以下文章來源于網絡工程師筆記 ，作者網工阿成
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來自公眾號：網絡工程師筆記前言
在一個網絡中，最常見的網絡設備就是交換機、路由器、防火墻（如下圖）。
那么這些網絡設備是如何工作的，如何處理數據報文的呢？今天我們就以交換機、路由器為例，給大家介紹下。
網絡設備介紹
1、框式網絡設備
如下圖所示，是華為的一款框式交換機 S12708。
這款交換機的硬件滿配組成如下：2個主控板、4個交換網板、8個接口板卡、2個集中監控板、6個電源模塊、4個風扇模塊等。
那么這些硬件組成的作用是什么呢？
（1）主控板
主控板其實就是設備的“大腦”，對設備進行整體的管理和控制。
主控板提供了整個系統的管理平面和控制平面。
（2）接口板卡
接口板卡就是我們常說的業務板卡，提供豐富的端口類型和端口數量，不同的板卡類型提供的端口數量和端口類型（光口、電口）也不一樣，端口的速率也不一樣（10G/25G/40G/100G等）。
（3）交換網板
交換網板從字面上理解就是用作數據交換的，可以理解成是整個設備的通信總線，業務板之間通信都需要經過交換網板。
例如下圖:不同槽位的接口板卡通信都需要通過交換網板。（這個大家記住，后面講轉發流程會涉及）
2、盒式網絡設備
盒式網絡設備相對于框式設備而言，不具備擴展性，端口數量固定，將各個模塊集成在一起了。但是價格相對框式設備便宜。
3、網絡設備的邏輯平面
網絡設備從邏輯上可以分為：控制平面、數據平面、監控平面；
（1）控制平面：用于控制和管理所有網絡協議的運行。控制平面由設備的主控板和業務板卡中的管理單元組成。
例如:交換機是基于mac地址表轉發的，那么這個表項就是控制平面干的活；路由器是基于路由表轉發的，那么這個表項就是控制平面干的活；
（2）數據平面：實現各個業務模塊之間的業務交換功能。
轉發平面有接口板和交換網板組成。
其實網絡設備簡單來看就是接受數據，處理數據，轉發數據。
（3)監控平面：完成系統的運行狀態監控、環境監控、日志和告警信息處理、系統加載、系統升級等功能。
監控平面由主控板、接口板監控單元組成，框式設備還會有集中監控板。
大家都應該通過TE.NET、SSH、SNMP等方式來登錄管理設備，那么這些其實就是和監控管理平面相關的。
網絡設備報文處理流程
1、什么是上行、下行？
上行：設備從LPU接口板收到報文轉發到交換網板的過程；
下行：設備從交換網板發給LPU接口板的過程；
2、什么是協議報文、業務報文？
網絡設備處理的報文可以分為業務報文和協議報文；
（1）業務報文：服務、應用在交互過程中涉及的報文；
設備收到業務報文只會進行轉發，從接口板的一個端口進入之后根據轉發表項從另一個接口轉發出去；
（2）協議報文：
設備收到協議報文（如BGP、OSPF、ARP等協議報文），會上送給控制平面處理；
如ARP報文交由控制層面處理、判斷之后決定是否回應，是否學習ARP報文中的源MAC、源IP。
3、業務報文轉發流程
（1）業務報文從接口板進來后，首先通過PFE（包轉發引擎）對報文進行處理；
A、解封裝：對報文進行解封裝，獲取二層或者三層報文頭信息；
B、查表轉發：如果是二層轉發，就查找MAC地址表，確認報文的出接口；如果是三層轉發，就查找路由表，確認報文的出接口；
如果報文送往交換網板之前，需要進行切片處理，就把報文按一定粒度進行切片，切成固定長度。
（2）入接口板通過數據總線交給交換機網板，交換網板交由下行接口板。
（3）下行接口板對分片后的報文進行重組，并通過PFE（包轉發引擎）對報文進行處理，獲取封裝信息，對報文進行封裝，并通過出接口轉發出去。
硬件轉發：
1、框式設備的業務報文轉發一般不經過主控板CPU，直接由接口板查詢表項進行數據轉發。這種直接由接口板完成數據轉發，沒有主控板參與的轉發方式就是硬件轉發。
2、接口板上的轉發信息（例如：FIB表項）是由主控板根據生成的路由表下發到接口板上的。
4、協議報文轉發流程
（1）設備收到協議報文（ospf、bgp、ARP等）后，需要上送到主控板進行處理。
（2）主控板CPU收到協議報文之后進行相應的處理，如果需要回應報文，則主控板會構造協議報文進行回應。
如收到發往自身的ARP Request、ICMP Echo Request報文，主控板處理之后構造ARP Reply、ICMP Echo Reply進行回應。
