設備分析：路由器的硬件結構講解

2019-11-05 00:22:20

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　　路由器是一種連接多個網絡或網段的網絡設備，它能將不同網絡或網段之間的數據信息進行“翻譯”，以使它們能夠相互“讀”懂對方的數據，從而構成一個更大的網絡。路由器由硬件和軟件組成。

硬件主要由中心處理器、內存、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操作系統組成。
　　
　　今天，我們以當前普遍應用的Cisco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。
　　
　　中心處理器
　　
　　與計算機一樣，路由器也包含了一個中心處理器（CPU）。不同系列和型號的路由器，其中的CPU也不盡相同。Cisco路由器一般采用Motorola 68030和Orion/R4600兩種處理器。
　　
　　路由器的CPU負責路由器的配置治理和數據包的轉發工作，如維護路由器所需的各種表格以及路由運算等。路由器對數據包的處理速度很大程度上取決于CPU的類型和性能。
　　
　　內存
　　
　　路由器采用了以下幾種不同類型的內存，每種內存以不同方式協助路由器工作。
　　
　　1.只讀內存（ROM）
　　
　　只讀內存（ROM）在Cisco路由器中的功能與計算機中的ROM相似，主要用于系統初始化等功能。ROM中主要包含：
　　
　　（1）系統加電自檢代碼（POST），用于檢測路由器中各硬件部分是否完好；
　　（2）系統引導區代碼（BootStrap），用于啟動路由器并載入IOS操作系統；
　　（3）備份的IOS操作系統，以便在原有IOS操作系統被刪除或破壞時使用。通常，這個IOS比現運行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是只讀存儲器，不能修改其中存放的代碼。如要進行升級，則要替換ROM芯片。
　　
　　2.閃存（Flash）
　　
　　閃存（Flash）是可讀可寫的存儲器，在系統重新啟動或關機之后仍能保存數據。Flash中存放著當前使用中的IOS。事實上，假如Flash容量足夠大，甚至可以存放多個操作系統，這在進行IOS升級時十分有用。當不知道新版IOS是否穩定時，可在升級后仍保留舊版IOS，當出現問題時可迅速退回到舊版操作系統，從而避免長時間的網路故障。
　　
　　3.非易失性RAM(NVRAM)
　　
　　非易失性RAM(Nonvolatile RAM)是可讀可寫的存儲器，在系統重新啟動或關機之后仍能保存數據。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.隨機存儲器(RAM)
　　
　　RAM也是可讀可寫的存儲器，但它存儲的內容在系統重啟或關機后將被清除。和計算機中的RAM一樣，Cisco路由器中的RAM也是運行期間暫時存放操作系統和數據的存儲器，讓路由器能迅速訪問這些信息。RAM的存取速度優于前面所提到的3種內存的存取速度。
　　
　　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送的分組。除此之外，還包括運行配置文件（Running-config）、正在執行的代碼、IOS操作系統程序和一些臨時數據信息。
　　
　　路由器的類型不同，IOS代碼的讀取方式也不同。如Cisco 2500系列路由器只在需要時才從Flash中讀入部分IOS；而Cisco 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運行設備（Run from Flash），后者稱為RAM運行設備（Run from RAM）。
　　
　　路由器加電啟動過程：
　　
　　（1）系統硬件加電自檢。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，進行初步引導工作。
　　（3）尋找并載入IOS系統文件。IOS系統文件可以存放在多處，至于到底采用哪一個IOS，是通過命令設置指定的。
　　（4）IOS裝載完畢，系統在NVRAM中搜索保存的Startup-Config文件，進行系統的配置。假如NVRAM中存在Startup-Config文件，則將該文件調入RAM中并逐條執行。否則，系統進入Setup模式，進行路由器初始配置。
　　
　　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志與數字編號構成，編號自0開始。
　　
　　對于接口固定的路由器（如Cisco 2500系列）或采用模塊化接口的路由器（如Cisco 4700系列），在接口的全名稱中，只采用一個數字，并根據它們在路由器的物理順序進行編號，例如Ethernet0表示第1個以太網接口，Serial1表示第2個串口。

　　
　　對于支持“在線插拔和刪除”或具有動態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字，中間用斜杠“/”分割。其中，第1個數字代表插槽編號，第2個數字代表接口卡內的端口編號。如Cisco 3600路由器中，serial3/0代表位于3號插槽上的第1個串口。
　　
　　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Cisco 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，使用戶或治理員能夠利用終端與路由器進行通信，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行配置（首次配置必須通過控制臺端口進行）。
　　
　　路由器的型號不同，與控制臺進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以使用戶或治理員對路由器進行遠程治理。

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