第03章 路由器应用(上)

4）ADSL端口
ADSL端口用于连接ADSL Modem，实现 与远程路由设备的宽带连接。ADSL接口往往 被应用于SOHO（Small Office Home Office， 家居办公）路由器，通常标识为“ADSL”。
5）ISDN BRI端口
ISDN BRI 端口用于连接ISDN线路，实现路 由器与 Internet 或其他远程网络的连接，可实 现128kpbs的通信速率。 ISDN BRI端口采用RJ-45标准。
2. 路由器的结构
路由选择处理机 3——网络层 2——数据链路层 1——物理层
输入端口 1 2 … 输入端口 1 2 3 3 分组处理 转发表 3 路由选择协议 路由表 输出端口 2 … 输出端口 3 2 1 1
路由 选择
分组 转发
交换结构
路由器的转发流程
1）输入端口的物理层把收到的帧交给数据链路层。 2）数据链路层利用FCS域来判断在传输过程中是否产生了错误，如果有错误 发生，就将该帧丢弃。 3）检查帧的目的MAC地址，如果是发往本路由器的帧或者是一个广播/组播 帧，那么就处理该帧。 4）去掉以太网帧的帧头和尾部，提取出IP包，交给网络层。 5）在网络层，利用头部校验和进行验证，如果发现错误，则向源节点返回一 个类型码为12的数据报参数错ICMP报文。 6）将IP报头的TTL域值减1，如果减到了0，就将该包丢弃，向源节点返回一 个类型码为11的超时ICMP报文。 7）重新计算报头校验和。 8）通过比较报头的目的IP地址和路由器的路由表，做出路由选择。
1000Base-T网的RJ-45端口
通常标识为“GE”。支持1000兆的网络连接速度。
这三种RJ-45端口仅就端口本身而言是完全一样的，但端口中对应的 电路结构是不同的，所以也不能随便接。
2）GBIC/SFP插槽
高档路由器往往会提供GBIC/SFP插槽，用 于适应不同的传输介质，借助相应的 GBIC/SFP模块，可以实现千兆网络连接。 SFP插槽是一种新型接口，被广泛应用于 各类新款路由器模块。
3. 路由器的组成
路由器是一台特殊用途的专用计算机，它是专门用来做路由 的，也是由硬件和软件两部分构成。
路由器的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储介质和一些接口所组 成。 路由器的软件主要是指网络操作系统（IOS），路由器正是通过其特 殊的软件功能来完成路由工作的。
路由器和普通计算机的差别也是明显的，路由器没有显示器、 软驱、硬盘、键盘以及多媒体部件，然而它有NVRAM、 Flash部件。
CPU（中央处理器）
与计算机一样，路由器也包含了一个中央处理器 （CPU）。不同系列和型号的路由器，其中的CPU也不尽 相同。 通常在中低端路由器中，CPU负责交换路由信息、生 成路由表、路由表查找以及转发数据包。CPU的能力直接 影响路由器的吞吐量和路由计算能力。 在高端路由器中，通常数据包的转发和查表工作由 ASIC（专用集成电路）芯片完成，CPU只实现路由协议、 交换路由信息以及计算路由。
1）Console端口
Console端口使用配置专用连线直接连接至计算机 的串口，利用终端仿真程序（如Windows下的“超级终 端”）进行路由器本地配置。 路由器的Console端口多为RJ-45端口。如下图所示 就包含了一个Console配置端口。
RS232串口
2）AUX端口
AUX端口为异步端口，主要用于远程配置，也可 用于拔号连接。 AUX端口与Console端口通常同时提供，因为它们 各自的用途不一样。
（1） 按结构划分 （2） 按性能划分 （3） 按网络类型划分
（1） 按结构划分
从结构上分，路由器可分为模块化路由器与非模块化路由器。
模块化路由器是指路由器的接口类型以及部分扩展功能是可以根据用 户的实际需求来配置的路由器。这些路由器在出厂时一般只提供最基 本的路由功能，用户可以根据所要连接的网络类型来选择相应的模块， 增加接口的数量、提供丰富的接口类型，以适应企业不断变化的业务 需求。
1）T1/E1端口
T1和E1用于实现远程网络连接，传输介质 可以用同轴电缆或者光纤。其中，T1是美国标 准，为1.544Mbps；E1是欧洲标准，为 2.048Mbps。我国专线标准一般执行欧洲标准 E1。
2）高速同步串口
在路由器的广域网连接中，应用最多的端口 要算“高速同步串口”（SERIAL）了。 这种同步串口一般要求速率非常高，通过这 种端口所连接的网络的两端都要求实时同步。
（3） 路由器配置接口
路由器没有自己的输入设备，所以，配置时都是通过 专用电缆将计算机的串口与路由器的配置端口进行连 接，在计算机上完成相关配置操作。 路由器的配置端口有两个，分别是“Console”（控制 端口）和“AUX”（辅助端口）。
“Console”通常是用来进行路由器的本地配置（基本 配置）； “AUX”是用于路由器的远程配置连接用的。
（2） 按性能划分
第3章 路由器应用（上）
------- 路 由 器 概 述
路由器概述
1. 路由器的功能 2. 路由器的结构 3. 路由器的组成 4. 路由器的分类 5. Cisco路由器
路由器
思科uBR10012
1. 路由器的功能
路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的 专用计算机，其任务是向不同的网络转发分组。也就是 说，将路由器某个输入端口收到的分组，按照分组要去 的目的地（即目的网络），把该分组从路由器的某个合 适的输出端口转发给下一跳路由器。 下一跳路由器也按照这种方法处理分组，直到该分 组到达终点为止。
（二） 路由器软件概述
（1）路由器操作系统 （2）配置文件
（1）路由器操作系统
网络互连操作系统（Internetworking Operating System，IOS）。 IOS配置通常是通过基于文本的命令行接口 IOS （Command Line Interface，CLI）进行的。
（2）配置文件
如果找到相匹配的路由表条目，就根据匹配路由转发数据包，也就是下一步要做的。 如果没有，就丢弃，向源节点返回一个类型码为3的目的地不可达的ICMP报文。
9）为新的数据链路帧头找到下一跳端口的MAC地址（利用ARP）。 10）根据转发出口，将IP包封装在新的数据链路帧中。 11）从转发出口将帧发送出去。
路由器的主要功能
（1）路由选择 （2）分组转发 （3）拥塞控制 （4）协议转换 （5）网络管理 （6）分片 （7）隔离广播域
路由器的主要功能
（1）路由选择：根据所使用的路由选择协议构造出路由 表，并能随网络拓扑的变化，自动调整路由表。 （2）分组转发：路由器根据路由表把收到的IP数据报从 2 IP 路由器合适的端口转发出去。 （3）拥塞控制：路由器不仅具有缓冲区，还能够进行拥 塞控制。
3）SC/LC光纤端口
路由器的光纤端口类型主要有两种：
SC光纤端口 LC光纤端口
其中，SC光纤端口除了用于实现传统的以太网连接 之外，还被广泛用于FDDI和ATM链路。 光纤端口成对出现，一个端口用于发送数据，另外 一个端口用于接收数据。
（2）广域网接口
路由器不仅能实现局域网之间连接，更重 要的应用还是在于局域网与广域网、广域网与 广域网之间的连接。 但是因为广域网规模大，网络结构比较复 杂，所以也就决定了路由器用于连接广域网的 接口类型比较多。下面介绍几种常见的广域网 接口。
1）RJ-45端口
RJ-45端口是我们最常见的双绞线以太网端口。 根据端口的通信速率不同，RJ-45端口又可分为： 10Base-T网的RJ-45端口
在路由器中通常是标识为“ETH”，支持10兆的网络连接。
100Base-TX网的RJ-45端口
通常标识为“Fast Ethernet”或“FE”，支持100兆的网络连接速度。
路由器接口
路由器具有非常强大的网络连接和路由功能，它可以与 各种各样的不同网络进行物理连接，这就决定了路由器的接 口技术非常复杂。越是高档的路由器其接口种类也就越多， 因此它所能连接的网络类型越多。 路由器的接口主要分为： 局域网接口 广域网接口 配置接口
（1） 局域网接口
通常情况下，路由器提供的局域网接口是 非常丰富的，用户也可以根据本地网络类型选 择相应类型的产品，例如以太网路由器。 以太网中的网络接口类型通常包括双绞线 接口、光纤接口两种。
路由器的主要功能
（4）协议转换：能对网络层及其以下各层的协议进行转 换。 （5）网络管理：路由器负责连接不同的网络，网间分组 都要通过它，在这里对网络中的分组、设备进行监视和管 理是比较方便的。因此，高档路由器都配置了网络管理功 能，以便提高网络的运行效率、可靠性和可维护性。 （6）分片 （7）隔离广播域
WIC-1T、WIC-2T
图1 WIC-1T（单口高 速串口模块）
图2 WIC-2T （双口高速串口模块）
3）异步串口
异步串口（ASYNC）主要是应用于Modem的连 接，如图所示。它主要用于实现远程计算机通过公用 电话网拨入网络。 异步端口并不要求网络的两端保持实时同步，因 此异步端口速率比较低。
通常情况下，中高端路由器均为模块化路由器 通常情况下，中高端路由器均为模块化路由器 均为
低端路由器则多为非模块化路由器，只能提供固定类保护 用户的原有投资。
图 Cisco 2600模块化路由器
图 Cisco SOHO 90固定配置路由器
RAM（内存）
RAM与PC机上的内存相似，提供临时信息的存储，IOS 通过RAM满足其所有的常规存储的需要。 RAM 在逻辑上分为两个部分：
（1）主存储器：包含 IOS 的运行副本，它在启动时从 FLASH 加载到 RAM 中。还包含“运行配置文件”（Running-Config文件）， 该文 件在启动时从 NVRAM加载到 RAM 中。另外还包含路由表、ARP 表 等信息。 （2）共享存储器：用于缓冲区。它是数据分组在排队处理时的临时存 储区。
（一） 路由器硬件组成部分
中央处理单元（Central Processor Unit，CPU） 只读存储器（Read Only Memory，ROM） 内存（Random Access Memory，RAM） 闪存（FLASH Memory） 非易失性内存（Nonvolatile RAM，NVRAM） 接口（INTerface）
ROM（只读存储器）
ROM 保存着路由器的引导或启动程序。负责让路由 器进入正常的工作状态。有些路由器将一套完整的IOS （网络操作系统）保存在ROM中，以便在另一个IOS不能 使用时，作应急之用。 ROM 通常存放在一个或多个芯片上。路由器中的 ROM是可擦写的，所以IOS是可以升级的。
FLASH（闪存）
FLASH可以形象地比作我们常用的PC机的硬盘， 但远没有硬盘的容量大，主要保存IOS软件，维持路由 器的正常工作。 若路由器安装了FLASH，它便是用来引导路由器 的IOS软件的默认位置。 只要FLASH的容量足够大，便可以保存多个IOS 映象文件，以提供多重启动。
NVRAM （非易失性内存）
NVRAM是在断电时保存信息的存储器。 路由器在 NVRAM 中存储路由器配置文件的副本—启动配置文件 （Startup-Config文件）。 当路由器加电启动时，首先寻找和执行的即是该配置， 如果该配置存在，路由器启动后，该配置调入内存后就成了 “运行配置文件”（Running-Config文件），当修改运行配 置文件并执行存储后，运行配置文件就被复制到NVRAM中， 当下次路由器加电后，该配置就会被自动调用。
有两种类型的配置文件：
启动配置文件（Startup-Config文件）：也 称为备份配置文件，被保存在NVRAM中。 运行配置文件（Running-Config文件）：也 称为活动配置文件，驻留在内存中。
4. 路由器的分类
路由器的主要功能和一般应用虽然没有明显区别，但 是为了满足各种应用需求，出现了各式各样的路由器， 无论是价格还是产品性能方面都存在着很大的差异。 路由器的分类标准也不是唯一的，根据不同的划分标 准，可以对路由器做不同的分类。