路由器的原理與作用

路由器是一種連接多個網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它能將不同網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行“翻譯”，以使它們能夠相互“讀”懂對方的數(shù)據(jù)，從而構(gòu)成一個更大的網(wǎng)絡(luò)。路由器由硬件和軟件組成。硬件主要由中央處理器、內(nèi)存、接口、控制端口等物理硬件和電路組成；軟件主要由路由器的IOS操作系統(tǒng)組成。 今天，我們以當(dāng)前普遍應(yīng)用的思科路由器為例給大家介紹一下路由器的硬件組成及其工作情況。讓大家在使用它們的同時，對它們的組成也有所了解。 中央處理器 與計算機一樣，路由器也包含了一個中央處理器（CPU）。不同系列和型號的路由器，其中的CPU也不盡相同。思科路由器一般采用Motorola 68030和Orion/R4600兩種處理器。 路由器的CPU負(fù)責(zé)路由器的配置管理和數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)工作，如維護(hù)路由器所需的各種表格以及路由運算等。路由器對數(shù)據(jù)包的處理速度很大程度上取決于CPU的類型和性能。 內(nèi)存 路由器采用了以下幾種不同類型的內(nèi)存，每種內(nèi)存以不同方式協(xié)助路由器工作。 1.只讀內(nèi)存（ROM） 只讀內(nèi)存（ROM）在思科路由器中的功能與計算機中的ROM相似，主要用于系統(tǒng)初始化等功能。ROM中主要包含： （1）系統(tǒng)加電自檢代碼（POST），用于檢測路由器中各硬件部分是否完好； （2）系統(tǒng)引導(dǎo)區(qū)代碼（BootStrap），用于啟動路由器并載入IOS操作系統(tǒng)； （3）備份的IOS操作系統(tǒng)，以便在原有IOS操作系統(tǒng)被刪掉或破壞時使用。通常，這個IOS比現(xiàn)運行IOS的版本低一些，但卻足以使路由器啟動和工作。 顧名思義，ROM是只讀儲存器，不能更改其中存放的代碼。如要進(jìn)行升級，則要替換ROM芯片。 2.閃存（Flash） 閃存（Flash）是可讀可寫的儲存器，在系統(tǒng)重新啟動或關(guān)機之后仍能保存數(shù)據(jù)。Flash中存放著當(dāng)前使用中的IOS。事實上，如果Flash容量足夠大，甚至可以存放多個操作系統(tǒng)，這在進(jìn)行IOS升級時十分有用。當(dāng)不知道新版IOS是否穩(wěn)定時，可在升級后仍保留舊版IOS，當(dāng)出現(xiàn)問題時可迅速退回到舊版操作系統(tǒng)，從而避免長時間的網(wǎng)絡(luò)故障。 3.非易失性RAMNVRAM 非易失性RAMNonvolatile RAM是可讀可寫的儲存器，在系統(tǒng)重新啟動或關(guān)機之后仍能保存數(shù)據(jù)。由于NVRAM僅用于保存啟動配置文件（Startup-Config），故其容量較小，通常在路由器上只配置32KB~128KB大小的NVRAM。同時，NVRAM的速度較快，成本也比較高。 4.隨機儲存器RAM RAM也是可讀可寫的儲存器，但它儲存的內(nèi)容在系統(tǒng)重啟或關(guān)機后將被清除。和計算機中的RAM一樣，思科路由器中的RAM也是運行期間暫時存放操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的儲存器，讓路由器能迅速訪問這些信息。RAM的存取速度優(yōu)于前面所提到的3種內(nèi)存的存取速度。 運行期間，RAM中包含路由表項目、ARP緩沖項目、日志項目和隊列中排隊等待發(fā)送的分組。除此之外，還包含運行配置文件（Running-config）、正在執(zhí)行的代碼、IOS操作系統(tǒng)程序和一些臨時數(shù)據(jù)信息。 路由器的類型不同，IOS代碼的讀取方式也不同。如思科 2500系列路由器只在需要時才從Flash中讀入部分IOS；而思科 4000系列路由器整個IOS必須先全部裝入RAM才能運行。因此，前者稱為Flash運行設(shè)備（Run from Flash），后者稱為RAM運行設(shè)備（Run from RAM）。 路由器加電啟動過程： （1）系統(tǒng)硬件加電自檢。運行ROM中的硬件檢測程序，檢測各組件能否正常工作。完成硬件檢測后，開始軟件初始化工作。 （2）軟件初始化過程。運行ROM中的BootStrap程序，進(jìn)行初步引導(dǎo)工作。 （3）尋找并載入IOS系統(tǒng)文件。IOS系統(tǒng)文件可以存放在多處，至于到底采用哪一個IOS，是通過命令設(shè)置指定的。 （4）IOS裝載完畢，系統(tǒng)在NVRAM中國 搜索尋保存的Startup-Config文件，進(jìn)行系統(tǒng)的配置。如果NVRAM中存在Startup-Config文件，則將該文件調(diào)入RAM中并逐條執(zhí)行。否則，系統(tǒng)進(jìn)入Setup模式，進(jìn)行路由器初始配置。 接口 所有路由器都有接口（Interface），每個接口都有自己的名字和編號。一個接口的全名稱由它的類型標(biāo)志與數(shù)字編號構(gòu)成，編號自0開始。 對于接口固定的路由器（如思科 2500系列）或采用模塊化接口的路由器（如思科 4700系列），在接口的全名稱中，只采用一個數(shù)字，并根據(jù)它們在路由器的物理順序進(jìn)行編號，例如Ethernet0表示第1個以太網(wǎng)接口，Serial1表示第2個串行 接口。 對于支持“在線插拔和刪掉”或具有動態(tài)更改物理接口配置的路由器，其接口全名稱中至少包含兩個數(shù)字，中間用斜杠“/”分割。其中，第1個數(shù)字代表插槽編號，第2個數(shù)字代表接口卡內(nèi)的端口編號。如思科 3600路由器中，serial3/0代表位于3號插槽上的第1個串行 接口。 對于支持“萬用接口處理器（VIP）”的路由器，其接口編號形式為“插槽/端口適配器/端口號”，如思科 7500系列路由器中，Ethernet4/0/1是指4號插槽上第1個端口適配器的第2個以太網(wǎng)接口。 控制臺端口 所有路由器都安裝了控制臺端口，使用戶或管理員能夠利用終端與路由器進(jìn)行通信，完成路由器配置。該端口提供了一個EIA/TIA-232異步串行接口，用于在本地對路由器進(jìn)行配置（首次配置必須通過控制臺端口進(jìn)行）。 路由器的型號不同，與控制臺進(jìn)行連接的具體接口方式也不同，有些采用DB25連接器DB25F，有些采用RJ45連接器。通常，較小的路由器采用RJ45連接器，而較大的路由器采用DB25連接器。 輔助端口 多數(shù)路由器均配備了一個輔助端口，它與控制臺端口類似，提供了一個EIA/TIA-232異步串行接口，通常用于連接Modem以使用戶或管理員對路由器進(jìn)行遠(yuǎn)程管理