网络设备安装与管理

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1、第第4 4章章 路由器基础知识路由器基础知识网络设备安装与管理内容提要本章介绍的主要内容： 路由器简介 路由器的分类 路由器的参数与选择 主要路由协议 路由器基本配置4.1 路由器简介路由器实际上是一台特殊的计算机，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。主要有以太网口、串口、FDDI、令牌环等；软件部分主 要是指路由器的操作系统，路由器的操作系统是IOS（ Internetwork 0perating System，互联网际操作系统 ），路由器正是通过其特殊的软件功能来完成路由工作 的。 路由器通常用来连接两个或者两个以上的逻辑上分开

2、的 网络，也可以用来实现局域网或单个用户的Internet接 入。 4.1.1路由器的组成1.处理器2.内存3.接口4.控制台端口5.辅助端口4.1.2 路由器的功能路由器的主要功能1. 连接网络（1）连接异构网络（2）连接远程网络2. 隔离广播3. 路由选择4. 网络安全Cisco 7200 VXR路由器 连接异构网络 连接远程网络 隔离广播域 路由选择 4.2 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 了满足各种需求，也出现过各式各样的路由器，无论是在 价格还是在产品性能方面都存在着很大的差异。路由器的 分类标准也不是惟一的，根据不同的标准，可以对路由器 作不同的分类

3、。按性能划分按结构划分按网络位置划分按功能划分4.2.1按性能划分路由器可分高端路由器和中、低端路由器。低端路由器主要适用于，小型网络（比如家庭或小型企业）的 Internet接入，端口数量和类型、包处理能力都非常有限。中端路由器适用于较大规模的网络（比如大型的企业网，园区 网），拥有较高的包处理能力，具有较丰富的网络接口，适应 较为复杂的网络结构。高端路由器主要应用于大型骨干网络是骨干网络的核心，拥有 非常高的包处理性能，并且端口密度高、端口类型多，以适应 复杂的网络环境。通常情况下，将背板交换能力大于40 Gbps的路由器称为高端 路由器，25 Gbps40 Gbps之间的路由器称为中端路

4、由器，低 于25 Gbps的是低端路由器。以市场占有率最大的Cisco公司为 例，Cisco 2800系列属低端路由器用于实现小型网络的 Internet连接，或者实现企业网络的远程接入。Cisco 2800低端路由器 Cisco 7600中端路由器 Cisco 12800高端路由器 4.2.1按性能划分4.2.2.按结构划分从结构上分，路由器可分为模块化结构与非模块化结构。通常情况下，中高端路由器均为模块化结构，可以使用各 种类型的模块灵活配置路由器，增加端口的数量、提供丰 富的端口类型，以适应企业不断变化的业务需求。Cisco 3800模块化路由器。 低端路由器则多为非模块化结构，只能提供

5、固定类型和数 量的端口。如图4所示为应用于SOHO的Cisco SOHO 90系列 固定配置路由器。Cisco 3800模块化路由器 Cisco SOHO 90固定配置路由器 4.2.3 按网络位置划分从网络位置划分，路由器可分为核心路由器、分发路由器和接入路由器 。核心路由器位于网络中心，通常使用性能稳定的高端模块化路由器，一 般被骨干网上的信息节点所选用。要求快速的包交换能力与高速的网络 接口，一般的模块化结构。中档企业级路由器则主要适用于大中型企业和Internet服务提供商，或 者分级系统中的中级系统。主要目标是以尽量便宜的方法实现尽可能多 的端点互联，并且进一步要求支持不同的服务质量

6、，这类路由器的主要 特点就是端口数量多、价格相对便宜、应用相对简单。接入路由器一般位于网络边缘，也可以将其称为“边缘路由器”，通常 使用中、低端产品，也是目前应用最广的一类路由器，主要应用于中小 型企业或大型企业的分支机构中，要求相对低速的端口以及较强的接入 控制能力。例如宽带路由器就是一种接入路由器，无论是在企业还是在 家庭，应用都十分广泛。4.2.4 按功能划分从路由器的功能方面划分，路由器可分为通用路由器与专 用路由器。一般所说的路由器为通用路由器。专用路由器通常为实现某种特定功能对路由器接口、硬件 等作专门优化。锐捷网吧双WAN专用路由器，适合大量用 户同时进行在线网络游戏、视频聊天、

7、网上电影等应用。Cisco 1800无线路由器网吧专用路由器4.3 路由器的参数与选择4.3 路由器的参数与选择不同类型的路由器其功能和应用领域也会有所不同，那么 如何才能根据自己的网络规模选择一款合适的路由器呢， 在选择路由器时，应当考虑哪些因素和参数呢? 4.3.1路由器的参数8. 路由表能力 9. 网络协议 10.可靠性 11.安全性 12.可管理性 13.其他功能1.接口类型 2.CPU 3.内存 4.背板能力 5.端口吞吐量 6.丢包率 7.转发时延1.接口类型路由器能支持的接口类型，体现路由器的通用性 。常见的接口类型有，通用串行接口（如RS 232 DTE/DCE接口、V.35

8、DTE/DCE接口、X.21 DTE/DCE 接口、RS 449 DTE/DCE接口和EIA530 DTE接口等 ）、（10 Mbps、10/100 Mbps、1000 Mbps）以太 网口、SFP接口和ATM接口等。2. CPU在任何一款路由器产品中，CPU都是它的“大脑”。通常 在中、低端路由器中，CPU负责交换路由信息、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 （路由表查找时间）和路由计算能力（影响网络路由收 敛时间）。在高端路由器中，通常包转发和查表由ASIC 芯片完成，CPU只实现路由协议、计算路由以及分发路由 表。由于技术的发展，路由器中许多工作都可以由硬件

9、实现（专用芯片）。CPU性能并不完全反映路由器性能。 路由器性能由路由器吞吐量、时延和路由计算能力等指 标体现。类型丰富的业务板 Intel IXP 2350网络处理器 IDT RV5000网络处理器 3.内存路由器中可能有多种内存，例如Flash、DRAM等。内存用 做存储配置、路由器操作系统、路由协议软件等内容。在 中低端路由器中，路由表可能存储在内存中。通常来说路 由器内存越大越好（不考虑价格）。但是，与CPU能力类 似，内存同样不直接反映路由器性能与能力。因为高效的 算法与优秀的软件可能大大节约内存。内存 4.背板带宽是指路由器背板容量或者总线带宽能力，体现于路由器的 吞吐量。背板带宽

10、对于保证整个网络之间的连接速度是非 常重要的。如果所连接的两个网络速率都较快，而由于路 由器的带宽限制，这将直接影响整个网络之间的通信速度 。5.端口吞吐量是指路由器包转发能力，即路由器在某端口上的包转发能 力，是衡量路由器性能的最重要的指标。以pps（包每秒 ）为单位，应当达到线速处理能力。端口吞吐量通常采用 两个相同速率接口测试。但测试接口可能与接口位置及关 系相关。例如，同一插卡上端口间测试的吞吐量，可能与 不同插卡上端口间吞吐量值不同。6.丢包率丢包率是指路由器在稳定的持续负荷下，由于资源缺少在 应该转发的数据包中不能转发的数据包所占总包的比例。 丢包率的大小会影响到路由器线路的实际工

11、作速度，严重 时甚至会使线路中断。7.转发时延转发时延是指需转发的数据包最后一比特进入路由器端口 ，到该数据包第一比特出现在端口链路上的时间间隔。转 发时延较高时，不仅会影响网络传输效率，而且不能很好 地实现视频会议、IP电话等实时通信。该参数与背板容量 、吞吐量等参数紧密相关。8.路由表能力路由器通常依靠建立及维护的路由表来决定如何转发。路 由表能力是指表内所容纳路由表项数量的极限。一般来说 ，高端路由器路由表容量应当较大，因为它将面对非常庞 大的网络，而中低端路由器通常对路由表能力没有什么要 求，因为其所应用的网络结构相对简单。该参数与路由器 自身所带的缓存大小有关。9.网络协议路由器应当

12、支持开放标准的协议。开放标准的协议意味着 设备互联的良好前提，所支持的协议也意味着设计上的灵 活和高效。例如，是否支持完全的组播路由协议、是否支 持MPLS、是否支持冗余路由协议VRRP。此外，如果网络有 特殊需求，在考虑IP路由的同时，还应当考虑路由器对 IPX、Apple、Talk路由的支持能力。一些设备厂商为了提 高效率，会开发出一些私有的协议，用户在选择这些特性 上最好根据自己的需要选择，同时应当尽量避免在核心技 术上采用此类技术。不标准的协议意味着不同设备供应商 之间的不兼容，从而使用户困死在一个设备供应商上。10.可靠性可靠性是指路由器可用性、负载承受能力、无故障工作时 间和故障恢

13、复时间等指标。路由器的可靠性主要体现在接 口故障和网络流量增大时的适应能力，保证这种适应能力 的方式就是备份。可靠性也是选择路由器应该考虑最多的 问题，因为路由器的安全可靠实际上就是网络安全可靠的 一半。可靠性也包括多个方面，如硬件冗余、模块热插拔 等。 11.安全性由于网络黑客和病毒的流行，设备本身的保护和抵御能力 也是选择路由器的一个重要因素。已经有部分路由器提供 了防止黑客攻击的手段，提供设备安全连接SSH和安全拷 贝（SCP）功能。另外，路由器本身在使用RADIUS TACACS等认证的同时，会使用大量的访问控制列表（ACL ）来屏蔽和隔离，因此在选择路由器时应注意.ACL的控制 方式

14、。如果采用CPU检查方式，将会降低路由器的运行性 能，而采用硬件实现的方式，则不会对运行构成额外的负 担。12.可管理性路由器设备的可管理性代表了设备监控、维护和管理的重 要特性。用户在选择时也必须考虑到设备厂商所能提供的 网管系统、对设备本身可管理的方式和方法。13.其他功能路由器除了应当具备传统的数据传输、包交换功能外，还 要支持数据分类、优先级控制、用户识别和快速自愈等特 性。具体来讲，VPN和QOS能力、组播技术、安全性和可管 理性都要具备。同时，随着语音应用的发展，是否支持语 音功能也要视自己的应用情况来决定。Cisco的集成多业 务路由器（简称ISR），可实现集成语音、安全、视频等

15、 主要应用，为中小型企业、大型企业分支机构提供安全、 线速的数据、话音、视频和其他高级服务。既满足了客户 分支机构更安全地快速访问公司内部数据资源，还可以通 过选装模块获得诸如VPN加速、增强的入侵防护、URL过滤 、话音交换系统等增强性网络服务。4.3.2选购时应当考虑的因素1.选购路由器时，应当遵循以下基本原则： （1）设备标准化原则，即选择基于国际标准或行业标准 的路由器。 （2）技术简单化原则，即选择技术简单实用的路由器。 （3）环境适应化原则，即选择环境适应性强的路由器。 （4）操作可管理原则，即择路由器时务必关注网络系统 的监管和配置能力是否强大，设备是否可以提供统计信息 和深层故

16、障检测的诊断功能等。 （5）系统容错冗余原则，即用户在选择路由器时，应充 分考虑设备是否支持热插拔，支持备份设置，支持自动切 换等功能。 （6）安全可靠性原则，针对现代网络存在的各种安全隐 患，路由器必须具有可靠的安全特性。2.与此同时，还应当认真考虑以下因素：（1）实际需求（2）可扩展性（3）性能因素（4）价格因素（5）服务支持（6）品牌因素4.4 主要路由协议4.4 主要路由协议路由信息协议（RIP）内部网关路由选择协议（IGRP）开放最短路径优先（OSPF）集成的IS-lS边界网关协议（BGP）IP多播路由多协议BGP（MBGP）4.4.1路由信息协议（RIP）RIP（Routing Information Protocol，路由信息协议）是一种 距离向量路由选择协议，它使用跳站数作为其量度。 RIP有两个版本：由RFC 1058定义的RIP版本1 （RIP-1）和由RFC 1723定义的RIP版本2（RIP-2）。RIP-1是RIP的默认版本。 1.RIP-1使用广播在所有已定义的网络接口上把路由信息（ routing i