第11章:网络性能考虑:IPv4和IPv6共存

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IPv6的转发性能是线速率低于IMIX平均数据包大小。另一方面，这种类型的中程路由器即使启用了访问控制列表(access control list, acl)等高级功能，也能保持高转发性能。对于市场上可用的中档硬件平台来说，情况并不总是这样。表11-3显示了acl对具有NPE-G1处理器的Cisco 7200路由器性能的影响。使用了单向流量，并在ingress接口上启用了100个acl。中以图形方式表示数据图把。

表11-3 Cisco 7200 NPE-G1在2千兆以太网接口之间的性能，单向，有或没有acl

图把

带或不带acl的IPv6转发性能(思科7206)

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注意:如果评估路由器的角色涉及广泛使用高级特性(如acl)，那么评估这些特性对其转发性能的影响是很重要的。

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注意:在IPv6的情况下，运行高级功能时的路由器性能特别重要。过渡机制，如IPv6在IPv4隧道上正在下降，因此在这种情况下评估路由器的性能是重要的。在这种情况下，软件平台很好地定位了，因为包交换是在软件中为本地和隧道IPv6流量完成的。通过IPv4隧道实现IPv6的硬件辅助通常是不可用的。

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当一个中档平台被定位为聚合角色时，集中式的软件转发设计可能会因为涉及的大量接口而受到挑战。然而，在分布式架构中，当接口被添加到系统中时，转发性能呈线性增长。利用分布式Cisco Express Forwarding (dCEF)功能的Cisco 7500就是这样一个例子。表11-4显示了该路由器OC-3接口的转发性能测量的一个例子。图11:6也显示了这个数据。

表11-4 Cisco 7500 RSP4或RSP8 + VIP4-80 POSIP OC-3，双向，无ACL

图11:6

一个中程路由器(Cisco 7500 - OC3)的IPv4和IPv6转发性能的例子。

在高端路由器中，更高的性能需求通常使得硬件转发辅助成为必要。

高端路由器

为了更接近网络的核心，路由器需要支持多种高速接口，如千兆以太网、10千兆以太网、OC-48、OC-192和OC-768。为了保持线路速率转发，路由器不能再依赖cpu;硬件辅助是必要的。为了举例说明在高端路由器上的这种需求，表11-5描述了针对不同交换路径的Cisco Catalyst 6500系列交换机和Cisco 7600系列路由器的性能差异。

表11-5催化剂6500 / Cisco 7600上不同切换路径的性能

这些数据清楚地显示了通过硬件辅助实现的性能增强。表11-6显示了另一种高端思科路由器在硬件上执行IPv6转发的实际性能数字。

表11-6 Cisco 12000 Engine 3 POSIP OC-48 HDLC封装CRC32，双向，无ACL

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注意:参考Cisco文档来识别支持IPv6硬件转发的路由器和路由器行卡。

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图11-7说明了该方法在硬件上实现后，在低数据包大小下的转发性能得到了改善。硬件转发的另一个优势是IPv4和IPv6流量不会竞争处理器资源。启用IPv6不会影响现有IPv4流量的转发。

图11-7

高端路由器(Cisco 12000 - OC48)的IPv4和IPv6转发性能示例

思科CRS-1是其核心路由器的旗舰产品，它代表了通过先进的硬件转发设计实现高性能的最引人注目的例子。欧洲高级网络测试中心的独立研究表明，在启用或不启用高级功能的情况下，它可以通过OC-768 (40 Gbps)接口以线路速率转发IPv4和IPv6流量。单底盘配置的系统吞吐量是640 Gbps，而多底盘配置的系统吞吐量是1.28兆位/秒。它还实现了这些速度的线路速率的流量混合(85%的IPv4, 15%的IPv6)。

6 pe转发性能

6PE和6VPE是部署IPv6的关键迁移选项。有关这些技术的详细信息，请参阅第3章“提供IPv6单播服务”和第7章“VPN IPv6架构和服务”中的“IPv6超过6PE”部分。通过6PE环境的IPv6转发性能是权衡某种部署策略时的一个重要因素。启用多协议标签交换(MPLS)的核心具有高的转发性能，接近线路速率，与数据包的IP版本无关。因此，它是由PE路由器，以避免减少在6PE部署IPv6的端到端转发性能。

在6PE和6VPE情况下，转发性能存在一定程度的不对称。当流量从IPv6端流向MPLS核心(路由器执行标签强制)，当它在相反方向流动(路由器执行标签配置)时，路由器将显示某种性能。因此，简单的双向流量测试并不能完全揭示问题，因为转发性能的结果是由每个单独方向上的最低性能所决定的。在这种情况下，正确的测试方法是使用单向流并分别分析每个方向。

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注意:在评估通过IPv6隧道的转发性能时，应该采用相同的方法。

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表11-7列出了Cisco 12000的OC-48 ISE卡的6PE转发性能数据。转发在此平台上是硬件辅助的。在“标签拼装”方向上的性能决定了路径上的总体性能。在思科6PE的实现中，不同的标签通常与每个前缀相关联，因此在egress 6PE上不执行IPv6查找。因此，在“标签配置”方向上的预期性能是通常的MPLS性能(此卡上的线路速率)。中以图形方式表示此转发数据图11 - 8。

表11-7使用OC-48 Engine 3 Linecard的Cisco 12000单向6PE流量

图11 - 8

标签粘贴和标签处置方向的6PE转发性能(Cisco 12000 - OC48)

对于大多数(和相关的)数据包大小，6PE的转发性能接近线速率。类似的高性能也可用于软件交换平台，这就使得6PE解决方案可以用于大规模的高性能部署。

IPv6路由器性能评估检查表

目前，与IPv4相比，IPv6网络规模较小，IPv6流量很可能只是现有IPv4流量的一小部分。由于这些原因，运营商会倾向于关注IPv6性能对IPv4服务收入产生的影响。随着焦点转向大规模部署，路由器IPv6性能成为网络规划和设计中的一个重要因素。

这一章强调了路由器性能的相关方面，同时也说明了在选择路由器时保持平衡其他因素的重要性，比如特性丰富度和成本。讨论了IPv6协议特性对路由器性能的影响。本章为路由器IPv6性能的实际和客观的评估方法提供了指南。从实际的角度来看，当评估路由器的IPv6性能时，这些信息可以总结在主要项目的检查表中被验证。表11-8显示了这个列表。

表11-8 IPv6路由器性能评估检查表

本章还指出，今天的路由器和第3层交换机已经准备好支持大规模、高性能IPv6网络。他们提供在与大多数应用程序相关的数据包大小范围内的IPv6流量的行速率转发。在针对整个市场范围的各种设计的平台的情况下，所提供的数据支持这一说法。IPv6路由器性能满足IPv4设定的高标准。

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