168.24.1:1:4:1/96
                   *[BGP/170] 01:08:58, localpref 100, from 192.168.24.1
                      AS path: I
                    > to 10.0.16.2 via fe-0/0/1.0, label-switched-path LSP
Preference Values
JUNOS软件里,优先级值的范围是从0到4,294,967,295(232 -1):

源或协议名
含义
优先级

Direct
接口的子网地址
0

Local
直连接口的主机地址
0

Static
静态路由
5

RSVP
资源预留协议
7

LDP
标签分发协议
9

OSPF Internal
OSPF内部路由
10

IS-IS Level-1 Internal
IS-IS层1内部路由
15

IS-IS Level-2 Internal
IS-IS层2内部路由
18

RIP
路由信息协议
100

PIM
协议独立组播
105

Aggregate
聚合路由和生成路由
130

OSPF External
OSPF外部路由
150

IS-IS Level-1 External
IS-IS层1外部路由
160

IS-IS Level-2 External
IS-IS层2外部路由
165

BGP
边际网关协议
170

MSDP
组播源发现协议
175




JUNIPER NETWORKS平台路由表这种分门别类的方法其实也挺好.学CISCO的时候都知道CISCO有个私有的东西叫管理距离(AD),私有也只是在名称上私有罢了;到了JUNOS,就成了优先级.有意思.

shangwu5201

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