网络设备的数据平面和控制平面
文章目录
- 概述
- 数据平面
- 定义
- 主要功能
- 关键技术
- 示例
- 控制平面
- 定义
- 主要功能
- 关键技术
- 示例
- 数据平面与控制平面的关系
概述
数据平面和控制平面是网络设备（如路由器、交换机）中两个核心的功能模块，它们分别负责不同的任务，共同协作以实现网络的高效运行
数据平面
定义
数据平面（也称为转发平面，Forwarding Plane）负责实际的数据包处理和转发。它是网络设备中处理用户流量的部分，主要任务是根据控制平面提供的规则和策略，将数据包从输入接口转发到正确的输出接口。
主要功能
| 功能 | 描述 |
|---|---|
| 数据包转发 | 根据路由表、转发表或标签交换表，将数据包从输入接口转发到输出接口 |
| 数据包处理 | 对数据包进行封装、解封装、修改（如修改TTL、MAC地址等） |
| 流量过滤 | 根据ACL（访问控制列表）或防火墙规则，过滤或丢弃不符合条件的数据包 |
| QoS（服务质量）处理 | 根据优先级标记（如DSCP、802.1p）对数据包进行分类、排队和调度 |
| 负载均衡 | 在多条路径之间分配流量，以优化网络资源利用率 |
关键技术
| 功能 | 描述 |
|---|---|
| 路由表查找 | 根据目标IP地址查找下一跳 |
| 标签交换 | 在MPLS网络中，根据标签转发数据包 |
| 硬件加速 | 使用ASIC（专用集成电路）或NPU（网络处理器）提高转发性能 |
示例
当一台路由器收到一个IP数据包时，数据平面会根据路由表查找目标IP地址，并将数据包转发到正确的接口。
在MPLS网络中，数据平面根据标签交换表（LFIB）转发数据包。
控制平面
定义
控制平面负责网络设备的管理和控制，主要任务是生成和维护路由表、转发表、标签交换表等，为数据平面提供转发规则。控制平面是网络设备的大脑，决定了数据平面的行为。
主要功能
| 功能 | 描述 |
|---|---|
| 路由协议运行 | 运行OSPF、BGP、IS - IS等路由协议，计算最佳路径并生成路由表 |
| 标签分发 | 在MPLS网络中，运行LDP、RSVP - TE等协议，分发标签并生成标签交换表 |
| 拓扑发现 | 通过协议（如LLDP、CDP）发现网络拓扑和设备信息 |
| 策略管理 | 配置和管理路由策略、ACL、QoS策略等 |
| 故障检测与恢复 | 通过BFD、ARP等机制检测网络故障，并触发路由收敛或路径切换 |
关键技术
| 类别 | 协议 |
|---|---|
| 路由协议 | BGP、OSPF、IS - IS |
| 标签分发协议 | LDP、RSVP - TE |
| 拓扑发现协议 | LLDP、CDP |
| 控制平面保护 | CoPP（Control Plane Policing），防止控制平面过载 |
示例
当网络拓扑发生变化时，控制平面通过OSPF协议重新计算路由，并更新路由表。
在MPLS网络中，控制平面通过LDP协议分发标签，并生成标签交换表。
数据平面与控制平面的关系
控制平面为数据平面提供规则
数据平面执行控制平面的决策