路由器体系结构
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10Gbps or 40Gbps Up to 28Mpps
8 slot card cage (7 for interfaces) Components:
Switch Fabric Cards (SFC) Clock and Scheduler Cards (CSC) Route Processor (RP) Line Cards (LCs)
Upper power supply 38 H88
7507
Lower power supply
Slot 0 1 2 3 4 5 6 RSP slots
Cisco路由器（12000系列）
Crossbar switch fabric architecture Switching Capacity
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
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
路由器产品的分类
S2008V S2008V S2008V S2016V S2008V S2024V STM-1 F-Engine R4101 10/100M 8
S2032V S2032
F-Engine 网管系统 R4202 F-Engine R4201
武汉邮电科学研究院 IP解决方案
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
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
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
LAN 2
S2008V F-Engine S2016V RM 4000 STM-1/4/GE S2024V R8001 10/100M 8 STM-4 S2016V 10/100M 8 S2024V S2032V
10/100M 8
GSR
...
S2008V S2008V GE
STM-16 POS环
路由器体系结构
烽火网络：汪涛
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
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。
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
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
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
路由器－－线路接口卡
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
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
武汉邮电科学研究院 IP over Optical方案
基于IP的数据网络结构简介（二）
LAN 1 10/100M F-Engine R3001 10M STM-16 R8001
E1/T1 SDH传送网
F-Engine S2008V F-Engine R4001 10/100M F-Engine S2032V F-Engine S2032V F-Engine S2032
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
烽火网络R4000系列路由器
R4001
R4001、R4101、R4202 交换容量：4.2Gbit/s 转发速率：2.5Mpps
R4101
R4202
Cisco路由器（7500系列）
硬件转发路由器
由专门针对包交换设计的硬件电路来完成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。
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
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
wk.baidu.com
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。
8 slot card cage (7 for interfaces) Components:
Switch Fabric Cards (SFC) Clock and Scheduler Cards (CSC) Route Processor (RP) Line Cards (LCs)
Upper power supply 38 H88
7507
Lower power supply
Slot 0 1 2 3 4 5 6 RSP slots
Cisco路由器（12000系列）
Crossbar switch fabric architecture Switching Capacity
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
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
路由器产品的分类
S2008V S2008V S2008V S2016V S2008V S2024V STM-1 F-Engine R4101 10/100M 8
S2032V S2032
F-Engine 网管系统 R4202 F-Engine R4201
武汉邮电科学研究院 IP解决方案
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
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
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
LAN 2
S2008V F-Engine S2016V RM 4000 STM-1/4/GE S2024V R8001 10/100M 8 STM-4 S2016V 10/100M 8 S2024V S2032V
10/100M 8
GSR
...
S2008V S2008V GE
STM-16 POS环
路由器体系结构
烽火网络：汪涛
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
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。
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
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
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
路由器－－线路接口卡
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
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
武汉邮电科学研究院 IP over Optical方案
基于IP的数据网络结构简介（二）
LAN 1 10/100M F-Engine R3001 10M STM-16 R8001
E1/T1 SDH传送网
F-Engine S2008V F-Engine R4001 10/100M F-Engine S2032V F-Engine S2032V F-Engine S2032
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
烽火网络R4000系列路由器
R4001
R4001、R4101、R4202 交换容量：4.2Gbit/s 转发速率：2.5Mpps
R4101
R4202
Cisco路由器（7500系列）
硬件转发路由器
由专门针对包交换设计的硬件电路来完成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。
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
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
wk.baidu.com
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。