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1、教师：郭慧敏,6.7 路由器在网际互连中的作用（重点）1.路由器的结构,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（即目的网络），把该分组从路由器的某个合适的输出端口转发给下一跳路由器。下一跳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。,教师：郭慧敏,典型的路由器的结构,路由选择,路由选择处理机,路由选择协议,路由表,3,输入端口,3,交换结构,输入端口,输出端口,分组转发,转发表,分组处理,输出端口,1,1,1,3,3,1,2,2,2,2,3网络层2数据链路层1物理层,教师：郭慧敏,“转发
2、”和“路由选择”的区别,“转发”(forwarding)就是路由器根据转发表将用户的 IP 数据报从合适的端口转发出去。“路由选择”(routing)则是按照分布式算法，根据从各相邻路由器得到的关于网络拓扑的变化 情况，动态地改变所选择的路由。路由表是根据路由选择算法得出的。而转发表是从路由表得出的。在讨论路由选择的原理时，往往不去区分转发表和路由表的区别，,教师：郭慧敏,输入端口对线路上收到的分组的处理,数据链路层剥去帧首部和尾部后，将分组送到网络层的队列中排队等待处理。这会产生一定的时延。,物理层处理,数据链路层处理,网络层处理 分组排队,交换结构,输入端口的处理,从线路接收分组,查表和转
3、发,教师：郭慧敏,输出端口将交换结构传送来的分组发送到线路,当交换结构传送过来的分组先进行缓存。数据链路层处理模块将分组加上链路层的首部和尾部，交给物理层后发送到外部线路。,物理层处理,数据链路层处理,网络层处理 分组排队,输出端口的处理,向线路发送分组,缓存管理,交换结构,教师：郭慧敏,分组丢弃,若路由器处理分组的速率赶不上分组进入队列的速率，则队列的存储空间最终必定减少到零，这就使后面再进入队列的分组由于没有存储空间而只能被丢弃。路由器中的输入或输出队列产生溢出是造成分组丢失的重要原因。,教师：郭慧敏,2 交换结构(用的比较多的：),I1,I3,I2,O1,O2,存储器,I1,I3,I2,
4、O1,O2,I1,I3,I2,O1,O3,(a)通过存储器,(c)通过交叉开关,(b)通过总线,总线,互连网络,O3,O3,教师：郭慧敏,补充：路由器的体系结构,从体系结构上看，路由器可以分为：第一代单总线单CPU结构路由器 第二代单总线主从CPU结构路由器 第三代单总线对称式多CPU结构路由器；第四代多总线多CPU结构路由器、第五代共享内存式结构路由器、第六代交叉开关体系结构路由器和基于机群系统的路由器等多类。,教师：郭慧敏,中央处理器,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。路由器的 CPU 负责路由器的配置管理和数据包的转发工
5、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。,教师：郭慧敏,只读内存(ROM),只读内存(ROM)在 Cisco 路由器中的功能与计算机中的 ROM 相似,主要用于系统初始化等功能。ROM中主要包含：(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；(2)系统引导区代码(BootStrap),用于启动路由器并载入 IOS 操作系统；(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。,教师：郭慧敏,闪存(Flash),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
6、能保存数据。Flash 中存放着当前使用的 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。,IOS（Internetworking Operating System-Cisco，缩写IOS），CISCO网络配置系统。,教师：郭慧敏,随机存储器(RAM),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
7、数据的存储器,让路由器能迅速访问这些信息。运行期间,RAM中包含路由表项目、ARP缓存项目、日志项目和队列中排队等待发送的分组。,教师：郭慧敏,路由器加电启动过程,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。2.软件初始化过程。运行 ROM 中的 BootStrap 程序,进行初步引导工作。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。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
8、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。,教师：郭慧敏,接口,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。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,教师：郭慧敏,其它有关路由器的详细内容,
