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路由器是连接两个或多个网络的硬件设备,在网络间起网关的作用,是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备。它能够理解不同的协议,例如某个局域网使用的以太网协议,因特网使用的TCP/IP协议。这样,路由器可以分析各种不同类型网络传来的数据包的目的地址,把非TCP/IP网络的地址转换成TCP/IP地址,或者反之;再根据选定的路由算法把各数据包按最佳路线传送到指定位置。所以路由器可以把非TCP/ IP网络连接到因特网上。 展开全文
路由器是连接两个或多个网络的硬件设备,在网络间起网关的作用,是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备。它能够理解不同的协议,例如某个局域网使用的以太网协议,因特网使用的TCP/IP协议。这样,路由器可以分析各种不同类型网络传来的数据包的目的地址,把非TCP/IP网络的地址转换成TCP/IP地址,或者反之;再根据选定的路由算法把各数据包按最佳路线传送到指定位置。所以路由器可以把非TCP/ IP网络连接到因特网上。
信息
协    议
RIP路由协议、OSPF路由协议等
路由选择
静态路由和动态路由
别    名
网关设备
中文名
路由器
功    能
寻址
外文名
Router
路由器简介
路由器又可以称之为网关设备。路由器就是在OSI/RM中完成的网络层中继以及第三层中继任务,对不同的网络之间的数据包进行存储、分组转发处理,其主要就是在不同的逻辑分开网络。而数据在一个子网中传输到另一个子网中,可以通过路由器的路由功能进行处理。在网络通信中,路由器具有判断网络地址以及选择IP路径的作用,可以在多个网络环境中,构建灵活的链接系统,通过不同的数据分组以及介质访问方式对各个子网进行链接。路由器在操作中仅接受源站或者其他相关路由器传递的信息,是一种基于网络层的互联设备。 [1]  路由器通常位于网络层,因而路由技术也是与网络层相关的一门技术, 路由器与早期的网桥相比有很多的变化和不同。 通常而言,网桥的局限性比较大,它只能够连通数据链路层相同或者类似的网络,不能够连接数据链路层之间有着较大差异的网络。但是路由器却不同,它打破了这个局限,能够连接任意的两种不同的网络,但是这两种不同的网络之间要遵守一个原则,就是使用相同的网络层协议,这样才能够被路由器连接。 路由技术简单来说就是对网络上众多的信息进行转发与交换的一门技术,具体来说,就是通过互联网络将信息从源地址传送到目的地址。路由技术这几年来也取得了不错的发展和进步,特别是第五代路由器的出现,满足了人们对数据、语音和图像的综合应用,逐渐被大多数家庭网络所选择并且广泛被使用。 除此之外,这几年来,我国的路由技术越来越成熟,同时也结合了当代的智能化技术,使得人们在使用路由技术的过程中能够体会到快捷、快速的效果,从而推动和促进互联网和网络技术的发展。 [2]  路由器是互联网的主要结点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择(routing),这也是路由器名称的由来。作为不同网络之间互相连接的枢纽,路由器系统构成了基于TCP/IP的国际互联网络Internet 的主体脉络,也可以说,路由器构成了Internet的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一,它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。因此,在园区网、地区网、乃至整个Internet研究领域中,路由器技术始终处于核心地位,其发展历程和方向,成为整个Internet研究的一个缩影。在当前我国网络基础建设和信息建设方兴未艾之际,探讨路由器在互连网络中的作用、地位及其发展方向,对于国内的网络技术研究、网络建设,以及明确网络市场上对于路由器和网络互连的各种似是而非的概念,都有重要的意义。
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  • 路由器基础知识详解

    万次阅读 多人点赞 2016-04-30 10:40:19
    第一章 网络互联  网络的根本目的非常简单:方便人们交换所获得的信息。但是网络的应用需求非常复杂:有的用户希望高带宽,但并不要求很长的传输距离;有的用户要求很长的距离,但对带宽要求很低;...

    第一章  网络互联  

            网络的根本目的非常简单:方便人们交换所获得的信息。但是网络的应用需求非常复杂:有的用户希望高带宽,但并不要求很长的传输距离;有的用户要求很长的距离,但对带宽要求很低;有的对网络的可靠性要求较高,而另外一些则要求较低,等等。这些都导致了网络的多样化,现在比较常见的局域网有以太网、令牌环和FDDI,广域网有DDN、X.25、帧中继、ATM等,这些网络分别从不同方面满足用户需求。这些网络的物理介质和协议都不相同,彼此之间不能直接相互通信。将它们相互连接,使不同网络上的用户之间可以交换信息的技术就称为网络互联技术。  实现网络互联的技术有两种:协议转换和隧道技术。 TCP/IP 和Novell的IPX是两种常见的协议转换技术。 Novell的IPX曾经红火一时,但现在网络互联中占统治地位的是TCP/IP,风靡世界的nternet就是利用TCP/IP作为互联协议的实例。 路由器就是一种利用协议转换技术将异种网进行互联的设备。而现在非常时髦的VPN(Virtual Private Network,虚拟私有网)则是隧道技术的代表。


     
    第二章  路由器的基本结构和工作原理  

           路由器实质上是一种将网络进行互联的专用计算机,路由器在TCP/IP中又称为IP网关。本章拟以TCP/IP技术为例介绍路由器。大家都知道OSI的七层模型,如图




                                                                                       TCP/IP层次模型


            路由器的软件结构就是以TCP/IP协议栈为核心的,下图是一个简单的路由器软件结构。

     

                                                  路由器软件结构


           路由器的协议转换发生在IP层。如下图所示,路由器试图互联局域网和Internet。 局域网是以太网,运行IEEE802.2 和IEEE802.3。路由器和接入服务器之间为专线,而链路层协议为PPP(Point to Point Protocol,点对点协议)。以太网上的主机以及Internet上的接入服务器的网络层协议都是IP。主机将IP包封装在以太网帧中发向路由器;路由器的以太网口收到主机发来的以太网帧后处理帧头并上交路由器的IP层;IP查看报文头后将IP包交给广域网口的PPP;PPP将IP包封装在PPP帧中并通过专线发往接入服务器。上述互联原理具有普遍性:某种网络设备要在第n层上互联异种网N1和N2,那么N1和N2在第n层及以上的协议(若有)必须相同。这实际上也是N1和N2能够互联的充要条件。  

         问题是主机如何知道把要去Internet的报文交给正确的路由器(假设以太网上有多台主/路由器),而路由器又是如何知道将主机报文发给哪个接入服务器(假设路由器有多个广域网口,且每个广域网口都和一个接入服务器相连)的呢?答案是依靠寻址和路由机制。


                                                                                               路由器的工作原理


             IP地址被用来标识一台工作在IP层的网络设备。在相互联结的网络中IP地址应该是唯一的,即一个IP地址不能同时被多个网络设备使用。但是TCP/IP允许一台网络设备占用多个IP地址,这种设备称为“多穴主机”。路由器就是一种多穴主机,它的每个端口都有一个IP地址,甚至于一个端口可以有多个IP地址。IP地址长度为四个字节。如下图所示,TCP/IP将IP地址划为A、B、C三个基本类(实际上还有D类和E类,这两类很少用到):



          如图所示IP地址分为网络部分和主机部分,分别相当于电话号码中的局号和用户线路号。 我们平时使用点分十进制的形式来表示IP地址,如我的IP地址是129.102.1.56,129.102是指北研所局域网,是个B类网,而1.56则是我的主机号。RFC不推荐把零作为IP地址的某个字节,如129.102.1.0。  

          TCP/IP还允许使用掩码来将IP地址非标准地(意指与三种基本类不同)划分为网络部分和主机部分。如果用二进制表示掩码,则IP地址中与掩码中的“1”相对应的比特属于网络部分,与“0”相对应的部分属于主机部分。掩码的习惯表示法也是点分十进制。若使用基本划分方法,则A类网的掩码是255.0.0.0,B类网的掩码是255.255.0.0,C类网的掩码是255.255.255.0。仍然以129.102.1.56(10000001.1100110. 00000001.00111000)为例,如果不使用掩码(实际是使用基本掩码255.255.0.0),则其网络部分为129.102,主机部分是1.56。如果使用掩码255.252.0.0(11111111.11111100.00000000.00000000),则其网络部分为129.100,主机部分为2.1.56。掩码中的“1”可以不是连续的,但是既没有必要又费劲,RFC也不推荐使用。  

         IP地址属于高层地址,物理层只能依靠物理地址进行通信。数据发送者怎样通过接收者的IP地址找到所对应的物理地址呢?如果发送者与接收者在同一个物理网上,则可以通过地址解析协议(ARP——Address Resolution Protocol)或手动配置来确定接收者的物理地址。  

         ARP用于共享式网络,如以太网。其工作方法如下:IP把要发送的报文交给以太网链路层,同时要告诉链路将报文转发给哪个IP地址(记做A);链路用以太网广播帧的形式向本网询问谁是A;A收到ARP请求后回答自己的物理地址(记作P);发送者收到ARP响应后将IP报文发给P。设备可以使用缓存,只有在缓存中查不到的才做ARP请求,收到回答后将学习到的物理插入缓存。这样可以提高ARP的效率。为适应网络的变化缓存要有时限,超时后缓存失效。  

         手动配置方法主要用于不能运行ARP的非共享式网络。例如2501上需要配置Dialer map将IP地址与电话号码相对应。其中的电话号码就相当于电话网中的物理地址。其他,如X.25网、帧中继网等都需要手动将IP地址与物理地址相匹配。  

         如果发送者与接收者不在一个物理网上,则需要路由。 

         一条路由主要包括目的地址和下一跳两部分。目的(记做D)可以是一台主机,也可以某个网络,还可以是某个网络的一个子集。下一跳(记做N)是直译,英文称为“next-hop”,理解成“下一个驿站”可能更形象。正个路由信息所表示的意思就是要到达D,先要去N。比如“经北京去往美国”就是一条路由。路由的目的是一个复合成员,由一个IP地址和一个掩码组成。目的掩码为全“1”(255.255.255.255)的路由俗称主机路由,它的目的地是一台主机。如果目的掩码不是全“1”,则该路由是要去往某个网段(子网)。根据下一跳的性质可以将路由分为直接路由和间接路由两类。如果到达目的需要经过路由器转发,即下一跳是一台路由器,则该路由称为间接路由,否则称为直接路由。理解直接路由器有点困难,举个例子:路由器的以太网口接在局域网上,路由器启动后会有一条目的地为该以太网的路由,这条路由是路由器自动产生的,不需要手动配置或运行路由协议来获取。这条路由就是直接路由。一个更形象的例子就是:我们在北京,要去美国,而北京有直飞美国的飞机,不需要中转。下图是直接路由和间接路由的对比。 


                                                   直接路由和间接路由 
      
            路由器获得路由的方式主要有手工配置(静态路由)和路由协议(动态路由)两种。静态路由主要用于规模较小、相对稳定的网络。如果网络规模较大或经常变动,如经常增减网络、主机等,就需要路由协议。常见的路由协议有RIP(Route Information Protocol)、IGRP(Internal Gateway Route Protocl)、EIGRP(Enhanced IGRP)、OSPF(Open Shortest Path First)。前三种都使用VD算法,OSPF使用LS算法。IGRP、和EIGRP都是cisco的标准。


    第三章  路由器的基本配置方法 

            所有路由器的《用户手册》都会对路由器的配置方法做详细的介绍,本文仅介绍一下路由器的一般配置框架。


     
    IP地址:路由器上每个要使用的端口都要配置IP地址 

    线路:专线方式需要配置线路的波特率;拨号方式的配置较复杂,如果是模拟拨号除需要配置物理属性(如异步、modem、波特率等)外还要配置IP地址与电话号码之间的对应关系。  

    路由:配置好IP地址和线路属性后就可以配置路由了。若配置动态路由,只要将动态路由协议打开即可。若需要配置静态路由,则建议首先画出组网草图,标出各网络的地址及所有相关路由器的各端口的地址,然后对照草图逐个设备配置路由。  

    Quidway路由器提供的命令行配制接口将配置状态分四级。第一级称为用户态,仅提供一些简单的命令。使用enable命令可以从普通用户态提升为特权态。特权态提供一些非配置命令,如打开调试开关等。要配置路由首先要使用configure命令进入全局配置态。全局配置态下可以对路由器的全局参数进行配置,如配置路由等。只有在端口配置态下才能配置IP地址等端口所特有的属性。  记住这四种状态的名称和意义不仅可以帮助大家更好地理解路由器的配置命令,还可以在寻求项目组的支持时与开发人员建立共同语言。


    四、一些常见的计算机网络概念

          地址代理的另一个名称为地址转换(NAT),它试图通过建立IP地址与传输层端口的映射。

                                                                     地址代理的工作原理 
      
          如图所示,本地的PC机Local PC(IP地址为129.102.1.56)要访问远端的WWW 服务器Foreign server(IP地址为9.9.9.9)时发出报文(9.9.9.9,80;129.102.1.56,5000),报文中的成员从左到右依次为:目的地址、目的端口号、源地址、源端口。该报文经过路由器的地址转换后变为(9.9.9.9,80;202.38.161.1,10000),地址代理将源地址替换成了路由器的广域网口地址。为了保持一一对应,地址代理还修改了源端口号。当路由器收到Foreign Server的回文(202.38.161.1,10000;9.9.9.9,80)时,地址代理做相反的替换后得到报文(129.102.1.56,5000;9.9.9.9,80),这个报文可以被IP正确地发往Local PC。为完成这些工作地址代理显然需要维护一张IP地址与端口号之间的对应表格。  

         如果外部的Foreign PC(IP地址为8.8.8.8)要主动访问本地的WWW服务器(IP地址为129.102.1.5),那么它所发送的报文的目的地址显然不能直接填129.102.1.5,而应该填202.38.161.1,只有这样报文才能到达路由器。那么路由器怎么知道将该报文转交给谁处理呢(路由器并不能提供WWW服务)?回答是依靠配置。再图5-1所示的例子中路由器应该配置129.102.1.5为本地的WWW服务器。  

         验证是PPP的功能之一。PPP提供CHAP(Challenge Handshake Authentication Protocol)和PAP(Password Authentication Protocol)两种验证方法。PAP使用明文(不加密)传递密码,为单向验证且仅在协商开始时验证一次;CHAP使用密文传递密码,为相互验证且在传输过程中随时验证。  

         防火墙也是网络安全措施之一。防火可以分为包过滤和应用网关两种。包过滤就是检查报文的源地址、目的地址、源端口及目的端口,将某些报文过滤掉。包过滤防火墙可以实现诸如“禁止IP地址为129.102.1.56的本地微机被访问”之类的简单功能。应用层的防火墙则要强大得多,它可以对报文的内容进行限制。

        VPN的主要目的是用较少的资金获取私有网的服务。VPN使用Internet上的隧道技术,PPP包封装在UDP包中通过Internet传送到远端。一个公司的分支要访问远端的中心,他可以选择DDN或是电话网作为连接方式。这两种方式都非常方便,因为它们都相当于用户组建了自己的私有网络。但是这两种方法都非常昂贵。图5-2提供了一种既方便又经济的方法。位于分支机构的ISP为用户提供VPN服务,它在Internet中建立一条TCP/IP的隧道,将其接入服务器和中心的路由器(或服务器)连接起来。ISP收到分支发来的数据(PPP报文)后不进行解析,而是将PPP报文通过隧道发往中心的路由器。Internet实际上提供了一条从分支到中心的虚拟私有线路,而用户所交纳的费用是两端的本地通信费用和Internet访问费用,这要比长途电话费用或DDN费用低。




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  • 路由器工作原理

    万次阅读 多人点赞 2019-02-05 15:00:34
    定义 路由器(router)是互联网的枢纽,是连接英特网中各局域网、广域网的设备,它会根据信道的情况自动选择和设定路由,以最佳路径...转发:路由器数据层面的工作,将路由器输入端的数据包移送至适当的路由器输出端...

    定义

    路由器(router)是互联网的枢纽,是连接英特网中各局域网、广域网的设备,它会根据信道的情况自动选择和设定路由,以最佳路径,按前后顺序发送数据。
    作用在OSI模型的第三层,提供了路由转发两种重要机制

    在这里插入图片描述
    路由:路由器控制层面的工作,决定数据包从来源端到目的端所经过的路由路径(host到host至今的最佳传输路径)
    在这里插入图片描述

    转发:路由器数据层面的工作,将路由器输入端的数据包移送至适当的路由器输出端(在路由器内部进行)
    在这里插入图片描述

    路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机,其任务是转发分组。
    也就是说,将路由器某个输入端口收到的分组,按照分组要去的目的地,把该分组从路由器的某个合适的输出端口转发给下一跳的路由器。
    下一跳的路由器也按照这种方法处理分组,直到该分组到达终点为止。


    路由器的功能

    • 路由:收集网络拓扑信息并动态形成路由表
    • 转发:根据转发表(FIB)转发IP数据包
    • 子网间速率适配
    • 隔离子网
    • 隔离广播域
    • 指定访问规则
    • 不同类型的网络互联:路由器经常会收到以某种类型的数据链路帧封装的数据包,当转发这种数据包时,路由器可能需要将其封装为另一种类型的数据链路帧。数据链路封装取决于路由器接口的类型及其连接的介质类型。

    基本工作过程

    在这里插入图片描述
    路由器工作在OSI模型三层(网络层)
    收到数据包后根据OSI模型层层将数据包拆开,到网络层后根据IP进行路由转发
    根据接口协议层层封装,实现异种网络的互联

    在这里插入图片描述


    路由器的结构

    在这里插入图片描述
    路由器内部整体分为两部分:路由选择部分、分组转发部分
    路由选择部分:软件、控制层面、核心是路由选择处理机
    分组转发部分:硬件、数据层面、核心是处理芯片和交换结构


    报文处理路径

    在这里插入图片描述
    控制路径: 处理目的地址是本路由器的高层协议报文,特别是各种路由协议报
    文。虽然控制路径不是路由器的关键路径,但是它负责完成路由信息的交互,从
    而保证了数据路径上的报文沿着最优的路径转发

    数据路径: 处理目的地址不是本路由器而需要转发的报文,因此数据路径是整个
    路由器的关键路路径,它直接影响路由器的整体性能


    路由表和转发表

    每个路由器中都有一个路由表和FIB(Forward Information Base)表:路由表用来决策路由,FIB用来转发分组。

    路由表:这里个表都用来保存路由信息,路由表通常由路由协议和路由管理模块维护,包括更多的信息(IP地址/IP子网、下一跳、路由度量、超时间等);
    路由表中路由有三类:
    (1)链路层协议发现的路由(即是直连路由)
    (2)静态路由
    (3)动态路由协议发现的路由。

    转发表(FIB):是基于路由生成的,路由器实际转发时使用转发表(只包括IP地址/IP子网和下一跳/出接口);
    转发表中每条转发项都指明分组到某个网段或者某个主机应该通过路由器的那个物理接口发送,然后就可以到达该路径的下一个路由器,或者不再经过别的路由器而传送到直接相连的网络中的目的主机。
    高性能路由器转发表通常都用硬件来实现,有利于高速查找。

    CAM、TCAM是一种特殊的存储器,无论表大小如何,都会在一个时钟周期内检索出地址

    CAM:执行二元运算

    • 基于0或1匹配;所有比特都必须匹配
    • “命中”将返回结果(出接口)
    • 用于MAC地址查询
      在这里插入图片描述

    TCAM:执行三元运算

    • 基于0、1或X(不关心)匹配
    • 最长匹配返回“命中”
    • 适用于并非所有值都需要精确匹配的查询(ACL或IP路由表)
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    分组转发部分

    输入端口

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    交换结构

    交换结构是一台路由器的核心组件,它的作用就是根据转发表对分组进行处理,将某个输入端口进入的分组从一个合适的输出端口转发出去

    输出端口

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    路由器演化史

    第一代路由器

    集中转发,固定接口
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    • X86架构,转发速率小于0.5Gb/s,接口种类少
    • 由一个中央处理器和若干网卡通过共享总线互联而成
    • 主要功能是软件实现的
    • 结构简单,容易实现,性能低
    • 性能低的原因:
    1. CPU既运行路由协议,也负责数据包的处理和转发,存在严重的处理瓶颈
    2. 主要的数据处理涉及到存储器,对其的访问速度会影响系统性能
    3. 数据移动必须两次通过总线,耗时,有时甚至超出数据包头的处理时间

    第二代路由器

    集中转发,模块化接口
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    • 数据在第一次到达时生成转发表,然后将转发表从CPU下发到接口线卡缓存,一次转发多次路由
    • 路由状况不断变化的环境中,IP路由表的改变会使得转发表无效,线卡缓存需要不断从CPU中同步转发表,性能优势会受到很大限制

    第三代路由器

    分布式软件转发
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    • 转发速录小于5Gb/s,处理能力强,接口种类多,配置灵活
    • 提高了线卡的处理能力,将CPU从路由转发中解放出来
    • 从板拥有自己的CPU,内存和若干网卡的独立子系统,在本地线卡进行存储和转发判断
    • 主板基本不参与路由转发操作,主要负责整个系统的管理操作和路由计算等任务,把转发表发布到各个从板上
    • 主板和从板的分布式结构大大提高了系统的整体性能

    缺点:

    • 共享总线的容量直接限制了路由器的吞吐率,成为系统无法避免的瓶颈

    第四代路由器

    基于ASIC与交换矩阵
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    • 转发速率小于50Gb/s,IP处理能力由质的突破,端口较丰富,端口r容量大
    • 交换结构的引入解决了总线的瓶颈,显示无阻塞交换
    • 对QOS,MPLS VPN,IPV6,组播支持能力弱
    • 引入交换结构代替原来的共享总线,提供了比共享总线高得多的带宽
    • 线卡上不采用通用CPU,而是采用ASIC实现的专用转发引擎或者是针对网络处理进行了优化的网络处理器

    NP (network processor)芯片

    可编程,同时对多业务硬件处理进行加速
    网络芯片(NP)技术的出现是为了了适应下一代高速网络特点的需要,提供网络服务质量(QoS)控制,不断适应新的网络应用,发展新的网络管理模式以及快速响应市场对新的网络功能的需求而推出的一项新的芯片技术。它同时具有通用芯片和专用集成电路
    ASIC两方面的优点,既具有ASICs线速转发报文的高速度特性同时又具有通用芯片的可编程性。
    在这里插入图片描述


    第五代路由器

    在这里插入图片描述

    • NP与ASIC之比较 性能更高:内部集成数十个CPU及硬件协处理器、硬件加速器,在实现 复杂的拥塞管理、队列调度等QOS功能前提下,仍能保持线速转发, 实现“硬转发”;
    • 扩展更灵活:预留的用户接口可编程,扩展灵活;
    • 业务支持能力强:对新的增值业务(MPLS、QOS、组播等等)迅速支持;
    • 管理灵活,开发方便,大大缩短二次开发周期;
    • 预留IPv6接口,可通过软件平滑升级;
    • 可靠性高:芯片转产前通过严格的疲劳性测试,适合开发电信级设备。

    第六代路由器

    在这里插入图片描述
    三级交换结构、严格意义上的无阻塞结构 第二级通常是单独的中央交换框 F1、F2、F3之间采用光纤互连(光背板) 随着分组搜索系统的日趋复杂,设计师需要采用各种各样的解决方案以满足千差万别的搜索要求。
    策略略查表法(例如存取控制表(ACL)和服务质量量(QoS))需要高性能以及超群的搜索灵活性和易用性——而所有这些都需
    要采用TCAM。
    另一方面,转发查表(包括虚拟路由器转发(VRF)和虚拟专用网(VPN))也可以使用TCAM技术进行加速。随着网络速度的剧增,传统的解决方案已
    经无法满足速度要求,这时就需要一个专门的硬件来解决这个矛盾,该硬件通常称为NSE(网络搜索引擎),TCAM其实就是一种基于CAM技术的NSE
    多级交换结构是由多个交换单元互联起来的,每个交换单元具有一整套输入输出,与普通交换机类似,提供输入输出的连接。通过互联多个小的交换单元,就可以制造一个大型的、可扩展的交换结构。多级结构之间的不同取决于交换单元之间是如何互联的。
    典型的结构包括Benes网、Butterfly网、Clos网等形式。 Benes网使用方形交换单元(即:输入输出端口数相同)进行多级互联。
    一般来说,3级N部Benes网的每一级均可以用N个输入/输出端口和N个交换单元来构造。这个格形结构在每个输入端和每个输出端之间形成N个可能的通路。Benes输出可以扩展至任意奇数级。 虽然对于小型系统单级结构的设计相对简单,成本也相对低,但是它不能满足下一代Internet扩展的需要。
    多级结构在操作上较复杂,但是可以扩展到成百上千个端口,这对于下一代
    Internet核心路路由系统是绝对必要的。
    在多级拓拓扑结构中,Benes结构是最佳选择,因为它的系统复杂程度最低,性能好且满足可扩展的要求。


    集群路由器

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    集群路由器,路由器矩阵、多机框互联、可扩展路由器 就是将多台路由器互联起来,形成一套逻辑上一体的路由器系统或由多个可独立运行的路由节点,通过某种互连结构连接而成性能和功能可扩展的单映像路由器

    可扩展性主要体现在以下3个方面:
    1. 交换实体的分布性带来的规模可扩展性;
    2. 路由实体的分布性带来的路由计算可扩展性;
    3. 路由器操作系统的分布性带来的功能可扩展性;
    集群技术的产生,主要有两个直接的原因:
    1. 单机容量逐步发展到极限;
    2. 超级节点的产生使得网络结构越趋复杂,运维管理难度加大 集群路由器体系结构是解决高性能路由器所面临问题的一个有效途径,它由若干个路由器节点构成,包含了多个路由实体和交换实体 它的交换结构由多个交换结构聚合而成,具有分布式的特点,能够满足性能、规模和可扩展性的要求
    3. 它还包含了多个具有路由计算能力的控制节点,有利于路由协议和控制协议等任务的分布式实现 集群路由器体系结构被认为是符合互联网发展需要的下一代高性能路由器体系结构
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  • 路由器简介以及基本的配置

    千次阅读 2018-11-07 23:46:18
    路由器简介以及基本的配置   1、路由器简介 路由器:是一台特殊的计算机,有自己的CPU,MEMORY,IOS等。(CPU可能多个,每个模块有一个,无DISK。靠内存存储)。无输入,输出设备,通过外接键盘,显示器进行...

    路由器简介以及基本的配置

     

    1、路由器简介

    • 路由器:是一台特殊的计算机,有自己的CPU,MEMORY,IOS等。(CPU可能多个,每个模块有一个,无DISK。靠内存存储)。无输入,输出设备,通过外接键盘,显示器进行配置。

    • 路由器的用途:

    • (1)连接异构网络(广域网接入)

    • (2)网络间路径选择(路由)

    • (3)屏蔽广播,给网络分段(划分子网)
      2、路由器的组成

    • CPU:执行程序,负责路由器的运转。

    • RAM:保存当前配置,如路由表、BUFFER 等,当关闭或重启时,RAM中的信息将丢失。

    • NVRAM:非易失性RAM,存储路由器的备份配置文件,当关机或重启时,里面的内容将被保存。

    • FLASH MEMORY:可擦除,可编程的ROM,保存操作系统的映像和微码。它可使我们更新软件而不需替换处理器上的芯片。当关机或重启时,其中的内容会被保存下来。

    • ROM:保存开机诊断程序,引导程序,操作系统软件。

    • INTERFACE:对外通讯。
      3、路由器的接口

    • 串口:用于连接广域网,可连接DDN,FR,PSTN等。

    • ISDN口:连接ISDN网络。

    • AUX口:用于远程配置。

    • CONSOLE:连接计算机或终端,配置路由器。

    • ETHERNET口:连接以外网(局域网)。

    • 不同路由器端口不尽相同。
      路由器的接口(固定接口)固定接口
      路由器的接口(模块化接口)
      模块化接口
      5、路由器接口的表示

    • (1)路固定接口

    • “接口名称+接口编号”

    • 例如:Serial 0、Ethernet 0

    • (2)模块化接口

    • “接口名称+接口所在的扩展槽号码/接口号码”

    • 例如:Serial 0/0、Ethernet 0/1,F0/0
      6、路由器的基本配置

    • 1、路由器的初始化

    • (1)检查电源、线缆和接口

    • (2)打开电源

    • (3)观察引导过程,查看IOS输出的引导信息

    • 2、路由器的启动

    • 路由器的启动

    • 3、加载路由器配置
      加载初始配置

    • 4、登录到路由器
      登录到路由器配置

    • 5、查看路由器的状态

    • Show version

    • Show running-config

    • Show startup-config

    • Show interface 接口

    • 6、配置路由器的密码(Console密码)

    • 作用:用于控制对Console的访问

    • 配置步骤:

    • Router(config)#line console 0

    • Router(config-line)#login

    • Router(config-line)#password +密码字符串

    • 7、配置路由器的密码(Telnet密码)

    • 作用:控制对虚拟终端的访问

    • 配置步骤:

    • Router(config)#line vty 0 4

    • Router(config-line)#login

    • Router(config-line)#password +密码字符串

    • 8、配置路由器的密码(AUX密码)

    • 作用:控制对AUX接口的访问

    • 配置步骤:

    • Router(config)#line aux 0

    • Router(config-line)login

    • Router(config-line)#password +密码字符串

    • 8、配置路由器的密码(特权模式密码)c

    • 不加密密码

    • Router(config)#enable password +密码字符串

    • 配置加密密码

    • Router(config)enable secret +密码字符串

    • 注意:

    • 两种密码不能相同

    • 同时配置两种密码。以Secret为准

    • 9、配置路由器的标识
      在这里插入图片描述
      10、配置路由器的IP地址
      在这里插入图片描述
      11、查看路由器的配置

    • Show interfaces

    • Show interface 接口

    • Show run

    • Show start
      12、配置文件和管理

    • Router#show running-config

    • Router#show startup-config

    • Router#show running-config startup-config

    • Router#copy running-config startup-config

    • Router#copy startup-config running-config

    • Router#write erase
      13、配置串口参数

    • 查看DCE或DTE

    • Router#show controller serial+编号

    • 配置DCE的时钟速率和带宽

    • Router(config-if)#clock rate 64000

    • Router(config-if)#bandwidth 64
      14、配置接口状态

    • 查看接口的状态

    • “Ethernet0/0 is up,line protocol is up”

    • “Ethernet0/0 is up,line protocol is down”

    • “Ethernet0/0 is up,line protocol is down”

    • 开启或关闭某个接口

    • Router(config-if)#shutdown

    • Router(config-if)#no shutdown

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  • 路由器原理(一)

    万次阅读 多人点赞 2017-11-24 09:24:10
    觉得之前对路由器的了解还不是特别清楚,继续来学习,是参考了路由器的原理及其配置(一) 一:路由器的基础知识 (1)路由器的概述: 作为网络层的网络互连设备路由器在网络互连中起到了不可或缺的作用。与物理...

    觉得之前对路由器的了解还不是特别清楚,继续来学习,是参考了路由器的原理及其配置(一)
    一:路由器的基础知识
    (1)路由器的概述:
    作为网络层的网络互连设备路由器在网络互连中起到了不可或缺的作用。与物理层或数据链路层的网络互连设备相比,其具有一些物理层或数据链路层的网络互连设备所没有的重要功能。它能实现异构网络的互连,在物理上拓展了网络的规模;实现网络的逻辑划分;实现VLAN之间的通信;同时,还可以实现其他一些重要的网络功能,如提供访问控制功能、优先级服务和负载平衡等。

      路由器是工作在网络层的设备。路由器负责将数据分组从源端主机经最佳路径传送到目的端主机。路由器主要用于同类或异类局域网以及局域网与广域网之间的互联。是连接不同逻辑子网的网络互连设备。路由器具有异构网络互连,广域网互连,和隔离广播信息的能力。
    

    (2)路由器工作原理
    a)路由器的基本功能
    1,路由选择
    路由选择就是路由器依据目的IP地址的网络地址部分,通过路由选择算法确定一条从源结点到达目的结点的最佳路由。
    路由器通过路由协议,网络连接的情况及网络的性能来建立网络的拓扑结构。路由算法为网络上的路由产生一个权值,路由器通过权值来选择最佳路径,权值越小,路由最佳。
    对于一台路由器,其分组转发的任务即是在收到数据包后,根据路由表所提供的最佳路径的信息,将其转发给下一条的路由器,目的端口或是缺省路由器。缺省路由器也称缺省开关,它是与主机在同一个子网中的路由端口的IP地址。
    路由器也有它的缺省开关。如果目标网络中没有直接显示在路由表里的时候,那么就将数据分组传送给缺省网关。它一般指向与该路由器的一个端口的直接相连接的,并且通往Interest的出口路由。
    主机的缺省路由图:
    这里写图片描述
    路由器的缺省路由图:
    这里写图片描述
    分组转发的思想:
    目的IP地址,全程不变。
    目的MAC地址,逐跳修改。
    分组转发的示意图:
    (3)路由表
    a)路由表基本结构
    路由表通过对路由表的查询来选择最佳路径的策略,路由表中保存着各种传输路径的相关数据,供路由选择时使用。
    b)路由表的内容主要包括:
    1,目的网络地址及其所对应的目的端口
    2,下一跳路由器的名字
    3,缺省路由的信息
    路由表可以是由系统管理员固定设置好的,也可以由系统动态修改,可以由路由器自动调整,也可以由主机控制。
    路由表结构示意图:
    这里写图片描述
    c)路由表实例一
    路由表项讨论:
    1,“C”:直连,“S”静态,“I”:IGRP,“O”:OSPF,“R”:RIP,“i”:ISIS,“B“:BGP,“E”:EGP。
    2,第二列是目的网络地址和掩码
    3,第三列是目的端口或下一跳路由器地址
    如果是直连,则这个字段为给出的目的端口
    如果有下一跳路由器,则为下一跳路由器的IP地址
    4,缺省路由的路由表项网络地址全是0
    d)路由表实例二
    路由表项讨论:
    1,第二列表示路由类型
    E1 OSPF外部路由类型1
    E2 OSPF外部路由类型2
    2,第四列,如【110/22】
    310是管理距离,22是权值(metric)或成本
    管理距离用于衡量路由表中给定的路由信息源的”可信度“
    各路由协议的管理距离表:
    路由器常用的权值包括:
    1)带宽:链路的数据能力
    2)延迟:数据包从源送到目的所需的时间
    3)负载:链路上的活动数量
    4)可靠性:链路的差错率
    5)跳数:通过路由器的数量
    6)滴答数:用IBM PC的时钟滴答计数延迟
    7)花费:花费一般由管理员指定
    (4)路由器的结构
    路由器的结构就像一台计算机,但它是一台具有特殊功能的计算机。路由器与计算机一样具有中央处理器、内
    存、存储器和接口等硬件系统。同时路由器的软件主要是由路由器的操作系统——互联网络操作系统组成。硬件系统
    和软件系统共同组成路由器。
    路由器的硬件结构示意图:
    a)中央处理器
    CPU是路由器的处理核心,CPU负责实现路由协议,路径选择计算,交换路由信息,查找路由表,分发路由表和维护各种表格,以及转发数据包等功能。CPU的处理能力直接影响路由表查找时间,吞吐量和路由器的性能。
    b)内存
    1,只读内存(Read Only Memory ,ROM)
    ROM中包括开机诊断程序,引导程序和操作系统软件。不能修改其中保存的内容。
    2,随机存储器(RAM)
    RAM是可读可写存储器。用来存储用户的数据包队列以及路由器在运行过程中产生的中间数据,如路由表,ARP缓冲区等。此外,RAM还用来存储路由器的运行配置文件。当路由器被关闭或重新启动时,RAm中的内容都将丢失。
    3,非易失性随机存储器(NVRAM)
    NVRAM是可读可写存储器。是用来存储路由器的启动配置文件。在路由器断电时,其内容仍能保持。
    4,闪存(flash)
    是可擦写的ROM。它主要负责保存操作系统的映像文件和一些微代码。在路由器断电时,其内容仍能保持。
    c)接口
    1)局域网接口:包括以太网,快速以太网,千兆以太网,FDDI,ATM等。
    2)广域网接口:高速同步串行接口,异步串行接口,ISDM的PRI和BRI接口。
    3)接口配置:有控制接口Console(RJ-45)和辅助接口(AUX)。AUX通过MODEM连接广域网,拨号的方式实现对路由器的远程管理。
    路由器的每个接口都有自己的名字和编号,如快速以太网的名字是FastEthernet,它可以简写为f。接口编号的格式是mod/port,mod是模块号,port是端口号。如接口0/5,指的是第0模块上的第5个端口。
    (5)路由器的工作模式
    a)用户模式
    当通过控制台或Telnet成功登录到路由器后,将会看到它是一种只读模式,用户可以浏览关于路由器的某些信息,但不能进行任何修改。
    该模式默认的提示符为:router>
    b)特权模式
    在用户EXEC模式提示符后键入enable命令并按提示输入使能口令后将进入特权模式。可以管理系统时钟,进行错误检测,查看和保存配置文件,清除内存,处理并完成路由器的冷启动等操作。该模式不能对端口或网络协议进行配置。
    该模式默认的提示符为:router#
    c)全局配置模式
    在特权EXEC模式下,通过键入configure terminal命令可以进入。全局配置模式用于配置路由器的全局性参数(主机名,口令,TFTP服务器,静态路由,访问控制列表等),更改已有配置等。
    该模式默认的提示符为:router(config)#
    d)其它配置模式
    包括接口配置模式、虚拟终端配置模式、路由配置模式等。在全局配置的模式下输入相应的命令即可进入相应的配置模式。
    接口配置模式:
    router(config)#interface f0/12
    router(config-if)#
    虚拟终端配置模式:
    router(config)#line vty 0 15
    router(config-line)#
    路由配置模式:
    router(config)#router rip
    router(config-router)#
    e)设置模式
    当通过console端口计入一台刚出厂的没有任何配置的路由器启动时会进入设置模式。系统以对话框提示用户设置路由器,协助用户建立第一次的配置文件。
    f)RXBOOT模式
    RXBOOT模式是路由器的维护模式。在密码丢失时,可以进入RXBOOT模式,以恢复密码。
    二,路由器的基本操作和配置方法
    (1)路由器的配置方式
    a)使用通过远程拨号配置路由器(AUX)
    b)使用控制端口Console配置路由器。
    c)使用telnet配置路由器
    1,必备条件
    作为模拟终端的计算机与路由器都必须与网络连通,它们之间能够相互通信。
    计算机必须有访问路由器的权限
    路由器必须预先配置好远程登录的密码
    2,路由器的配置
    router (config)#line vty 0 15
    router (config-line)#password 7 zzz307
    3,远程登录的具体步骤
    进入“运行窗口”,输入“telnet 202.112.7.4”
    d)使用TFTP配置路由器
    在网络上必须配置一台计算机作为TFTP server,且必须安装运行TFTP server软件。

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