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今天發一篇五年前的文章，不調單板。對以太網和交換片的較多理解，對系統級的優化。
大部分的網絡設備，都由多種單板組成，類似刀片服務器產品。一片單板基本上是一個獨立的系統，能夠處理不同的業務。有些單板的業務流要直接對外，其帶的IP/MAC地址要直接發送到業務網絡或者公網中。如圖1，該設備由四個單板組成，一個主控單板MPU，三個業務單板FXS。每個FXS要對外收發數據報文，那么每個業務單板要配置不同的IP和MAC地址
（圖1）
圖2是每個業務單板FXS的IP和MAC地址都對外，主控板不參與業務單板的IP/MAC替換，這是傳統的做法。
（圖2）
- 隨著業務單板的增加，所需要的IP和MAC地址會大量增加，對業務配置和網絡規劃帶來了挑戰，也增大了維護的難度。如果能夠一個設備，只需要配置一個對外的IP和MAC地址，將大大簡化產品的使用和維護難度。要實現這個功能，一般由設備的主控單板來對業務單板的報文進行IP和MAC地址替換，將業務單板的源IP和源MAC地址替換成設備對外的IP和MAC地址。
S1，軟件從網口收到業務單板發來的報文；
S2，將報文中的源IP替換成自己對外的IP；
S3，將報文中的源MAC替換成自己對外的MAC；
S4，將報文發送到外部網絡
主控板CPU對每個報文進行處理，隨著業務流量的增大，主控CPU的負荷大大增加，甚至可能處理不過來而丟包，常見的做法上用iptables等第三方軟件進行網絡地址轉換（NAT），圖3所示。
（圖3）
本文提出一種基于三層交換芯片，能迅速收斂IP和MAC地址，同時業務報文不經過設備主控板CPU，不增加主控板CPU負荷的方法。
（圖4）
如上圖4所示，交換芯片BCM 53347為一款三層交換芯片。其中，P1~P3接FXS單板網口，P0接主控板網口，P4接對外網口RJ45。
FXS1~FXS3每個單板的對外網口ETH0，配置帶VLAN TAG的子接口。FXS1的VLAN=100，FXS2的VLAN=200，FXS3的VLAN=300。同時配置每個FXS子接口的IP地址為主控板對外的IP 10.8.8.1，MAC地址也配置成主控板對外的MAC地址MAC0。
配置BCM53348 P1支持VLAN TAG 100/1000， P2支持VLAN TAG 200/1000， P3支持 VLAN TAG 300/1000。
新增FXS1子接口 eth0.1000 192.168.1.1 私有MAC1
新增FXS2子接口 eth0.1000 192.168.1.2 私有MAC2
新增FXS3子接口 eth0.1000 192.168.1.3 私有MAC3
新增MPU子接口 eth0.1000 192.168.1.254 私有MAC0
以上私有IP用于主控板MPU與每個FXS之間的內部通訊，IP和MAC地址不會對外。
關鍵配置P4端口發送屬性
對于P0/P1/P2/P3內部交換過來報文，剝離VLAN TAG并且發送到外部網絡。那么FXS1, FXS2, FXS3的報文源IP/MAC地址都變成10.8.8.1/MAC0，與主控板對外的MAC一致，如圖5
端口P4的接收轉發屬性配置
從P4外部網絡進來的報文，只有特定的RTP業務流才能轉發到FXS1 - FXS3，其他協議的報文全部轉發給主控板MPU。RTP報文上屬于UDP協議族，其自帶UDP端口號，規定FXS1所屬的UDP端口號10000 - 12000，FXS2的UDP端口號范圍12001 - 14000，FXS3的UDP端口號范圍14001 - 16000。P4端口檢測到從外部網絡接收的報文，如果是UDP報文，并且判斷端口號范圍，來確定報文轉發到P1 - P3哪個端。轉發給P1端口報文增加VLAN為100的tag，轉發給P1端口報文增加VLAN為200的tag，轉發給P3端口報文增加VLAN為300的tag。這樣不同的FXS就可以成功接收外部RTP報文。如圖6
主控板MPU與每個FXS單板之間采用私有IP通訊。如果FXS要對外發送報文，必須知道目的IP所對應的MAC地址，一般這是由ARP協議來實現。但是P4端口只能轉發UDP RTP報文給FXS，所以FXS發出去的ARP報文，是收不到ARP響應的。這樣，FXS發送私有命令給MPU，讓MPU發送ARP到外部網絡，獲取MAC成功后，MPU將MAC地址通過私有協議發送給FXS。如圖7
（圖5）
（圖6）
（圖7）
)
