路由器体系结构
路由器_百度百科
路由器的原理
路由器的作用
路由器的类型
常用路由器名词解释 宽带路由器
模块化路由器
非模块化路由器
虚拟路由器
核心路由器
无线路由器
独臂路由器
路由器的体系结构
路由器的构成 无线网络路由器
2．动态路径表
动态（Dynamic）路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议（Routing
Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。
[编辑本段]路由器的类型
互联网各种级别的网络中随处都可见到路由器。接入网络使得家庭和小型企业可以连接到某个互联网服务提供商；企业网中的路由器连接一个校园或企业内成千上万的计算机；骨干网上的路由器终端系统通常是不能直接访问的，它们连接长距离骨干网上的ISP和企业网络。互联网的快速发展无论是对骨干网、企业网还是接入网都带来了不同的挑战。骨干网要求路由器能对少数链路进行高速路由转发。企业级路由器不但要求端口数目多、价格低廉，而且要求配置起来简单方便，并提供QoS。
Table），供路由选择时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。
1．静态路径表
由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态（static）路径表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。 路Fra bibliotek器的配置与调试
路由器的功能低端和高端路由器的区别路由器与交换机的区别无线路由器与无线AP的区别
新一代高端路由器体系结构
维普资讯
服务提供商所面临的挑 战是 ：传统 的路由器结 本 却 降 低 了很 多 。如果要 求更 高 的可 靠性 ，可 将 构在故障条件下不能够提供性能保障，从而无法为 的数 量相 应增 多 。
系统 提供极 为坚实 的可靠 性 。 ＭＰ Ｒ的体 系 结 构 固有 的特性 就是 在 可靠 运 营 Ｓ
６ 平 滑 下降 ．
在发生故障时 ，Ｍ Ｓ Ｐ Ｒ技术使流量可以以一种 方面具有极大的潜力。一个随机分配流量 的平行体 均衡 的方 式 重分 布到 同样 可 以到 达 目的地 的预 留 的 系结 构造 就 了一个 精 力充 沛 的交换 网络 。在一 个 交 资源上 。失 去一块 板 卡并 不影 响服 务质量 。但 是 一 换板 中，有许多平行等价的链路单元 ，Ｍ Ｓ Ｐ Ｒ技术 旦 发生多点故障 ，Ｍ Ｓ Ｐ Ｒ技术可以采用一种更加先 利用适 当而完整的手段 ，监测每个链路单元模块是 进 的策 略 ，在最坏 的情 况 下尽 量实 现 性能 的平 滑 下 否正常运行且能与其他模块正常互通 ，如果发现某 降 ，保证剩余资源 的安全 ，使 网络其他资源有采取 个链路单元模块发生 了故障 ，将把它 与 流量 隔离 ， 必要的恢复或保护措施 的余地 ，而不至于崩溃。这 通过这种手段实现故障本地化 ，保证可靠运营。 更 是 ＭＰ Ｒ智 能 化的体 现 Ｓ ＭＳ Ｐ Ｒ故 障监 测基 于实 际流 量 中的不规 则检 ７ 软件结构 ． 测 ，而不用依靠人工测试流量 ，因为人工测试不仅 ７７ Ｃ ７０Ｒ Ｐ的独 有 特 性 之 一 是 具 有 高度 模 块 化 会增加｝ 额外的负载 ，而 且不可能覆盖 全部的错 误事件 。 的软 件体 系结 构 ，实现 了路 由转 发 和管 理功 能模 块 旦发生故障 ，多路保护将被激活。最基本的 的分离 措施是在平行架构 中提供最小等级的冗余 以补充故 为了减小故障的影响面，增加系统整体可靠性
OSI 的七层体系结构
OSI 的七层体系结构：应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层物理层物理层是OSI的第一层，它虽然处于最底层，却是整个开放系统的基础。
物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。
∙媒体和互连设备物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。
通信用的互连设备指DTE和DCE间的互连设备。
DTE既数据终端设备，又称物理设备，如计算机、终端等都包括在内。
而DCE则是数据通信设备或电路连接设备，如调制解调器等。
数据传输通常是经过DTE──DCE，再经过DCE──DTE的路径。
互连设备指将DTE、DCE 连接起来的装置，如各种插头、插座。
LAN中的各种粗、细同轴电缆、T型接、插头，接收器，发送器,中继器等都属物理层的媒体和连接器。
∙物理层的主要功能1.为数据端设备提供传送数据的通路,数据通路可以是一个物理媒体,也可以是多个物理媒体连接而成.一次完整的数据传输,包括激活物理连接,传送数据,终止物理连接.所谓激活,就是不管有多少物理媒体参与,都要在通信的两个数据终端设备间连接起来,形成一条通路.2.传输数据.物理层要形成适合数据传输需要的实体,为数据传送服务.一是要保证数据能在其上正确通过，二是要提供足够的带宽(带宽是指每秒钟内能通过的比特(BIT)数),以减少信道上的拥塞.传输数据的方式能满足点到点,一点到多点,串行或并行,半双工或全双工，同步或异步传输的需要.3.完成物理层的一些管理工作.∙物理层的一些重要标准物理层的一些标准和协议早在OSI/TC97/C16 分技术委员会成立之前就已制定并在应用了,OSI也制定了一些标准并采用了一些已有的成果.下面将一些重要的标准列出,以便读者查阅.ISO2110:称为"数据通信----25芯DTE/DCE接口连接器和插针分配".它与EIA(美国电子工业协会)的"RS-232-C"基本兼容。
路由器的使用与配置PPT资料(正式版)
6.1 路由器结构
路由器能通过查看从发送端过来的IP分组的头部源 地址和目标地址信息，然后正确投递(路由选择处理)到 目标网络上，并能实时检测网络链路的状态，作出最佳 路由选择。路由器由硬件和软件组成，硬件主要由中央 处理器、内存、接口、控制端口等物理硬件和电路组成； 软件主要由路由器的IOS操作系统组成。
路由器状态参数显示命令
当移动用户或远程用户通过拨号方式远程访问公司或企业内部专用网络的时候，采用传统的远程访问方式不但通讯费用比较高，而且 在与内部专用网络中的计算机进行数据传输时，不能保证通信的安全性。
ROUTE(config-if)# 网络地址转换（NAT）命令 FR比DDN费用便宜，比速率要快。 用户模式（User EXEC） FR比DDN费用便宜，比速率要快。 这样，第三方的应用开发商就可以为端系统开发应用程序。
对一个路由器，要能够对它进行日常维护及管理， 我们要对它进行设置一些参数，比如连接用的IP地址及 方式，登陆时的用户名、密码等等；一个路由器要工作， 一般至少要配置其接口的IP地址及子网掩码，有必要还 要设置相应的路由选择协议等等。
路由器用户界面
(1) 用户模式（User EXEC） Router> (2) 特权模式(Privileged EXEC) ROUTE>enable Password:***** ROUTE# (3) 全局配置模式(Global Configuration) ROUTE#config terminal ROUTE(config)# (4) 接口模式(INTERFACE) ROUTE(config)#interface f0/0 ROUTE(config-if)#
令，确实不是一件容易的事情。但路由器的很多功能 对一个路由器，要能够对它进行日常维护及管理，我们要对它进行设置一些参数，比如连接用的IP地址及方式，登陆时的用户名、密
路由原理与技术第2章IP路由基础PPT
❖自治系统和路由域
➢ 由于Internet规模太大，分布范围太广，所以路由表中对 应每一个目的网络都有一个条目是不可能的；同样，也 不可能采用一个全局的路由算法或协议。因此，Internet 将整个网络划分为若干个相对自治的局部系统，即自治 系统（AS，Autonomous System）。自治系统可以定义 为同一机构下管理的路由器和网络的集合。
本章提纲
❖互联网的体系结构 ❖IP路由中的基本概念 ❖IPv6协议体系及地址结构 ❖路由转发原理 ❖路由选择算法 ❖路由器硬件体系结构
❖路由器
➢ 路由器是工作在网络层上，可以连接不同类型的网络， 能够选择数据传送路径并对数据进行转发的网络设备。 从通信的角度看，路由器是一种中继系统。
应用层 传输层 IP层 子网层
➢ 链路状态路由选择协议也被称为最短路径优先协议，它基于链路状态 路由算法。采用这种协议的路由器都要维护一张可以表示整个网络拓 扑结构的无向图G（V，E），在图G中，节点V表示路由器，边E表 示连接路由器的链路，因此G又可以称为L-S（链路-状态）图，各路 由器的路由表通过L-S图计算。
➢ 一个自治系统内部还可以再划分几个小的路由域，也称 作区域。
❖ 内部网关协议和外部网关协议
路由协议可以分为内部网关协议（IGP，Interior Gateway Protocol） 和外部网关协议（EGP，Exterior Gateway Protocol）两大类。
❖ 内部网关协议是用于自治系统内部的动态路由协议
➢ 选路机制（Routing Mechanism）：搜索路由表，决定向 哪个接口转发数据，并执行相应的操作；
➢ 选路策略只影响路由表的内容，比如对同一个目的地址 来说，由于选路策略的不同，最佳路径可能会不一样， 但这并不影响选路机制的执行过程，只是会对其执行的 结果产生影响。
Part 3 路由器的硬件结构(4学时)
天津工业大 HUAWEI 学 TECHNOLOGIES 电子与信息工CO., 程学院 LTD.
HUAWEI IP路由器原理与技术 Confidential
TJPU
实用管理程序
Fast Step——安装软件。使非技术用户可以非常轻松地迅速安装一
个Cisco路由器。
Cisco ConfigMaker——路由器配置工具。用ConfigMaker可以创建
所有Cisco路由器的配置，做好配置后通过网络传到路由器中。如 果网络尚未开通运行，可以从运行ConfigMaker的计算机通过控制 端口和路由器相连，并将配置导入到路由器。
总线结构（适于单个网络接口） 、Cross-bar（交叉开关）结构（适于多个 网络接口） 影响路由器吞吐量的关键因素
路由计算部分——根据网络拓扑选择路由协议，计算出路由表
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TJPU
路由器的硬件组成
只读存储器（Read Only Memory，ROM）
ROM中包括开机自检程序（Power On Self Test，POST）、系统引导程序以及 路由器操作系统（IOS）的精简版本。
随机存储器（Random Access Memory，RAM）
RAM用来存储用户的数据包队列以及路由器在运行过程中产生的中间数据，如 路由表、ARP缓冲区等。 RAM还用来存储路由器的运行配置文件。
路由器的体系结构
路由器的体系结构欢迎来到店铺，本文为大家讲解路由器的体系结构，欢迎大家阅读学习。
路由器的体系结构从体系结构上看，路由器可以分为第一代单总线单CPU结构路由器、第二代单总线主从CPU结构路由器、第三代单总线对称式多CPU 结构路由器;第四代多总线多CPU结构路由器、第五代共享内存式结构路由器、第六代交叉开关体系结构路由器和基于机群系统的路由器等多类。
路由器的构成路由器具有四个要素：输入端口、输出端口、交换开关和路由处理器。
输入端口是物理链路和输入包的进口处。
端口通常由线卡提供，一块线卡一般支持4、8或16个端口，一个输入端口具有许多功能。
第一个功能是进行数据链路层的封装和解封装。
第二个功能是在转发表中查找输入包目的地址从而决定目的端口(称为路由查找)，路由查找可以使用一般的硬件来实现，或者通过在每块线卡上嵌入一个微处理器来完成。
第三，为了提供QoS(服务质量)，端口要对收到的包分成几个预定义的服务级别。
第四，端口可能需要运行诸如SLIP(串行线网际协议)和PPP(点对点协议)这样的数据链路级协议或者诸如PPTP(点对点隧道协议)这样的网络级协议。
一旦路由查找完成，必须用交换开关将包送到其输出端口。
如果路由器是输入端加队列的，则有几个输入端共享同一个交换开关。
这样输入端口的最后一项功能是参加对公共资源(如交换开关)的仲裁协议。
交换开关可以使用多种不同的技术来实现。
迄今为止使用最多的交换开关技术是总线、交叉开关和共享存贮器。
最简单的开关使用一条总线来连接所有输入和输出端口，总线开关的缺点是其交换容量受限于总线的容量以及为共享总线仲裁所带来的额外开销。
交叉开关通过开关提供多条数据通路，具有N×N个交叉点的交叉开关可以被认为具有2N条总线。
如果一个交叉是闭合，输入总线上的数据在输出总线上可用，否则不可用。
交叉点的闭合与打开由调度器来控制，因此，调度器限制了交换开关的速度。
在共享存贮器路由器中，进来的包被存贮在共享存贮器中，所交换的仅是包的指针，这提高了交换容量，但是，开关的速度受限于存贮器的存取速度。
路由器基础知识讲座ppt课件
路由器的主要作用是根据网络层 的信息，选择最佳路径，将数据 包从一个网络转发到另一个网络 ，实现网络互联和通信。
路由器发展历程
第一代路由器
最初的路由器采用软件方式进行路由 计算，性能较低，主要应用于小型网 络。
第二代路由器
第三代路由器
现代路由器已经发展成为高度集成化 、智能化的设备，支持多种路由协议 和网络安全功能，广泛应用于各种规 模的网络。
针对路由功能优化，高效 稳定，如Cisco IOS、 Juniper JUNOS等。
通用操作系统
基于Linux、Unix等系统 ，可定制性强，但需要额 外配置和优化。
实时操作系统
适用于对时间要求严格的 场景，如工业控制、航空 航天等。
路由协议实现原理
静态路由
手动配置路由表，适用于简单网 络环境。
动态路由
Wi-Fi联盟认证
负责无线技术的认证和推广，确保不同厂商的设备 能够互相兼容。
无线网络安全标准
包括WPA/WPA2等加密认证技术，保障无 线网络的安全性。
无线接入点（AP）和桥接器（Bridge）
无线接入点（AP）
01
用于建立无线网络的设备，提供无线客户端的接入和数据传输
功能。
无线桥接器（Bridge）
01
VPN基本概念
VPN（Virtual Private Network）即虚拟专用网络，是利用公共网络
架设的私人网络，通过加密技术保障数据传输的安全性。
02 03
VPN技术原理
VPN采用了隧道技术、加解密技术、密钥管理技术和使用者与设备身份 认证技术，通过在公共网络上建立虚拟专用通道来保障数据传输的安全 性和私密性。
ACL技术原理
Cisco内存体系结构介绍
Cisco内存体系结构介绍
Cisco路由器的软件部分即网络操作系统。
通过IOS，Cisco路由器可以连接IP，IPX，IBM，DEC，AppleTalk 的网络，并实现许多丰富的网络功能。
软件是需要内存的，Cisco 2500,1600系列路由器的内存体系结构，如图：
其中，ROM相当于PC 机的BIOS，Cisco路由器运行时首先运行ROM中的程序。
该程序主要进行加电自检，对路由器的硬件进行检测。
其次含引导程序及IOS的一个最小子集。
ROM为一种只读存储器，系统掉电程序也不会丢失.
FLASH是一种可擦写、可编程的ROM，FLASH包含IOS及微代码。
可以把它想象和PC机的硬盘功能一样，但其速度快得多。
可以通过写入新版本和OS对路由器进行软件升级。
FLASH中的程序，在系统掉电时不会丢失。
DRAM：动态内存。
该内存中的内容在系统掉电时会完全丢失。
DRAM中主要包含路由表，ARP缓存，
fast-switch缓存，数据包缓存等。
DRAM中也包含有正在执行的路由器配置文件。
NVRAM：NVRAM中包含有路由器配置文件，NVRAM中的内容在系统掉电时不会丢失。
一般地，路由器启动时，首先运行ROM中的程序，进行系统自检及引导，然后运行FLASH中的IOS，并在NVRAM中寻找路由器的配置，并将装入DRAM中。
J基础篇_第4章路由器硬件结构及工作原理cll
第四章路由器硬件结构及工作原理4.1路由器的硬件构成路由器主要由以下几个部分组成：输入/输出接口部分、包转发或交换结构部分（switching fabric）、路由计算或处理部分。
如图4-1所示。
图4-1 路由器的基本组成输入端口是物理链路和输入包的进口处。
端口通常由线卡提供，一块线卡一般支持4、8或16个端口，一个输入端口具有许多功能。
第一个功能是进行数据链路层的封装和解封装。
第二个功能是在转发表中查找输入包目的地址从而决定目的端口（称为路由查找），路由查找可以使用一般的硬件来实现，或者通过在每块线卡上嵌入一个微处理器来完成。
第三，为了提供QoS（服务质量），端口要对收到的数据包进行业务分类，分成几个预定义的服务级别。
第四，端口可能需要运行诸如SLIP（串行线网际协议）和PPP（点对点协议）这样的数据链路级协议或者诸如PPTP（点对点隧道协议）这样的网络级协议。
一旦路由查找完成，必须用交换开关将包送到其输出端口。
如果路由器是输入端加队列的，则有几个输入端共享同一个交换开关。
这样输入端口的最后一项功能是参加对公共资源（如交换开关）的仲裁协议。
普通路由器中该部分的功能完全由路由器的中央处理器来执行，制约了数据包的转发速率（每秒几千到几万个数据包）。
高端路由器中普遍实现了分布式硬件处理，接口部分有强大的CPU处理器和大容量的高速缓存，使接口数据速率达到10Gbps，满足了高速骨干网络的传输要求。
路由器的转发机制对路由器的性能影响很大，常见的转发方式有：进程转发、快速转发、优化转发、分布式快速转发。
进程转发将数据包从接口缓存拷贝到处理器的缓存中进行处理，先查看路由表再查看ARP 表，重新封装数据包后将数据包拷贝到接口缓存中准备传送出去，两次查表和拷贝数据极大的占用CPU的处理时间，所以这是最慢的交换方式，只在低档路由器中使用。
快速交换将两次查表的结果作了缓存，无需拷贝数据，所以CPU处理数据包的时间缩短了。
NE80NE40系列路由器产品与特性
交换容量 转发性能 业务槽位数 端口容量 体系结构
128Gbps 96Mpps 16 128Gbps 机柜式、 机柜式、双主控板 双交换网板
5
NE80主要模块组成 NE80主要模块组成
满配置NE80由以下模块组成： 满配置NE80由以下模块组成： NE80由以下模块组成 电源系统框（直流配电或交流配电） 电源系统框（直流配电或交流配电） 风扇框 2块MPU板(1+1冗余设计) MPU板 冗余设计) 16块LPU板 可配FE GE、ATM、POS、RPR、CPOS、cE1 FE、 16块LPU 板(可配FE 、GE、ATM、POS、RPR、CPOS、cE1等 业务接口板） 业务接口板） 2块NET/CLK(1+1冗余设计) NET/CLK(1 冗余设计)
10
NE80交换网板及时钟板 交换网板及时钟板
交换机网板与时钟板集成在一张板卡上
● ● ●
采用共享缓存式大容量交换网芯片 容量达56Gbps的宽带交换网络 容量达56Gbps的宽带交换网络 56Gbps 提供16个外部端口，每个端口最大带宽3.54Gbps 提供16个外部端口，每个端口最大带宽3.54Gbps 16个外部端口 板与交换网间的单向带宽） （即每LPU板与交换网间的单向带宽） 板与交换网间的单向带宽
2
课程内容
NE80/NE40体系结构 第一章 NE80/NE40体系结构 NE80/NE40各业务单板 第二章 NE80/NE40各业务单板 第三章 NE80/NE40业务特性 NE80/NE40业务特性 NE80/NE40典型组网 第四章 NE80/NE40典型组网 NE80/NE40维护手段 第五章 NE80/NE40维护手段
Quidway NE40-8
WLAN_体系结构讲解
WLAN_体系结构讲解WLAN（无线局域网）是一种基于无线通信技术的局域网，它允许用户通过无线方式访问网络以及与其他设备进行通信。
WLAN的体系结构是指WLAN网络中各个组成部分之间的关系和功能。
下面将详细讲解WLAN的体系结构。
WLAN体系结构主要由以下几个部分组成：1.无线客户端：无线客户端是使用WLAN网络的终端设备，如手机、平板电脑、笔记本电脑等。
无线客户端通过无线适配器实现与无线接入点的通信，并通过无线接口连接到网络。
2.无线接入点（AP）：无线接入点是WLAN网络中的核心设备，它是无线客户端与有线网络之间的桥梁。
无线接入点通过无线信号与无线客户端进行通信，并通过有线接口连接到有线网络。
无线接入点通常由无线电发射器、接收器和网络接口组成。
大型WLAN网络中通常有多个无线接入点互相连接，形成无线网络的覆盖范围。
3.网络服务器：网络服务器是WLAN网络中的核心系统，负责管理和控制整个网络的运行。
网络服务器通常包括认证服务器、DHCP服务器、网关和DNS服务器等。
认证服务器负责验证用户身份，DHCP服务器分配IP地址，网关提供网络与外部网络的接口，DNS服务器解析域名等。
4.有线网络：有线网络是WLAN网络的基础设施，通过有线网络提供可靠的连接和高速数据传输。
有线网络通常由以太网交换机、路由器和服务器等组成。
无线接入点通过有线网络与其他设备进行通信，将无线客户端的数据流量转发到有线网络中。
5.安全机制：安全机制是保障WLAN网络安全的重要部分。
由于WLAN网络的无线传输特性，容易受到未经授权的接入和数据窃听的攻击。
因此，WLAN网络中常使用WEP、WPA和WPA2等加密协议来确保数据的安全传输。
此外，还可以使用VPN（虚拟私人网络）等技术来增强安全性。
总结起来，WLAN的体系结构包括无线客户端、无线接入点、网络服务器、有线网络和安全机制。
无线客户端通过无线接入点连接到网络服务器，而无线接入点通过有线网络与其他设备进行通信。
路由器基本知识
KingNet 5
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
资源子网 通信子网
ห้องสมุดไป่ตู้
KingNet
6
物理层
建立、维护和拆除物理链路的机械、 电气和功能的特征，把实体连接起来 ，在物理介质上传输无特征的比特流 网卡、RS－232C、V24、X.21、V35 都属于物理层范围
KingNet 49
路由协议配置
Router(config)# router igrp 100 Router(config-router)# Router(config-router)#network 200.61.16.0 Router(config-router)#exit
KingNet
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查看路由器状态
输出速度跟不上输入速度，路由器 的缓存可能被淹没。 采用源抑制，发现拥塞时，向源主 机发送源抑制的ICMP报文，源主机 收到报文后，降速发送。
KingNet
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冗余和容错
负载分流（Load Sharing） 负载均衡（Load Balancing） 双路由热备份（Hot-Stand-By）
KingNet
KingNet
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帮助 HELP！！！
在任何模式、任何情况下均可键入 “ ？”来得到帮助。 Router > ？ Router# ？ Router(config)# ?
KingNet
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配置局域口
Router(config)# int e0 Router(config-if)# Router(config-if)# ip address 200.61.17.253 255.255.255.0 Router(config-if)#no shutdown Router(config-if)# exit
虚拟路由器的体系结构及实现
虚拟路由器的体系结构及实现虚拟路由器即Virtual Router，是指在软、硬件层实现物理路由器的功能仿真，属于一种逻辑设备。
每个VR应该具有逻辑独立的路由表和转发表，这样就使不同VPN间的地址空间可以重用，并保证了VPN内部路由和转发的隔离性。
用以建设骨干IP网络的设备中出现的新进展，尤其是虚拟骨干路由技术的出现，为Internet服务分配中的全面变化创造了条件。
虚拟路由器将使与其他网络用户相隔离并提供对网络性能、Internet地址与路由管理以及管理和安全性的新型Internet服务成为可能。
虚拟骨干网路由器在逻辑上将一台物理路由器分为多台虚拟路由器。
每台虚拟路由器运行路由协议不同的实例并具有专用的I/O端口、缓冲区内存、地址空间、路由表以及网络管理软件。
基于虚拟骨干路由器的服务无需增加投资，就可使客户机具有运行专用骨干网的控制权和安全性。
控制和管理虚拟路由功能的软件是模块化的软件。
软件的多个实例（对应于多个虚拟路由器）在真正的多处理器操作系统（如Unix）上执行。
每个虚拟路由器进程利用操作系统中固有的进程与内存保护功能与其他进程相隔离，这就保证了高水平的数据安全性，消除了出故障的软件模块损坏其他虚拟路由器上的数据的可能性。
当连接到高速SONET/SDH接口时，为获得线速性能，许多运营商级路由器具有的包转发功能是通过硬件实现的。
在具有虚拟路由功能的系统中，这类硬件功能可以在逻辑上被划分并被灵活地分配给一个特定的虚拟路由器。
接收和发送数据包的物理I/O 端口或标记交换路径被置于组成一台虚拟交换机的软件模块的控制之下。
包缓冲内存和转发表受每台虚拟路由器资源的限制，以保证一台虚拟路由器不会影响到另一台虚拟路由器的运行。
虚拟路由技术使每台虚拟路由器执行不同的路由协议软件（例如，最短路径优先、边界网关协议、中间系统到中间系统）和网络管理软件（例如，SNMP或命令行界面）的实例。
因此，用户可以独立地监视和管理每台虚拟路由器。
OSIRM体系结构
OSIRM体系结构OSI/RM体系结构是第⼀个标准化的计算机⺴络体系结构。
它是针对⼴域⽹通信（也就是不同⽹络之间的通信）进⾏设计的，将整个⽹络通信的功能划分为七个层次，由低到⾼分别是物理层（Physical Layer）数据链路层（Data Link Layer）、⽹络层（Network Layer）、传输层（Transport Layer）、会话层（Seesion Layer）、表⽰层（Presentation Layer）、应⽤层（Application Layer）。
但任何⼴域⽹其实都是由多个远程局域⽹连接⽽成的，所以在OSI/RM中不仅包括了⼴域⽹中不同局域⽹间通信的功能层次（上⾯五层），也给出了局域⽹内部通信所必需的两个层次（最下⾯两层）。
OSI/RM低四层（从物理层到传输层）定义了如何进⾏端到端的数据传输，也就是定义了如何通过⽹卡、物理电缆、交换机和路由器进⾏数据传输；⽽⾼三层（从会话层到应⽤层）定义了终端系统的应⽤程序和⽤户如何彼此通信也即定义了如何重建从发送⽅到⽬的⽅的应⽤程序数据流。
更多的是把OSI/RM的七层结构分成低三层和⾼四层，低三层负责创建⽹络通信所需要的⽹络连接（⾯向⽹络），属于“通信⼦⽹”部分，⾼四层具体负责端到端的⽤户数据通信（⾯向⽤户），属于“资源⼦⽹”部分。
第⼀层是物理层规定通信设备的机械的、电⽓的、功能的和过程的特性，⽤以建⽴、维护和拆除物理链路连接。
具体地讲，机械特性规定了⽹络连接时所需接插件的规格尺⼨、引脚数量和排列情况等；电⽓特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的⼤⼩、阻抗匹配、传输速率距离限制等；功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义，即定义了DTE和DCE之间各个线路的功能；规程特性定义了利⽤信号线进⾏bit流传输的⼀组操作规程，是指在物理连接的建⽴、维护、交换信息是，DTE和DCE双放在各电路上的动作系列。
在这⼀层，数据的单位称为⽐特（bit）。
计算机网络原理 路由器的结构
计算机网络原理路由器的结构
从体系结构上看，路由器可以分为：第一代单总线单CPU结构路由路。
第二代单总线主从CPU结构路由器。
第三代单总线对称式多CPU结构路器。
第四代多总线多CPU结构路由器。
第五代共享内存式结构路由器。
第六代交叉开关体系结构路由器和基于机群系统的路由器等多类。
路由器的基本结构由输入端口、输出端口、交换开关和路由处理器组成。
下面我们将分别对这四个组成部分进行具体介绍。
●输入端口。
输入端口是物理链路和输入包的进口处。
端口通常由线卡提供，一块线
卡一般支持4、8或16个端口，一个输入端口具有许多功能。
如：进行数据链路层
的封装和解封装；在转发表中查找输入包目的地址，从而决定目的端口；为了提供
Qos，端口要对收到的包分成几个预定义的服务级别等。
●交换开关。
实现交换开关的功能有多种不同的技术。
目前使用最多的交换开关技术
是总线、交叉开关和共享存储器。
●输出端口。
输出端口在包被发送到输出链路之前存储，可以实现复杂的调度算法以
支持优先级等要求。
与输入端口一样，输出端口同样要能支持数据链路层的封装和
解封装，以及许多较高级协议。
●路由处理器。
路由处理器计算转发表实现路由协议，并运行对路由器进行配置和管
理的软件。
同时，它还处理那些目的地址不在线的转发表中包。
路由器的体系结构
路由器的体系结构在现代网络通信中，路由器扮演着重要的角色，它是将数据包从一个网络转发到另一个网络的关键设备。
路由器的体系结构是如何设计的呢？本文将从硬件和软件两个方面来探讨路由器的体系结构。
一、硬件体系结构1. 中央处理器（CPU）路由器的CPU是整个系统的核心，它负责处理各种控制和转发任务。
CPU的性能决定了路由器的整体性能。
目前，大多数路由器采用多核CPU，以提高系统的并发处理能力。
2. 存储器系统路由器的存储器系统包括主存储器和缓存。
主存储器用于保存路由器的操作系统、路由表等重要数据，而缓存则用于存储临时数据，以提高数据包的处理速度。
3. 接口卡路由器的接口卡是连接路由器与外部网络的接口，它可以是以太网、光纤、串行等不同类型的接口。
接口卡可以根据需要进行灵活的配置和升级。
4. 总线系统总线系统是连接CPU、存储器和接口卡的重要组成部分，它起到数据传输和控制信号传递的作用。
总线的带宽越大，路由器的数据处理能力就越强。
5. 时钟系统时钟系统为路由器提供稳定的时钟信号，以保证整个系统的同步和协调。
二、软件体系结构1. 操作系统路由器的操作系统负责管理和控制路由器的各种功能和资源，如路由表的维护、数据包的转发等。
常见的路由器操作系统有Cisco IOS、Juniper JUNOS等。
2. 路由协议路由协议是路由器之间进行通信和交换路由信息的规则和标准。
常见的路由协议有OSPF、BGP、RIP等，它们能够自动计算最佳路径，并将路由信息传播给其他路由器。
3. 数据转发引擎数据转发引擎是路由器的核心模块，它负责根据路由表的信息，将数据包从输入接口转发到输出接口。
数据转发引擎通常包括数据包接收、查找路由、转发数据包等功能。
4. 管理界面路由器的管理界面提供了用户与路由器进行互动的方式，通过管理界面可以配置路由器的各项参数、监控路由器的状态等。
总结：路由器的体系结构由硬件和软件两个方面构成。
在硬件方面，CPU、存储器系统、接口卡、总线系统和时钟系统共同组成了路由器的基本硬件架构。
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第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分
什么是路由器？ 路由器的四大组成部分 硬件转发路由器的三种体系结构 路由器产品的分类 基于IP的数据网络结构简介
基于IP的数据网络结构简介（一）
路由器网络 光传送子网 （Mesh）
10Gbps SDH
光传送子网 （Mesh）
IP网络
10Gbps 以太网
总线结构
标准总线或专用总线
总线 访问 仲裁
总线 接口
总线 接口
总线 接口
各端口共 享总线带 宽，数据 包通过总 线传输。
至各端口
端口1 端口2 路由 引擎 端口n
共享存储器结构
内存缓冲区
路由 引擎
内存访问控制
端口1 端口2
端口n
各端口接收的数 据包先放入共享 的内存缓冲区， 路由引擎处理数 据包头，决定其 输出端口，相应 的输出端口再从 内存缓冲区中将 数据包取出并发 送出去。
R4001电路板
交换矩阵（一）
线卡 交换卡 NxN Crossbar 交换矩阵
接收 发送
O/E
串 转 并 并 转 串
E/O
控 制 器
转 发 引 擎
交 换 矩 阵 接 口
MAC
交换矩阵（二）
1 2 3 4
NxN Crossbar 交换矩阵
1 2 3 4
N-1 N
N-1 N
交换（路由）仲裁
任意输入、输出端口之间可以动态连接 类似于电话交换机
根据接口速率、转发速率和交换容量的不同，分为高 端路由器和低端路由器 根据设备在网络中使用位置的不同，分为核心路由器 和边缘路由器
才茂通信CM520-8路由器
CM520-8
正面
反面
才茂通信CM520-87路由器
CM520-87
正面
反面
才茂通信CM520-8V路由器
CM520-8V
正面
反面
路由器－－线路接口卡
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硬件转发路由器的三种结构
总线结构：速度由总线的容量和仲裁的开销决 定 共享存储器结构：速度由存储器的读写速度决 定 Crossbar结构：速度由调度器决定
10Gbps SDH
光传送子网 （Mesh） IP网络
路由器网络
厦门才茂通信科技有限公司方案
SRAM FLASH
路由引擎 CPU CPU接口
SDRAM
转发引擎
IP总线
以太网 Mac接口 控制器 物理层 接口
以太网物理线路
POS接口 控制器
物理层 接口
POS物理线路
线路接口类型
以太网：10M（10Base-T）、100M （100Base-TX、100Base-FX）、1000M （1000Base-LX、1000Base-SX、1000BaseT）、10G POS：OC-3、OC-12、OC-48
接收
O/E
串 转 并 并 转 串
发送
E/O
控 制 器
转 发 引 擎
交 换 矩 阵 接 口
交换总容量取决于交换矩阵
MAC
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路由器产品的分类
B
主机二
主机一
A D
C
E
路由器——IP网络的核心设备
路由器是IP网络的核心设备， IP网络的主干部 分由相互连接的路由器组成，路由器的工作在 TCP/IP协议的IP层。 路由器运行一定的路由协议，通过相互之间的 协作将IP数据包由源地址送往目的地址。
传统的软件转发路由器
传统的路由器由一台高性能的主机加上相应的 网络接口卡组成或者采用专用的嵌入式系统 转发由CPU软件完成，转发速度受CPU处理能 力的限制 随着网络传输速度的不断提高，依靠软件转发 的路由器逐渐成为网络的瓶颈
Crossbar结构
1 2 3 4
NxN Crossbar 交换矩阵
1 2 3 4
N-1 N
N-1 N
可以采 用分布 式路由 处理或 集中式 路由处 理
交换（路由）仲裁
任意输入、输出端口之间可以动态连接 类似于电话交换机
基于Crossbar结构和分布式路由处理 的路由器方案
线卡 交换卡
NxN Crossbar 交换矩阵
硬路来完成IP数 据包的处理，速率比使用软件实现大大提高。 通过硬件实现的交换矩阵可以大大扩展路由器 的端口数量。 专用的网络处理器的出现结合了硬件的高性能 和软件的灵活性。
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路由器体系结构
厦门才茂通信科技有限公司
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IP数据包的寻址与路由
每一个IP数据包独立在网络上传送，路由器根 据每个IP数据包的目的IP地址，按照一定的路 由选择算法确定并发送IP数据包到下一个的相 邻路由器。
路由器的四大组成部分
线路接口：介质相关，负责物理层和数据链路 层，完成物理接口、串并并串转换、数据加解 扰、纠错、流控 转发引擎：路由器的核心构件，完成路由器的 主要功能，即数据包的转发 路由引擎：运行路由协议，维护路由表或转发 表 交换矩阵：Crossbar结构的交换核心
线路接口、转发引擎和路由引擎