淺談CISCO路由器的網絡技術

摘 要 在現今網絡飛速發展的時代中，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、常用協議及其發展方向做了簡單概述。

關鍵詞 CISCO路由器 工作原理 協議

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：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。

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負責路由器的配置管理以及數據包的轉發處理工作。路由器處理數據包的速度在很大程度上取決于CPU的處理速度。

（2）內存；Cisco路由器使用幾種不同類型的內存，每種內存以不同方式協助路由器進行工作。包括以下四種類型的內存：只讀內存（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字構成，其編號由數字0開始。路由器接口用作將路由器連接到網絡，可以分為局域網接口和廣域網接口兩種。

（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，以實現對路由器的遠程管理。

1.2 Cisco 路由器操作系統

Cisco路由器需要依靠IOS（Internetwork Operating Syetem）這個操作系統進行工作。IOS就像是Cisco設備的靈魂一樣，它指揮和協調著Cisco設備的硬件進行網絡服務和應用的傳遞。IOS是一種通過命令行方式進行配置的操作系統。通過使用IOS命令，可以為Cisco網絡設備進行各種各樣的配置，使之適用于各種網絡功能。對于不同型號的Cisco設備，由于其硬件結構不同，它們所使用的IOS也不一樣。

2 Cisco路由器工作原理

當路由器收到一個網絡層數據報時，路由器便要決定是直接轉發給與自己相連的網絡還是發往另一個路由器，或者丟棄該數據報。路由器利用網絡層的源地址和目的地址信息來確定信息發往哪一個網絡，如果源網絡號和目的網絡號在同一個網絡中則送到該網絡的指定主機。一個信息包到達路由器后先進入隊列，然后路由器依次進行如下處理：提取信息包的目的地址，查看路由表，如果到達目的地的路徑不止一個，則選擇一條最佳路徑。另外，路由器在進行選擇時還綜合了互聯網上網絡負載、延時、數據報長度、數據報頭中規定的服務類型等因素來選擇出最優路徑。

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，用戶可以看路由器的連接狀態，訪問其它網絡和主機，但不能看到和更改路由器的設置內容。

3.2特權模式（Privileged mode）

在router>提示符下鍵入enable，路由器進入特權命令狀態router#，這時便可以看到和更改路由器的設置內容。用命令disable或exit可以從特權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，出現提示符router（config）#，此時路由器處于全局設置狀態，可以設置路由器的全局參數。

3.4局部配制模式

路由器處于局部設置狀態，可以設置路由器某個局部的參數。

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

4 Cisco 路由器常用協議

路由協議是路由器轉發分組數據的基礎，路由協議可以簡單的分成內部網關協議和外部網關協議。內部網關協議是在一個自治系統（AS）內部使用的路由選擇協議。內部網關協議包括一下幾個：路由選擇協議（RIIP）；內部網關路由協議（IGRP）；內部網關路由協議（EIGRP）；開發最短路徑優先協議（OSPF）。

外部網關協議是相對與內部網關協議，它運行在各個自治系統之間的，是組成廣域網不可缺少的部分。最主要的一個協議就是邊界網關協議（BGP）。

RIP：最早開發的路由選擇協議之一，相對鏈路狀態路由選擇協議要簡單。它的路由選擇是根據距離向量算法來計算的。RIP計算路徑方法是使用跳數，即一跳代表一臺路由器。最佳路徑的選擇是根據跳數的大小來決定的。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是15。即目標網絡超過了15個路由器跳時，它就會認為網絡不可到達。

IGRP與EIGRP：都是CISCO設計的路由協議，僅能夠在CISCO的路由器上去實現和部署。也是根據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：使用鏈路狀態路由選擇確定最佳路徑。其度量標準有路由器速度，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，策略是由自治系統管理員制定的。BGP是一個距離向量協議，它與RIP和OSPF的不同在于BGP使用TCP協議作為其傳輸層協議。兩個運行BGP協議的系統建立連接一條TCP連接，然后交換整個BGP路由表，當路由器在發生變化時再發送更新信號。

5 路由器未來的發展

5.1速度更快

傳統意義上，路由器通常被認為是網絡速度的瓶頸。在局域網速度早已達到上百兆時，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的爆炸性增長，大家對路由器的研究也重點體現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的概念和技術的，在IP領域中提出的許多新概念和新技術也有相當一部分是直接或間接來源于ATM，兩種優秀的技術逐漸開始融合。事實上，許多公司從事高速IP路由器研發的技術人員正是過去研究ATM技術的研發人員。

5.2服務質量更好

路由器發展趨勢更本質、更深刻的變化是以IP為基礎的包交換數據將在未來幾年內迅速取代已發展了近百年的電路交換通信方式，成為通信業務模式的主流。這意味著，IP路由器不僅要提供更快的速度以適應急劇增長的傳統的計算機數據流量，而且，IP路由器也將逐步提供原電信網絡所提供的種種業務。但是傳統的IP路由器并不關心也不知道IP包的業務類型，一般只是按先進、先出的原則轉發數據包，語音電話數據、實時視頻數據、因特網瀏覽數據等等各種業務類型的數據都被不加區分的對待。由此可見，IP路由器要想提供包括電信廣播在內的所有業務，提高服務質量（QOS）是其關鍵。這也正是目前各大網絡設備廠商（包括Cisco，3Com，Nortel等）所努力推進的方向。事實上，QOS不僅是路由器的一個發展趨勢，以路由器為核心的整個IP網絡都在朝這個方向發展。

5.3管理更加智能

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

6結論

以上對目前思科路由器的網絡技術進行了介紹，相信隨著上網用戶的越來越多，隨著寬帶網建設的如火如荼，對路由器技術更新的要求會越來越強烈。路由器在未來更加先進、更能適應網絡發展要求的新一代技術定將層出不窮地涌現出來。

參考文獻

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