switching is the process of mapping layer 2 to layer 3 addresses and forwarding to a destination interface.

switching mode 有很多種，每種模式都有其特別的針對(duì)性，理解它們的不同對(duì)于我們合理的應(yīng)用有著非常重要的意義。另外還有些QOS和Security技術(shù)需要特定的Switching mode.具體分析如下：

1 Process Switching（進(jìn)程交換）

這是一種最基本的交換模式，在這種模式下，一條數(shù)據(jù)流（flow）中的第一個(gè)包（packet）將被置入系統(tǒng)緩存（system buffer）。其目的地址將會(huì)拿到路由表中去查詢比對(duì)，路由器的處理器（CPU or Processer）同時(shí)將進(jìn)行CRC校驗(yàn)，檢查包是否正確。然后數(shù)據(jù)包的二層MAC地址將會(huì)被重寫，替換為下一跳接口的MAC地址。

這樣的過程將會(huì)繼續(xù)，對(duì)這條數(shù)據(jù)流（flow）中的第2個(gè)、第3個(gè)數(shù)據(jù)包……相同的操作，包括查詢路由表、重寫MAC地址，CRC校驗(yàn)等。

這種方式無(wú)疑是延遲最大的，因?yàn)樗�要利用system buffer以及processor去處理每個(gè)收到的包。但是我們?nèi)匀挥袡C(jī)會(huì)使用這種交換方式，比如在進(jìn)行基于每個(gè)包的負(fù)載分擔(dān)時(shí)，或是debug ip packet時(shí)。

提了這么多，如何打開process switching？因?yàn)槟�認(rèn)情況下，思科路由器會(huì)啟用fast switching或optimum switching或是cef switching，而不是process switching，所以我們只能通過：no ip route-cache來禁用fast switching，這在另一種意義上正是開啟process switching.

2 Fash Switching

快速交換要優(yōu)于process switching，它采用了route cache（路由緩存）來存儲(chǔ)關(guān)于某條數(shù)據(jù)流（flow）的特定信息，當(dāng)然會(huì)包括諸如目的MAC地址，目的接口等內(nèi)容。這時(shí)我們只需要對(duì)一條數(shù)據(jù)流 （flow）中的第一個(gè)包做process switching，并把信息存入cache，所有后續(xù)數(shù)據(jù)包，可以不必再中斷system processor去執(zhí)行查詢等操作，直接從cache中提取目的接口，目的MAC地址等，這樣大大加速了包轉(zhuǎn)發(fā)速度。

fast switching在某些資料上可能被稱為route-cache switching

思科1600、1700、2500、2600系列路由器的ethernet、fast ethernet、serial接口默認(rèn)采用的就是fast switching.

我們可以用ip route-cache命令，在接口上啟用fast switching

show ip cache來檢查fast switching的相關(guān)信息。

3 Optimum and Distributed Switching

這兩種交換模式，從原理上來講都與fast switching極為相似，比如optimum switching其實(shí)采用了一種經(jīng)過優(yōu)化的交換緩存（optimumed switching cache），它的速度要較平常cache要快。

distributed switching mode需要使用Versatile Interface Card這種硬件卡，又稱VIP card.它會(huì)自已保存一份route cache，這樣在查詢時(shí)就不必要等待使用共享的系統(tǒng)緩存了（shared system buffer），無(wú)論相對(duì)于fast switching還是optimum switching來講，都是比較快的。

這兩種模式一般只在思科高端設(shè)備上有所應(yīng)用，比如7200系列路由器。或者12000系列路由器。

命令：ip route-cache optimum show ip cache optimum

4 Netflow switching

這種模式是最值得參考的，它完全基于其它switching mode，重點(diǎn)在于對(duì)流經(jīng)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行計(jì)費(fèi)、監(jiān)控、網(wǎng)管。但不得不提的是，這種模式因?yàn)橐惨�存�?chǔ)相關(guān)信息，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，大致65536條數(shù)據(jù)流（flow）會(huì)耗費(fèi)4MB的system buffer.

相關(guān)命令：

ip route-cache flow

show ip cache flow

ip flow-export  將NETFLOW審計(jì)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到指定設(shè)備。

5 Cisco Express Forwarding

思科CEF是最為高效的一種三層協(xié)議，很多人容易對(duì)CEF產(chǎn)生誤解，所以我們?nèi)匀灰�說明它的來原。

CEF采用了基于硬件的平臺(tái)，它不僅僅是將數(shù)據(jù)都存入system buffer，而是將整個(gè)路由表、拓?fù)浔恚�以及所有的下一跳地址、MAC地址全部進(jìn)行"預(yù)存"，只要路由表、拓?fù)浔碇写嬖诘臈l目，無(wú)論是否有數(shù)據(jù)請(qǐng)求發(fā)往其目的地址，都會(huì)提前預(yù)讀取，預(yù)設(shè)置緩存。這樣，當(dāng)有新的數(shù)據(jù)請(qǐng)求發(fā)送時(shí)，就不需要CPU去查詢目的接口，目的MAC地址等等信息，而是直接從緩存中讀取，從而使轉(zhuǎn)發(fā)速度得以大大提高。

相關(guān)命令：ip route-cache cef

show ip cef

show ip cef detail