CEF是一種高級的第三層交換技術，它主要是爲高性能、高伸縮性的第三層IP骨幹網交換設計的。爲優化包轉發的路由查找機制，CEF定義了兩個主要部件：轉發信息庫（Forwarding Information base）和鄰接表（Adjacency Table）。
轉發信息庫（FIB）是路由器決定目標交換的查找表，FIB的條目與IP路由表條目之間有一一對應的關係，即FIB是IP路由表中包含的路由信息的一個鏡像。由於FIB包含了所有必需的路由信息，因此就不用再維護路由高速緩存了。當網絡拓撲或路由發生變化時，IP路由表被更新，FIB的內容隨之發生變化。
CEF利用鄰接表提供數據包的MAC層重寫所需的信息。FIB中的每一項都指向鄰接表裏的某個下一跳中繼段。若相鄰節點間能通過數據鏈路層實現相互轉發，則這些節點被列入鄰接表中。
系統一旦發現鄰接關係，就將其寫到鄰接表中，鄰接序列隨時都在生成，每次生成一個鄰接條目，就會爲那個鄰接節點預先計算一個鏈路層頭標信息，並把這個鏈路層頭標信息存儲在鄰接表中，當決定路由時，它就指向下一網絡段及相應的鄰接條目。隨後在對數據包進行CEF交換時，用它來進行封裝。欲查看鄰接表的有關信息，可以使用Cisco IOS的命令：show adjacency/show adjacency detail。當我們查看鄰接表信息時，會發現有以下兩種主要鄰接類型：Host adjacency和Point to Point。Host adjacency類型通常的顯示是一個IP地址，它表示鄰接的下一跳IP地址；Point to Point類型的顯示是“point 2point”，表示這是一條點對點電路。此外還有其他一些特殊類型，如Null adjacency、Glean adjacency等，此外不再贅述。
CEF操作模式
CEF有兩種模式：集中式和分佈式。集中式允許一個路由處理模塊運行特快交換，即FIB和鄰接表駐留在路由處理模塊中，當線路卡不可用或不具備分散CEF交換的功能時，就可使用集中CEF交換模式。
分佈式（一般記作dCEF）允許路由器的多個線路卡（VIP）分別運行特快交換功能，前提是線路是VIP線路卡或GSR線路卡。中央路由處理器完成系統管理/路由選擇和轉發表計算等功能，並把CEF表分佈到單個線路卡；每個線路卡維護着一個FIB和鄰接表的相同的拷貝。線路卡在端口適配器之間執行快速轉發，這樣，交換操作就無需路由交換模塊的參與了。DCEF採用一種“內部過程通信”機制來保證路由處理器和接口卡之間FIB和鄰接表的同步。
Cisco 12000系列路由器只運行dCEF模式，由線路卡執行交換功能。在其它路由器中，可以在同一個路由器中混合使用各種類型的接口卡，如果一個不支持CEF的接口卡收到數據包後，將把數據包轉發到路由處理器來進行處理，或把該數據包轉發到下一個網絡段處理。
CEF在路由器上是全局激活的，但可在每個接口（或VIP的底板）上啓用/禁用CEF；CEF和快速交換模式也可同時運行，但不推薦這樣使用，因爲會佔用大量的系統維護資源。
與快速交換相似，CEF也使用自己建立的數據結構（而不是路由表）來執行交換操作。快速交換通過生成並查找路由高速緩存交換數據包，該路由高速緩存交換數據包，該路收高速緩存的條目（包括目的IP地址，輸出接口，MAC地址頭信息等）是在第一個數據包到來時，對整個路由表執行最長匹配查找算法獲得下一跳IP地址，然後查找ARP緩存獲得第二層的MAC地址信息，並寫入路由高速緩存，之後的數據包則根據已經生成的高速緩存的條目直接重寫MAC頭信息完成交換操作。
CEF通過FIB和鄰接表對數據包進行交換，但FIB和鄰接表是在數據包到來以前，由CPU根據路由表生成並定時更新的，因此到達路由器的第一個數據包也無須執行查找路由表的過程，直接由FIB和鄰接表獲得新的MAC頭信和盧，就可進行交換了，對於擁有大容量路由表的路由器來說，這種預先建立交換查找條目的方式能夠有效地提高交換性能。
CEF功能概述
Cisco快速轉發（CEF）是一個高級三層交換技術。CEF交換可以優化帶有大規模的、動態數據流的網絡（例如：Internet、具有增強的基於Web應用的網絡或者交互式的業務）的性能和可擴展性。
CEF的優點：
CEF具有以下優點：
● 改善網絡性能――CEF和典型的快速交換路由相比較，CEF可以使用較少的內存容量來實現數據包的轉發。這樣可以使得更多的處理器資源用於第三層的服務，比如服務質量（QoS）和加密功能等。
● 提高網絡的可擴展性――當啓用分散式CEF（dCEF）模式時，CEF的每個線路卡上維護着一個與轉發信息庫（FIB）和鄰接表相同的拷貝，它能獨自提供完全的交換能力。
● 提高網絡的收縮性――在大規模的動態網絡中，CEF能提供了一種具有更好的可靠性和穩定性的交換。在動態網絡中，路由的改變會導致快速交換高速緩存條目頻繁地失效。這些變化可能導制：數據要通過路由表進行過程交換，而不是通過路由高速緩存進行快速交換。CEF的轉發信息庫（FIB）中包含所有路由表中存在的路由，換句話說：FIB維護着一個IP路由表中包含的轉發信息的鏡像，因此CEF免去了維護路由高速緩存、採用快速交換和過程交換相互轉換的過程。 CEF比典型的高速緩存技術更能有效地交換數據流。
CEF的術語表
Cisco快速轉發（CEF）――CEF是一種第三層交換技術，CEF有兩種模式：集中模式和分佈模式，集中模式允許一個路由處理器執行快速轉發。
分佈式CEF（dCEF）――分佈式CEF允許路由器的多個線路卡在端口適配器間分別運行快速轉發。
轉發數據庫（FIB）――CEF的一個組件。它是路由器決定目標交換的查找表，是一個包含IP路由表中轉發信息的鏡像。
千兆交換路由器（GSR）――思科12000系列路由器。
線路卡――Cisco產品線中廣泛應用的接口處理器的總稱，例如：VIP就是7500系列路由器中的一種線路卡。
前綴――可以指出IP地址中的網絡地址部分，它是IP地址和子網掩碼的組合。子網掩碼可以指出IP地址中有多少比特是網絡比特。前綴的格式是：IP地址/子網掩碼。例如：10.0.0.0/16意味着IP地址中的前面16比特被標記了，它可以過濾出網絡地址和主機地址，此例中網絡地址是10.0。
路由模塊/處理器（route processor）――Cisco7000或者Cisco7500路由器上路由處理模塊的總稱。
路由模塊/處理器（RP）――Cisco7000系列路由器上的路由處理模塊，它包含CPU、系統軟件和路由器中的大部分內存組件。
路由交換模塊/處理器（RSP）――Cisco7500系列路由器中結合路由模塊（RP）和交換模塊（SP）功能的模塊。交換模塊（SP）在Cisco7000系列路由器中扮演管理所有數據總線活動的管理員的角色。
通用接口模塊（VIP）――Cisco7000和7500系列路由器使用的接口卡。VIP可以提供多層交換和CiscoIOS軟件的運行。最新的版本是VIP和VIP2。
模塊通訊（IPC）――這是一種機制，它可以確保在使用分散CEF模式時，RSP和線路卡的轉發數據庫（FIB）和鄰接表信息同步。
使用CEF必須滿足的條件
當您在網絡中使用CEF時，請先考慮以下項目：
● 加載當前完整的Internet路由信息的平臺所需的最小內存（推薦）：
－ 集中路由模塊上需要128MB
－ 每個線路卡上需要64MB
● CEF不能在一個線路卡上和VIP－分佈式快速交換同時運行。
● 缺省情況下，如果Cisco IOS軟件在交換數據報時遇到CEF不支持的功能和封裝類型，它將採用其他交換方法（如最優交換、快速交換、過程交換）。
● 當前CEF不支持以下功能：