Cisco CEF

Cisco Express Forwarding är switchingteknik som är framtagen för att öka prestandan på Ciscos routrar och L3-switchar. I tidernas begynnelse fanns endast process switching, då behövde varenda paket kollas upp i routingtabellen vart det skulle. L2-information för next-hop (som finns i en annan tabell) behövde också tas fram. Ibland krävs rekursiva iterationer av lookupen för att identifiera rätt next-hop och egress interface. Detta kan vara väldigt intensivt för CPU så en variant med cachefunktion utvecklades. Med fast switching behandlas det första paket på samma sätt som med process switching men resultatet av lookupen sparas i en route cache, designad för att vara snabb. Den innehåller destination IP, next-hop information och L2 information till framen som ska skickas. Route once, forward many times. Den stora nackdelen är att om det kommer in många nya paket blir det ändå tungt för CPU och entries i cachen timear ut ganska fort för annars skulle cachen kunna gå full och allt skulle bli process switched igen. CEF löser detta genom att proaktivt lägga entries i en cache som programmeras på ASIC. Routing-information från Routing Information Base (RIB), Route Processor (RP) och line card (LC) databases används för express forwarding. CEF har även möjlighet att göra rekursiva uppslag i RIB, dvs när primary path går ner kan next longest matching path användas, detta är användbart om next-hop finns multipla hopp bort och det går att nå via flera vägar. I nyare IOS:er finns det inte stöd för unicast fast switching. When IPv6 routing is enabled, CEFv6 is automatically enabled.

show cef state

FIB

CEF har två nyckelkomponenter, FIB och Adjacency. L2 address resolution tas direkt från CEF med ip cef optimize neighbor resolution, det är på default.

show ip cef
show ipv6 cef
clear cef table ipv4

Adjacency

show adjacency

Kolla en specifik route

show ip cef exact-route source destination
show ip cef exact-route 10.0.0.5 172.16.1.2

Consistency

test cef table consistency
show cef table consistency-check 

Load Sharing

Per-destination load balancing används default. Ett problem med att alla använder samma metod för att välja väg uppstår när hash algoritmen på flera noder väljer en viss väg och redundanta vägar därmed inte används, detta kallas CEF polarization. För att undvika detta använder numera CEF default en algoritm som väljer ett slumpat Universal ID som sedan används som seed för hashen.

ip cef load-sharing algorithm
 include-ports  Algorithm that includes layer 4 ports
 original       Original algorithm
 tunnel         Algorithm for use in tunnel only environments
 universal      Algorithm for use in most environments

Interface

CEF

ip cef
show ip interface | i protocol|CEF

Fast-switched

int gi1
 no ip route-cache cef

Process-switched

int gi1
 no ip route-cache

Debug

debug ip packet detail

För detta krävs att CEF stängs av, no ip route-cache

dCEF

Med Distributed CEF så har alla line cards egna kopior av FIB och adjacency table, på så sätt kan de göra express forwarding själva och behöver inte fråga main processor.

show cef linecard