淺談CISCO路由器的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

摘 要 在現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的時代中，路由器有著舉足輕重的作用。本文以思科路由器為例，對路由器的組成、工作原理、操作系統(tǒng)、常用協(xié)議及其發(fā)展方向做了簡單概述。

關(guān)鍵詞 CISCO路由器 工作原理 協(xié)議

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 Cisco路由器的組成

Cisco路由器由硬件和軟件組成。硬件主要包括中央處理器、內(nèi)存、接口、控制臺端口和輔助端口等；軟件主要是路由器的IOS操作系統(tǒng)。

1.1Cisco路由器的硬件組成

圖1 Cisco路由器的基本部件

圖1展示了Cisco路由器的組成，各部件功能如下：

（1）中央處理器（CPU）；Cisco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)路由器的配置管理以及數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)處理工作。路由器處理數(shù)據(jù)包的速度在很大程度上取決于CPU的處理速度。

（2）內(nèi)存；Cisco路由器使用幾種不同類型的內(nèi)存，每種內(nèi)存以不同方式協(xié)助路由器進(jìn)行工作。包括以下四種類型的內(nèi)存：只讀內(nèi)存（ROM）、閃存（Flash）、易失性RAM（NVRAM）和隨機存儲器（RAM）。

（3）接口（interface）；每個路由器的接口均有自己的名字和編號。一個接口的全名由它的類型表示以及至少一個數(shù)字構(gòu)成，其編號由數(shù)字0開始。路由器接口用作將路由器連接到網(wǎng)絡(luò)，可以分為局域網(wǎng)接口和廣域網(wǎng)接口兩種。

（4）控制臺端口（console port）；控制臺端口提供了一個EIA/TIA-232異步串行接口，用于在本地對路由器進(jìn)行配置。

（5）輔助端口（Auxiliary Port）；Auxiliary Port提供了一個EIA/TIA-232異步串行接口。它通常用于連接Modem，以實現(xiàn)對路由器的遠(yuǎn)程管理。

1.2 Cisco 路由器操作系統(tǒng)

Cisco路由器需要依靠IOS（Internetwork Operating Syetem）這個操作系統(tǒng)進(jìn)行工作。IOS就像是Cisco設(shè)備的靈魂一樣，它指揮和協(xié)調(diào)著Cisco設(shè)備的硬件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和應(yīng)用的傳遞。IOS是一種通過命令行方式進(jìn)行配置的操作系統(tǒng)。通過使用IOS命令，可以為Cisco網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行各種各樣的配置，使之適用于各種網(wǎng)絡(luò)功能。對于不同型號的Cisco設(shè)備，由于其硬件結(jié)構(gòu)不同，它們所使用的IOS也不一樣。

2 Cisco路由器工作原理

當(dāng)路由器收到一個網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報時，路由器便要決定是直接轉(zhuǎn)發(fā)給與自己相連的網(wǎng)絡(luò)還是發(fā)往另一個路由器，或者丟棄該數(shù)據(jù)報。路由器利用網(wǎng)絡(luò)層的源地址和目的地址信息來確定信息發(fā)往哪一個網(wǎng)絡(luò)，如果源網(wǎng)絡(luò)號和目的網(wǎng)絡(luò)號在同一個網(wǎng)絡(luò)中則送到該網(wǎng)絡(luò)的指定主機。一個信息包到達(dá)路由器后先進(jìn)入隊列，然后路由器依次進(jìn)行如下處理：提取信息包的目的地址，查看路由表，如果到達(dá)目的地的路徑不止一個，則選擇一條最佳路徑。另外，路由器在進(jìn)行選擇時還綜合了互聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、延時、數(shù)據(jù)報長度、數(shù)據(jù)報頭中規(guī)定的服務(wù)類型等因素來選擇出最優(yōu)路徑。

3 Cisco IOS的基本模式

Cisco的IOS的命令行模式中有四種基本的模式：

3.1用戶模式（User mode）

一臺新的路由器在啟動過程結(jié)束后將會看見提示符“router>”，這是訪問路由器的最低級模式。此時路由器處于用戶命令狀態(tài)，用戶可以看路由器的連接狀態(tài)，訪問其它網(wǎng)絡(luò)和主機，但不能看到和更改路由器的設(shè)置內(nèi)容。

3.2特權(quán)模式（Privileged mode）

在router>提示符下鍵入enable，路由器進(jìn)入特權(quán)命令狀態(tài)router#，這時便可以看到和更改路由器的設(shè)置內(nèi)容。用命令disable或exit可以從特權(quán)模式退回到用戶模式。

3.3全局配置模式（Global mode）

在router#提示符下鍵入configure terminal，出現(xiàn)提示符router（config）#，此時路由器處于全局設(shè)置狀態(tài)，可以設(shè)置路由器的全局參數(shù)。

3.4局部配制模式

路由器處于局部設(shè)置狀態(tài)，可以設(shè)置路由器某個局部的參數(shù)。

在IOS操作中，無論任何狀態(tài)和位置，都可以鍵入“？”得到系統(tǒng)的幫助。IOS常用指令，見表1。

4 Cisco 路由器常用協(xié)議

路由協(xié)議是路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，路由協(xié)議可以簡單的分成內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議是在一個自治系統(tǒng)（AS）內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議。內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議包括一下幾個：路由選擇協(xié)議（RIIP）；內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（IGRP）；內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（EIGRP）；開發(fā)最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF）。

外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議是相對與內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，它運行在各個自治系統(tǒng)之間的，是組成廣域網(wǎng)不可缺少的部分。最主要的一個協(xié)議就是邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）。

RIP：最早開發(fā)的路由選擇協(xié)議之一，相對鏈路狀態(tài)路由選擇協(xié)議要簡單。它的路由選擇是根據(jù)距離向量算法來計算的。RIP計算路徑方法是使用跳數(shù)，即一跳代表一臺路由器。最佳路徑的選擇是根據(jù)跳數(shù)的大小來決定的。如5跳和6跳相比RIP會選擇5跳的路徑。

RIP的一個缺陷是最大跳數(shù)是15。即目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)超過了15個路由器跳時，它就會認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)不可到達(dá)。

IGRP與EIGRP：都是CISCO設(shè)計的路由協(xié)議，僅能夠在CISCO的路由器上去實現(xiàn)和部署。也是根據(jù)距離向量算法計算路徑的，但其度量值不同與RIP，它要考慮帶寬，延遲，可靠性等因素。

OSPF：使用鏈路狀態(tài)路由選擇確定最佳路徑。其度量標(biāo)準(zhǔn)有路由器速度，流量，可靠性和安全性等。OSPF也只是在路由表中記錄最佳路徑而已

BGP：BGP是基于策略選路徑的，策略是由自治系統(tǒng)管理員制定的。BGP是一個距離向量協(xié)議，它與RIP和OSPF的不同在于BGP使用TCP協(xié)議作為其傳輸層協(xié)議。兩個運行BGP協(xié)議的系統(tǒng)建立連接一條TCP連接，然后交換整個BGP路由表，當(dāng)路由器在發(fā)生變化時再發(fā)送更新信號。

5 路由器未來的發(fā)展

5.1速度更快

傳統(tǒng)意義上，路由器通常被認(rèn)為是網(wǎng)絡(luò)速度的瓶頸。在局域網(wǎng)速度早已達(dá)到上百兆時，路由器的處理速度至多只到幾十兆比特率。這幾年伴隨著因特網(wǎng)的爆炸性增長，大家對路由器的研究也重點體現(xiàn)在提高路由器的處理速度上。不過，IP路由器速度的提高是直接得益于ATM的概念和技術(shù)的，在IP領(lǐng)域中提出的許多新概念和新技術(shù)也有相當(dāng)一部分是直接或間接來源于ATM，兩種優(yōu)秀的技術(shù)逐漸開始融合。事實上，許多公司從事高速IP路由器研發(fā)的技術(shù)人員正是過去研究ATM技術(shù)的研發(fā)人員。

5.2服務(wù)質(zhì)量更好

路由器發(fā)展趨勢更本質(zhì)、更深刻的變化是以IP為基礎(chǔ)的包交換數(shù)據(jù)將在未來幾年內(nèi)迅速取代已發(fā)展了近百年的電路交換通信方式，成為通信業(yè)務(wù)模式的主流。這意味著，IP路由器不僅要提供更快的速度以適應(yīng)急劇增長的傳統(tǒng)的計算機數(shù)據(jù)流量，而且，IP路由器也將逐步提供原電信網(wǎng)絡(luò)所提供的種種業(yè)務(wù)。但是傳統(tǒng)的IP路由器并不關(guān)心也不知道IP包的業(yè)務(wù)類型，一般只是按先進(jìn)、先出的原則轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，語音電話數(shù)據(jù)、實時視頻數(shù)據(jù)、因特網(wǎng)瀏覽數(shù)據(jù)等等各種業(yè)務(wù)類型的數(shù)據(jù)都被不加區(qū)分的對待。由此可見，IP路由器要想提供包括電信廣播在內(nèi)的所有業(yè)務(wù)，提高服務(wù)質(zhì)量（QOS）是其關(guān)鍵。這也正是目前各大網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商（包括Cisco，3Com，Nortel等）所努力推進(jìn)的方向。事實上，QOS不僅是路由器的一個發(fā)展趨勢，以路由器為核心的整個IP網(wǎng)絡(luò)都在朝這個方向發(fā)展。

5.3管理更加智能

隨著網(wǎng)絡(luò)流量的爆炸性增長，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益膨脹，以及對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的要求越來越高，路由器上的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)變得日益重要，網(wǎng)絡(luò)連接已成為日常工作，生活中不可缺的部分。在保證質(zhì)量的情況下最大限度地利用帶寬、及早發(fā)現(xiàn)并診斷設(shè)備故障，迅速方便地根據(jù)需要改變配置，這些網(wǎng)絡(luò)管理功能都日益成為直接影響網(wǎng)絡(luò)用戶和網(wǎng)絡(luò)運營商利益的重要因素。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議七層模型中，網(wǎng)絡(luò)管理屬于高層應(yīng)用，目前各廠家網(wǎng)絡(luò)管理的一個重要發(fā)展趨勢是向智能化方向發(fā)展。所謂智能化又體現(xiàn)在兩個方面，一是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器）之間信息交互的智能化；二是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)管理者之間信息交互的智能化，在網(wǎng)絡(luò)管理智能化的大趨勢中，“基于策略的管理”和“流量工程”這兩個技術(shù)概念是目前最引人注目的。各路由器廠商在新推出的產(chǎn)品中無不標(biāo)榜自己的網(wǎng)絡(luò)管理配套系統(tǒng)具有或部分具有這兩個方面的功能。

6結(jié)論

以上對目前思科路由器的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了介紹，相信隨著上網(wǎng)用戶的越來越多，隨著寬帶網(wǎng)建設(shè)的如火如荼，對路由器技術(shù)更新的要求會越來越強烈。路由器在未來更加先進(jìn)、更能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展要求的新一代技術(shù)定將層出不窮地涌現(xiàn)出來。

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