路由器在网际互连中的作用.pptVIP

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”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,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