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1、路由器的基本知识,主要内容:了解路由器硬件了解路由器软件理解路由器工作原理理解路由器的启动过程,初始化工作掌握路由器指令的编辑功能及帮助,路由器的硬部件,C i s c o系统公司生产了大量的、各种类型的路由器产品。尽管这些产品在处理能力和所支持的接口数上有所不同，但它们都使用一些核心的硬件部件。图2 - 1展示了C i s c o路由器的关键部件，其C P U（或微处理器）的类型、R O M与R A M的大小，以及I / O端口的数目和介质转换器根据产品的不同各有相应的变化，但每一个路由器都有图中所示的各个硬部件。通过分析各硬部件的功能，我们就能了解路由器整体上的工作方式及其所提供的功能。,
2、C P U :中央处理单元或者称为微处理器，负责执行组成路由器操作系统（ O S）的指令，以及执行通过控制台（ C o n s o l e）和Te l n e t连接输入的用户命令。因此，C P U的处理能力与路由器的处理能力直接相关。,闪存（ Flash Memory）:是一种可擦写的、可编程类型的R O M。在许多路由器上， F l a s h M e m o r y作为一种选择性的硬部件，负责保存O S的映像（image）和路由器的微码（microcode）。因为修改Flash Memory无需更换和移动芯片，在要定期修改存储内容的情况下，其代价低，且使用方便。用户可以在Flash Me
3、mory中存储多个O S的映像，只要空间允许。这项功能对于测试新的映像十分有用。路由器的Flash Memory还能通过使用普通文件传输协议（ trival file transfer protocol，TFTP）将O S的映像加载到另一个路由器上。,ROM:只读存储器,其中所包含的代码执行加电检测，这一点与许多P C所执行的加电自检（ Power On Self - Test，POST）是相同的。ROM中的启动程序还负责加载OS软件。尽管许多路由器需要软件升级时，只能通过更换路由器系统板上的ROM芯片才能做到，但另一些路由器可能使用不同类型的存储方式来保存OS。,RAM:随机存取存储器,用来
4、保存路由表，进行报文缓存等，在许多流量流向一个通用接口时，报文可能不能直接输出到接口，此时RAM可以提供报文排队所需的空间。在设备操作期间， RAM还能提供保存路由器配置文件所需的存储空间。路由器关电时， RAM中的内容被清除。,非易失的RAM（Nonvolatile RAM，NVRAM）在路由器关电时，仍能保持其内容。通过在NVRAM中保存配置文件的一个拷贝，路由器在电源故障时可以快速地恢复。使用NVRAM后，路由器就不再需要硬盘或软盘来保存其配置文件了。因此，在Cisco路由器中没有移动部件，从而增强了各部件的使用寿命。,输入/输出（Input/Output，I/O）端口是报文进出路由器的
5、连接装置。每一个I/O端口都连到一个特定介质转换器（Media-Specific Converter, MSC）上，MSC提供物理接口到特定类型介质，如以太网、令牌环网等。,路由器的软部件,路由器有两个关键的软部件：操作系统映像和配置文件.操作系统映像由启动装载程序定位，这基于对配置寄存器的设置。映像被定位之后，将被加载到内存中的低地址部分。操作系统映像包括一系列的例程,，这些例程支持在设备之间传输数据、管理各种网络功能、修改路由表，以及执行用户命令等。配置文件由路由器管理员创建，所包含的语句被操作系统用来执行各种OS功能。例如，在配置文件中，可以用语句定义一个或多个访问表，并告诉操作系统将不
6、同的访问表应用于不同的接口上，以提供对流经路由器的报文以一定程度的控制。虽然配置文件中定义了影响路由器操作的各个功能，但实际执行这些操作的还是操作系统。操作系统翻译并执行配置文件中的语句。,路由器外观及接口,2500 Router,AUI端口是用来与粗同轴电缆连接的接口，它是一种“D”型15针接口,路由器可通过粗同轴电缆收发器实现与10Base-5网络的连接，但更多的是借助于外接的收发转发器（AUI-to-RJ-45），实现与10Base-T以太网络的连接,在路由器的广域网连接中，应用最多的端口还要算“高速同步串口”（SERIAL）。这种端口主要是用于连接目前应用非常广泛的DDN、帧中继（Fr
7、ame Relay）、X.25、PSTN（模拟电话线路）等网络连接模式。,ISDN BRI端口用于ISDN线路通过路由器实现与Internet或其他远程网络的连接，可实现128Kbps的通信速率。,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,AUX端口为异步端口，主要用于远程配置，也可用于拔号连接，还可通过收发器与MODEM进行连接。AUX端口与Console端口通常被放置在一起.,路由器工作原理,网络互连,把自己的网络同其它的网络互连起来，从网络中获取更多的信息
8、和向网络发布自己的消息。网络的互连有多种方式，其中执行最多的是网桥互连和路由器互连。,网桥互连的网络,网桥工作在OSI模型中的第二层，即链路层。完成数据帧（frame）的转发，主要目的是在连接的网络间提供透明的通信。网桥的转发是依据数据帧中的源地址和目的地址来判断一个帧是否应转发和转发到哪个端口。帧中的地址称为“MAC”地址或“硬件”地址。网桥的作用是把两个或多个网络互连起来，提供透明的通信。网络上的设备看不到网桥的存在，设备之间的通信就如同在一个网上一样方便。由于网桥是在数据帧上进行转发的，因此只能连接相同或相似的网络（相同或相似结构的数据帧），如以太网之间、以太网与令牌环（token ri
9、ng）之间的互连，对于不同类型的网络（数据帧结构不同），如以太网与X.25之间，网桥就无能为力了。,网络互连,在以前的网络中，网桥的应用较为广泛。但网桥互连也带来了不少问题：一个是广播风暴，网桥不阻挡网络中广播消息，当网络的规模较大时（几个网桥，多个以太网段），有可能引起广播风暴（broadcasting storm），导致整个网络全被广播信息充满，直至完全瘫痪。第二个问题是，当与外部网络互连时，网桥会把内部和外部网络合二为一，成为一个网，双方都自动向对方完全开放自己的网络资源。,路由器互连网络,路由器互连与网络的协议有关，我们讨论限于TCP/IP网络的情况。路由器工作在OSI模型中的第三层，
10、即网络层。路由器利用网络层定义的“逻辑”上的网络地址（即IP地址）来区别不同的网络，实现网络的互连和隔离，保持各个网络的独立性。路由器不转发广播消息，而把广播消息限制在各自的网络内部。发送到其他网络的数据先被送到路由器，再由路由器转发出去。,路由原理,路由原理,当IP子网中的一台主机发送IP分组给同一IP子网的另一台主机时，它将直接把IP分组送到网络上，对方就能收到。而要送给不同IP子网上的主机时，它要选择一个能到达目的子网上的路由器，把IP分组送给该路由器，由路由器负责把IP分组送到目的地。如果没有找到这样的路由器，主机就把IP分组送给一个称为“默认网关（default gateway）”的
11、路由器上。“默认网关”是每台主机上的一个配置参数，它是接在同一个网络上的某个路由器端口的IP地址。,路由原理,路由器转发IP分组时，只根据IP分组目的IP地址的网络号部分，选择合适的端口，把IP分组送出去。同主机一样，路由器也要判定端口所接的是否是目的子网，如果是，就直接把分组通过端口送到网络上，否则，也要选择下一个路由器来传送分组。路由器也有它的默认网关，用来传送不知道往哪儿送的IP分组。这样，通过路由器把知道如何传送的IP分组正确转发出去，不知道的IP分组送给“默认网关”路由器，这样一级级地传送，IP分组最终将送到目的地，送不到目的地的IP分组则被网络丢弃了。,路由原理,路由动作包括两项基
12、本内容：寻径和转发。寻径即判定到达目的地的最佳路径，由路由选择算法来实现。由于涉及到不同的路由选择协议和路由选择算法，要相对复杂一些。为了判定最佳路径，路由选择算法必须启动并维护包含路由信息的路由表，其中路由信息依赖于所用的路由选择算法而不尽相同。路由选择算法将收集到的不同信息填入路由表中，根据路由表可将目的网络与下一站（nexthop）的关系告诉路由器。路由器间互通信息进行路由更新，更新维护路由表使之正确反映网络的拓扑变化，并由路由器根据量度来决定最佳路径。这就是路由选择协议（routing protocol），例如路由信息协议（RIP）、开放式最短路径优先协议（OSPF）和边界网关协议（B
13、GP）等。,路由原理,转发即沿寻径好的最佳路径传送信息分组。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何将分组发送到下一个站点（路由器或主机），如果路由器不知道如何发送分组，通常将该分组丢弃；否则就根据路由表的相应表项将分组发送到下一个站点，如果目的网络直接与路由器相连，路由器就把分组直接送到相应的端口上。这就是路由转发协议（routed protocol）。,路由协议,静态路由,静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是简单、高效、可靠。在所有的路由中，
14、静态路由优先级最高。当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。,动态路由,动态路由是网络中的路由器之间相互通信，传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的过程。它能实时地适应网络结构的变化。如果路由更新信息表明发生了网络变化，路由选择软件就会重新计算路由，并发出新的路由更新信息。这些信息通过各个网络，引起各路由器重新启动其路由算法，并更新各自的路由表以动态地反映网络拓扑变化。动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的网络。当然，各种动态路由协议会不同程度地占用网络带宽和CPU资源。,RIP路由协议,RIP协议最初是为Xerox网络系统的Xerox parc通用协议而设计的，是Inter
15、net中常用的路由协议。RIP采用距离向量算法，即路由器根据距离选择路由，所以也称为距离向量协议。路由器收集所有可到达目的地的不同路径，并且保存有关到达每个目的地的最少站点数的路径信息，除到达目的地的最佳路径外，任何其它信息均予以丢弃。同时路由器也把所收集的路由信息用RIP协议通知相邻的其它路由器。这样，正确的路由信息逐渐扩散到了全网。,RIP路由协议,RIP执行非常广泛，它简单、可靠，便于配置。但是RIP只适用于小型的同构网络，因为它允许的最大站点数为15，任何超过15个站点的目的地均被标记为不可达。而且RIP每隔30s一次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一。,OSPF路由协
16、议,20世纪80年代中期，RIP已不能适应大规模异构网络的互连，0SPF随之产生。它是网间工程任务组织（IETF）的内部网关协议工作组为IP网络而开发的一种路由协议。,OSPF路由协议,0SPF是一种基于链路状态的路由协议，需要每个路由器向其同一管理域的所有其它路由器发送链路状态广播信息。在OSPF的链路状态广播中包括所有接口信息、所有的量度和其它一些变量。利用0SPF的路由器首先必须收集有关的链路状态信息，并根据一定的算法计算出到每个节点的最短路径。而基于距离向量的路由协议仅向其邻接路由器发送有关路由更新信息。,OSPF路由协议,与RIP不同，OSPF将一个自治域再划分为区，相应地有两种类型
17、的路由选择方式： 当源和目的地在同一区时，采用区内路由选择；当源和目的地在不同区时，则采用区间路由选择。这就大大减少了网络开销，并增加了网络的稳定性。当一个区内的路由器出了故障时并不影响自治域内其它区路由器的正常工作，这也给网络的管理、维护带来方便。,BGP和BGP-4路由协议,BGP是为TCPIP互联网设计的外部网关协议，用于多个自治域之间。它既不是基于纯粹的链路状态算法，也不是基于纯粹的距离向量算法。它的主要功能是与其它自治域的BGP交换网络可达信息。各个自治域可以运行不同的内部网关协议。BGP更新信息包括网络号自治域路径的成对信息。自治域路径包括到达某个特定网络须经过的自治域串，这些更新信息通过TCP传送出去，以保证传输的可靠性。为了满足Internet日益扩大的需要，BGP还在不断地发展。在最新的BGp4中，还可以将相似路由合并为一条路由。,
