本章導(dǎo)讀

本章重點(diǎn)介紹了路由器的組成、配置模式、啟動(dòng)過(guò)程、基本配置、工作原理等。

本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)：

& 掌握路由器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

& 熟練掌握路由器的啟動(dòng)過(guò)程

& 了解路由器的工作原理

& 掌握路由器的基本配置

2.1 路由器基礎(chǔ)知識(shí)

2.1.1 路由器面板

交換機(jī)的接口大多在前面板上，路由器的大部分接口都在后面板上，路由器的前面板上只有一些指示燈銳捷路由器將CONSOLE配置口（控制臺(tái)端口）和AUX配置口(輔助端口)放置在前面板上，所以路由器經(jīng)常反過(guò)來(lái)安裝在實(shí)驗(yàn)室，以便于接線。有些路由器有兩個(gè)同步串口，有些路由器有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口卡插槽和模塊插槽，如圖2-1所示。有些路由器有兩個(gè)同步串口，有些路由器有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口卡插槽和模塊插槽，如圖2-1所示。

2.1.2 路由器的組成

由硬件和軟件組成的路由器。硬件由中央處理單元組成（Central Processor Unit，CPU），只讀存儲(chǔ)器（Read Only Memory，ROM）、內(nèi)存（Random Access Memory，RAM）、閃存（FLASH Memory）、非易失性內(nèi)存（Nonvolatile RAM，NVRAM）、接口，控制臺(tái)端口（CONsole Port）、輔助端口（AUXiliary Port）、線纜（CABle）由路由器組成的物理硬件和電路；IOS由操作系統(tǒng)和操作配置文件組成。

1．處理器

路由器本質(zhì)上是一種包含中央處理單元的特殊計(jì)算機(jī)主機(jī)（CPU），不同系列和型號(hào)的路由器CPU也不一樣。

1．處理器

路由器本質(zhì)上是一種包含中央處理單元的特殊計(jì)算機(jī)主機(jī)（CPU），不同系列和型號(hào)的路由器CPU也不一樣。CPU主要任務(wù)是管理和維護(hù)路由器的配置，選擇最佳路由，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。

2．存儲(chǔ)器

路由器主要使用四種類型的存儲(chǔ)器：ROM、RAM、Flash RAM、NVRAM。

（1）ROM(只讀內(nèi)存)

ROM保存加電自測(cè)診斷所需的指令、自舉程序和路由器IOS（Internetwork Operating System）操作系統(tǒng)的指導(dǎo)部分負(fù)責(zé)路由器的指導(dǎo)和診斷(系統(tǒng)的初始化功能)。它是使路由器進(jìn)入正常工作狀態(tài)的路由器啟動(dòng)軟件。ROM通常存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)芯片上，或插入路由器的主板上。ROM軟件升級(jí)需要替換CPU可插拔芯片。

ROM主要包括：

① 系統(tǒng)加電自檢代碼（POST）：檢測(cè)路由器各硬件部件是否完好。

② 系統(tǒng)引導(dǎo)區(qū)域代碼（Boot Strap）：用于啟動(dòng)路由器并載入IOS操作系統(tǒng)。

（2）閃存（Flash）

Flash RAM(閃存)是保存可讀可寫的存儲(chǔ)器IOS操作系統(tǒng)（IOS當(dāng)IOS升級(jí)時(shí)，無(wú)需更換處理器芯片，只需重寫即可Flash RAM內(nèi)容可以，其作用相當(dāng)于硬盤。數(shù)據(jù)仍然可以在系統(tǒng)重新啟動(dòng)或關(guān)閉后保存，以保持路由器的正常運(yùn)行。事實(shí)上，如果Flash容量足夠大，甚至可以存儲(chǔ)多個(gè)操作系統(tǒng)IOS升級(jí)非常有用。不知道新版本IOS升級(jí)后是否穩(wěn)定可以保留舊版本IOS，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可迅速返回舊版本的操作系統(tǒng)，避免長(zhǎng)期網(wǎng)絡(luò)故障。閃存或安裝在主機(jī)上SIMM要么在槽上做成一塊PCMCIA卡。

(3)非易失性RAM（NVRAM）

NVRAM（非易失性RAM）保存可讀可寫存儲(chǔ)器IOS路由器啟動(dòng)時(shí)讀取的啟動(dòng)配置數(shù)據(jù)(配置文件)Startup-Config）。當(dāng)路由器啟動(dòng)時(shí)，首先找到并執(zhí)行配置。路由器啟動(dòng)后，該配置成為運(yùn)行配置NVRAM將其轉(zhuǎn)換為啟動(dòng)配置，并在下次路由器啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)換為修改后的新配置。NVRAM路由器上通常只配置32個(gè)容量KB~128KB大小的NVRAM。同時(shí)，NVRAM速度快，成本高。

(4)隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）

RAM(隨機(jī)存取內(nèi)存)，只有可讀可寫的存儲(chǔ)器RAM當(dāng)路由器啟動(dòng)或斷電時(shí)，丟失計(jì)算機(jī)中的內(nèi)容和RAM一樣。RAM的作用有：

① 存放路由表

② 作為高速緩存(地址分析協(xié)議)ARP高速緩存、快速交換、臨時(shí)和運(yùn)行的配置文件)

③ 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(作為數(shù)據(jù)包緩沖，數(shù)據(jù)包保持隊(duì)列)

④ 命令(程序代碼)

RAM存取速度優(yōu)于上述三種存儲(chǔ)器，使路由器CPU能夠快速訪問(wèn)這些信息。

3.路由器接口

路由器可以通過(guò)接口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，可以物理連接到各種網(wǎng)絡(luò)。路由器的接口技術(shù)非常復(fù)雜，接口類型也很多。

3.路由器接口

路由器可以通過(guò)接口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。它可以物理連接到各種網(wǎng)絡(luò)。路由器的接口技術(shù)非常復(fù)雜，接口類型也很多。路由器接口主要分為局域網(wǎng)接口、廣域網(wǎng)接口和配置接口。每個(gè)接口都有自己的名字和號(hào)碼，并在路由器上標(biāo)記。根據(jù)路由器產(chǎn)品的不同，接口的數(shù)量和類型也不同。以太網(wǎng)是實(shí)驗(yàn)室中常見(jiàn)的接口RJ45接口（標(biāo)注f1/1s1/1）。

(1)局域網(wǎng)接口

RJ45接口：雙絞線以太網(wǎng)接口，標(biāo)注“Fastethernet 1/1”等，有10M、100M、1000M目前最多100M。

SC接口：光纖接口，連接快速以太網(wǎng)或千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，只有高級(jí)路由器。

(2)廣域網(wǎng)接口:

高速同步串口：可連接DDN、幀中繼、X.25、E1等。

同步/異步串口:Modem或Modem通過(guò)公共電話網(wǎng)絡(luò)將遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)上。

ISDN BRI接口：用于ISDN通過(guò)路由器實(shí)現(xiàn)線路Internet128Kbps通信速率。

xDSL接口：用于xDSL連接線路。

(3)配置接口:

AUX接口：該接口為異步接口，主要用于遠(yuǎn)程配置、撥號(hào)備份、Modem連接。支持硬件流控制，很少使用。

Console接口：該接口為異步接口，主要連接終端或支持終端模擬程序計(jì)算機(jī)，并在本地配置路由器。最常用的配置接口是不支持硬件流控制。

4.路由器操作系統(tǒng)

IOS基于文本的命令行接口通常通過(guò)配置（Command Line Interface，CLI）進(jìn)行的。

5．配置文件

配置文件有兩種類型：

(1)啟動(dòng)配置文件（Startup-config)：也稱備份配置文件，保存在中NVRAM中。

(2)運(yùn)行配置文件（running-config）：也稱為活動(dòng)配置文件，駐留在內(nèi)存中。

2.1.3 可選路由器接口類型及應(yīng)用

1．E1接口及應(yīng)用

E路由器一端接口的表現(xiàn)主要是DB9接口，在另一端DCE一端有兩種接口表現(xiàn)形式：光纖轉(zhuǎn)換器、接口轉(zhuǎn)換器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、光端機(jī)等。G.703非平衡的75 ohm，平衡的120 ohm2種接口。

路由器上的E1接口模塊：

應(yīng)用：

l 將2M用作若干個(gè)64k及其組合，如128K，256K等，如CE1；

l 用作語(yǔ)音交換機(jī)的數(shù)字中繼器，也是E最初的用法，一條E30路話路話音。PRI是最常用的接入方式之一。PRI是最常用的接入方式之一。

2．V35接口類型及應(yīng)用

V.路由器一端有35個(gè)接口DB50接口，外部網(wǎng)絡(luò)端為34針接口。V.35電纜用于同步傳輸數(shù)據(jù)，包裝在接口上 x.25、幀中繼、ppp、slip、lapb 等鏈路層協(xié)議，支持IP、IPX網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。V.35 公認(rèn)的電纜傳輸最高速率為2mbps，傳輸距離與傳輸速率有關(guān)，在V接口上速率與接口的關(guān)系是：2400bps-1250m；4800bps-625m；9600bps-312m； 19200bps-156m；38400bps-78m；56000bps-60m；64000bps-50m；2048000bps-30m

應(yīng)用：

V35界面廣泛而單一，所有低速同步線(64K-128K）它用于所有線路。

3.異步接口類型及應(yīng)用

遵循異步接口線路EIA最傳統(tǒng)和典型的異步接口是指定的標(biāo)準(zhǔn)RS-232。

3.異步接口類型及應(yīng)用

遵循異步接口線路EIA最傳統(tǒng)和典型的異步接口是指定的標(biāo)準(zhǔn)RS-232.路由器上使用的接口類型有RS-232、DB-25、DB-9、RJ-45等。

應(yīng)用：

l 撥號(hào)服務(wù)器作為接入服務(wù)器的接口。

l 異步專線的接入接口用異步接口連接到異步專線MODEM上。

l 使用啞終端，使用路由器的異步接口TELNET連接啞終端的方式。

l 反向使用于實(shí)驗(yàn)室TELNET的應(yīng)用場(chǎng)合

l 在撥號(hào)備份環(huán)境中，異步接口可連接到異步專線/PSTN/ISDN備份接口為線路。

4．ISDN接口及應(yīng)用

ISDN該設(shè)備包括交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備（NT）有ISDN小交換機(jī)、ISDN適配器、ISDN路由器、數(shù)字電話等，數(shù)字電話占據(jù)B信道。它安裝在用戶處，分為NT1和NT它使數(shù)字信號(hào)在普通電話線上傳輸和接受。

中國(guó)電話局提供的ISDN基群速率接口（PRI）為30B D。ISDN的PRI提供30個(gè)B信道和1個(gè)64個(gè)Kbps的 D總速率可達(dá)2.048Mbps。B信道速率為64Kbps，用于傳輸用戶數(shù)據(jù)，D信道主要傳輸控制信令。我國(guó)ISDN建立和使用撥號(hào)ISP它可以作為連接DDN或備用幀中繼線。與電話網(wǎng)絡(luò)不同的交換設(shè)備，ISDN用戶與電信局之間的連接采用數(shù)字信號(hào)，因此ISDN信道建立時(shí)間短，線路通信質(zhì)量好，誤碼率低，重傳率低。

應(yīng)用：

l 在ADSL推廣前做簡(jiǎn)單的上網(wǎng)線路；

l 作為廣域網(wǎng)絡(luò)主線的備份線，備份主線速度快，穩(wěn)定性高，容易被用戶接受；

l 可作為普通電話使用，ISDN盡管是數(shù)字電子線路，但其傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)介質(zhì)同樣是公共電話網(wǎng)，所以在用戶不上網(wǎng)的時(shí)，可以把它作為普通電話使用。

5．VOIP接口及應(yīng)用

傳統(tǒng)語(yǔ)音，從呼叫方到接收方，完全通過(guò)PSTN網(wǎng)絡(luò)相互連接，VOIP語(yǔ)音不同，IP語(yǔ)音位于公共電話網(wǎng)，提供傳輸服務(wù)IP在網(wǎng)絡(luò)接口處，用戶撥打電話VOIP通過(guò)程控電話交換機(jī)轉(zhuǎn)接電話時(shí)IP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)，在由IP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)將用戶話路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到IP網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)IP該網(wǎng)絡(luò)由呼叫用戶電話所屬IP網(wǎng)關(guān)，然后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到被稱用戶的電話號(hào)碼PSTN在互聯(lián)網(wǎng)上，被稱為用戶的電話最終可以使用IP網(wǎng)絡(luò)共享帶寬，充分利用資源優(yōu)勢(shì)。

VOIP的語(yǔ)音接口共有兩種型號(hào)：FXO、FXS。

VOIP有兩種語(yǔ)音接口：FXO、FXS。FXO：它是一種不給他連接的設(shè)備供電的接口，所以它主要用于連接ISP中繼線。FXS：它是一個(gè)傳輸信號(hào)和電源的接口，可以直接連接到傳真機(jī)或電話上。

應(yīng)用：

在所有存在IP網(wǎng)絡(luò)的地方，只要在路由器上安裝了相應(yīng)的語(yǔ)音模塊，都可以使用VOIP

2.1.4 路由器的啟動(dòng)過(guò)程

(1)打開路由器電源后，系統(tǒng)硬件進(jìn)行加電自檢（POST）。運(yùn)行ROM硬件檢測(cè)程序，檢測(cè)各部件是否能正常工作。硬件檢測(cè)完成后，軟件初始化開始。

(2)軟件初始化過(guò)程。加載并運(yùn)行ROM中的BootStrap啟動(dòng)程序，進(jìn)行初步指導(dǎo)。

（3）定 位并