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路由器的硬件构造

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发表于 2011-11-20 10:43:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备,它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”,以使它们能够相互“读”懂对方的数据,从而构成一个更大的网络。路由器由硬件和软件组成。硬件主要由中央处理器、内存、接口、控制端口等物理硬件和电路组成;软件主要由路由器的IOS操作系统组成。
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    我们以当前普遍应用的Cisco路由器为例给大家介绍一下路由器的硬件组成及其工作情况。让大家在使用它们的同时,对它们的组成也有所了解。
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9 g8 e5 {; J' E9 F3 t+ f! f. _: K5 F    中央处理器(CPU)& M' i3 t" f1 M! A% A  T; f( V& g
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    与计算机一样,路由器也包含了一个中央处理器(CPU)。不同系列和型号的路由器,其中的CPU也不尽相同。Cisco路由器一般采用Motorola 68030和Orion/R4600两种处理器。路由器的CPU负责路由器的配置管理和数据包的转发工作,如维护路由器所需的各种表格以及路由运算等。路由器对数据包的处理速度很大程度上取决于CPU的类型和性能。# n2 _& G4 M* Z- k: f# C# o
   
) L- K. g7 }0 c/ E& K5 ^' i    内存  路由器采用了以下几种不同类型的内存,每种内存以不同方式协助路由器工作。
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    1.只读内存(ROM)
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1 S  R. T  B" S$ Q7 ^% R0 L+ u- m) C    只读内存(ROM,Read .ly Memory)在Cisco路由器中的功能与计算机中的ROM相似,只能读取而不能写入,通常用来存储生产厂家固化写入的程序数据,在特定专业条件下才可以写入如要进行升级,则要替ROM芯片。ROM中主要包含:
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& l  }% J: r* k, b' P7 |4 e9 A) b    1)系统加电自检代码(POST),用于检测路由器中各硬件部分是否完好;
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# x3 {9 R+ Y/ @# p* s6 k    2)系统引导区代码(BootStrap),用于启动路由器并载入IOS操作系统;- F; t/ y5 @! j- |4 w9 I8 a" f
   
4 j0 K& B3 G7 v' u    3)备份的IOS操作系统,以便在原有IOS操作系统被删除或破坏时使用。通常,这个IOS比现运行IOS的版本低一些,但却足以使路由器启动和工作。# {+ r; v& q2 z% T/ \! {5 \2 Z9 m" {# P
   
- P2 E' c% u4 S% \- K0 y: u: T) Z' c    2.闪存(Flash): j0 u: }- ~8 W1 u
   
) e) p" m3 @' {' Z    闪存(Flash)是可读可写的存储器,在系统重新启动或关机之后仍能保存数据。Flash中存放着当前使用中的IOS。事实上,如果Flash容量足够大,甚至可以存放多个操作系统,这在进行IOS升级时十分有用。当不知道新版IOS是否稳定时,可在升级后仍保留旧版IOS,当出现问题时可迅速退回到旧版操作系统,从而避免长时间的网路故障。
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% g! x2 O/ T7 x9 q/ h/ X4 s    3.非易失性RAM (NVRAM)( F8 w: B3 A- e. t- a& ~, b2 @
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    非易失性RAM(Nonvolatile RAM)是可读可写的存储器,在系统重新启动或关机之后仍能保存数据。由于NVRAM仅用于保存启动配置文件(Startup-Config),故其容量较小,通常在路由器上只配置32KB~128KB大小的NVRAM。同时,NVRAM的速度较快,成本也比较高。
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    4.随机存储器 (RAM)
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  V1 p$ v, G: L8 y; A# q+ n3 D    RAM也是可读可写的存储器,但它存储的内容在系统重启或关机后将被清除。和计算机中的RAM一样,Cisco路由器中的RAM也是运行期间暂时存放操作系统和数据的存储器,让路由器能迅速访问这些信息。RAM的存取速度优于前面所提到的3种内存的存取速度。
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    运行期间,RAM中包含路由表项目、ARP缓冲项目、日志项目和队列中排队等待发送的分组。除此之外,还包括运行配置文件(Running-config)、正在执行的代码、IOS操作系统程序和一些临时数据信息。
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    路由器的类型不同,IOS代码的读取方式也不同。如Cisco 2500系列路由器只在需要时才从Flash中读入部分IOS;而Cisco 4000系列路由器整个IOS必须先全部装入RAM才能运行。因此,前者称为Flash运行设备(Run from Flash),后者称为RAM运行设备(Run from RAM)。2 x0 Q! k# N( R5 J6 l; s
    , b) C# Q4 B) U+ a  v3 Q- }
    PS:RAM有两大类,一种称为静态RAM,Static RAM/SRAM。SRAM速度非常快,是目前读写最快的存储设备了,但是它也非常昂贵。所以只在要求很苛刻的地方使用,譬如CPU的一级缓冲,二级缓冲。另一种称为动态RAM,Dynamic RAM/DRAM,动态RAM的速度比SRAM慢,不过比任何ROM都要快。计算机内存就是DRAM的。DRAM 只能将数据保持很短的时间。为了保持数据,DRAM 必须隔一段时间刷新(refresh)一次。如果存储单元没有被刷新,数据就会丢失。
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% X9 A% K3 _  R2 J6 P" m    路由器加电启动过程:+ k$ ~1 K' }) W$ U, g
   
/ r6 L, O6 ]# q, o    1)系统硬件加电自检。运行ROM中的硬件检测程序,检测各组件能否正常工作。完成硬件检测后,开始软件初始化工作。% W' ?) Z' w, \2 q+ l% f
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    2)软件初始化过程。运行ROM中的BootStrap程序,进行初步引导工作。
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. c* \! r; `0 x- g    3)寻找并载入IOS系统文件。IOS系统文件可以存放在多处,至于到底采用哪一个IOS,是通过命令设置指定的。/ ~$ Y' m" _+ n, }
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    4)IOS装载完毕,系统在NVRAM中搜索保存的Startup-Config文件,进行系统的配置。如果NVRAM中存在Startup-Config文件,则将该文件调入RAM中并逐条执行。否则,系统进入Setup模式,进行路由器初始配置。
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3 u! x0 r0 \; J  T; k5 H( j0 b, K/ k    路由器接口9 `/ X; f3 Q6 Q' n9 z* S0 Q
   
  r* D! G- y  c4 r9 q5 m  s, F    所有路由器都有接口(Interface),每个接口都有自己的名字和编号。一个接口的全名称由它的类型标志与数字编号构成,编号自0开始。对于接口固定的路由器(如Cisco 2500系列)或采用模块化接口的路由器(如Cisco  4700系列),在接口的全名称中,只采用一个数字,并根据它们在路由器的物理顺序进行编号,例如Ethernet0表示第1个以太网接口,Serial1表示第2个串口。
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    对于支持“在线插拔和删除”或具有动态更改物理接口配置的路由器,其接口全名称中至少包含两个数字,中间用斜杠“/”分割。其中,第1个数字代表插槽编号,第2个数字代表接口卡内的端口编号。如Cisco 3600路由器中,serial3/0代表位于3号插槽上的第1个串口。- J. [/ d# s. `* g
   
5 c. l$ F; |) N    对于支持“万用接口处理器(VIP)”的路由器,其接口编号形式为“插槽/端口适配器/端口号”,如Cisco 7500系列路由器中,Ethernet4/0/1是指4号插槽上第1个端口适配器的第2个以太网接口。  x3 r* Y7 G$ _  V: O& G, s
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    控制台端口
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    所有路由器都安装了控制台端口,使用户或管理员能够利用终端与路由器进行通信,完成路由器配置。该端口提供了一个EIA/TIA-232异步串行接口,用于在本地对路由器进行配置(首次配置必须通过控制台端口进行)。路由器的型号不同,与控制台进行连接的具体接口方式也不同,有些采用DB25连接器。
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