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今天发一篇五年前的文章，不调单板。对以太网和交换片的较多理解，对系统级的优化。
大部分的网络设备，都由多种单板组成，类似刀片服务器产品。一片单板基本上是一个独立的系统，能够处理不同的业务。有些单板的业务流要直接对外，其带的IP/MAC地址要直接发送到业务网络或者公网中。如图1，该设备由四个单板组成，一个主控单板MPU，三个业务单板FXS。每个FXS要对外收发数据报文，那么每个业务单板要配置不同的IP和MAC地址
（图1）
图2是每个业务单板FXS的IP和MAC地址都对外，主控板不参与业务单板的IP/MAC替换，这是传统的做法。
（图2）
- 随着业务单板的增加，所需要的IP和MAC地址会大量增加，对业务配置和网络规划带来了挑战，也增大了维护的难度。如果能够一个设备，只需要配置一个对外的IP和MAC地址，将大大简化产品的使用和维护难度。要实现这个功能，一般由设备的主控单板来对业务单板的报文进行IP和MAC地址替换，将业务单板的源IP和源MAC地址替换成设备对外的IP和MAC地址。
S1，软件从网口收到业务单板发来的报文；
S2，将报文中的源IP替换成自己对外的IP；
S3，将报文中的源MAC替换成自己对外的MAC；
S4，将报文发送到外部网络
主控板CPU对每个报文进行处理，随着业务流量的增大，主控CPU的负荷大大增加，甚至可能处理不过来而丢包，常见的做法上用iptables等第三方软件进行网络地址转换（NAT），图3所示。
（图3）
本文提出一种基于三层交换芯片，能迅速收敛IP和MAC地址，同时业务报文不经过设备主控板CPU，不增加主控板CPU负荷的方法。
（图4）
如上图4所示，交换芯片BCM 53347为一款三层交换芯片。其中，P1~P3接FXS单板网口，P0接主控板网口，P4接对外网口RJ45。
FXS1~FXS3每个单板的对外网口ETH0，配置带VLAN TAG的子接口。FXS1的VLAN=100，FXS2的VLAN=200，FXS3的VLAN=300。同时配置每个FXS子接口的IP地址为主控板对外的IP 10.8.8.1，MAC地址也配置成主控板对外的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与每个FXS之间的内部通讯，IP和MAC地址不会对外。
关键配置P4端口发送属性
对于P0/P1/P2/P3内部交换过来报文，剥离VLAN TAG并且发送到外部网络。那么FXS1, FXS2, FXS3的报文源IP/MAC地址都变成10.8.8.1/MAC0，与主控板对外的MAC一致，如图5
端口P4的接收转发属性配置
从P4外部网络进来的报文，只有特定的RTP业务流才能转发到FXS1 - FXS3，其他协议的报文全部转发给主控板MPU。RTP报文上属于UDP协议族，其自带UDP端口号，规定FXS1所属的UDP端口号10000 - 12000，FXS2的UDP端口号范围12001 - 14000，FXS3的UDP端口号范围14001 - 16000。P4端口检测到从外部网络接收的报文，如果是UDP报文，并且判断端口号范围，来确定报文转发到P1 - P3哪个端。转发给P1端口报文增加VLAN为100的tag，转发给P1端口报文增加VLAN为200的tag，转发给P3端口报文增加VLAN为300的tag。这样不同的FXS就可以成功接收外部RTP报文。如图6
主控板MPU与每个FXS单板之间采用私有IP通讯。如果FXS要对外发送报文，必须知道目的IP所对应的MAC地址，一般这是由ARP协议来实现。但是P4端口只能转发UDP RTP报文给FXS，所以FXS发出去的ARP报文，是收不到ARP响应的。这样，FXS发送私有命令给MPU，让MPU发送ARP到外部网络，获取MAC成功后，MPU将MAC地址通过私有协议发送给FXS。如图7
（图5）
（图6）
（图7）
)
