第04章路由器技术与应用

敏翔名理工堂吃

HunanInstituteofSdencoandTechnology

第4章路由器技术与应用

SJ

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第4章路由器技术与应用

基本内容

♦路由器概述

♦路由器接口与连接

♦路由器的性能与选型

♦路由器配置基础

♦路由器接口配置

♦路由协议及其配置

♦访问控制列表

♦网络地址置换技术

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4.1路由器概述

♦路由器

♦路由器的体系结构

♦路由器的基本功能

♦路由器的工作原理

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、路由器

♦路由器（Router）是一种典型的网络层设备，

在OSI参考模型中被称为中介系统，完成网络层

中继的任务。

♦路由器负责在两个局域网之间接收数据分组并

进行转发，转发分组时需要改变分组中的物理

地址。

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路由器的表示图标

Router/路由器VOIPRouter/语音路由器高端路由器

中低端路由器VOICE多业务SOHO多业务IPv6多业务

路由器路由器路由器

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路由器的体系结构

内存

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1、路由处理器

♦路由处理器是路由器的心脏，其任务是根据所

选定的路由选择协议构造出路由表，同时经常

或定期地和相邻路由器交换路由信息而不断地

更新和维护路由表。

♦在路由器中，路由处理器的能力直接影响路由

器的吞吐量（路由表查找时间）和路由计算能

力（影响网络路由收敛时间）。

r-

-.1»

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I2、路由器内存

♦路由器的内存用于存储路由器的配置、路由器

操作系统、路由协议软件和数据等内容。在中

低端路由器中，路由表存储在内存中。

♦路由器的内存由BootROM（启动只读存储器）、

Flash（快速闪存）、SDRAM（主存储器）、

NVRAM（非易失性存储器）组成。

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路由器内存

当前运行操作版本

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路由器的启动过程

①系统硬件加电自检。处理器首先运行Boot

ROM中的硬件检测程序，识别支持路由器运行

的硬件信息，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BOOTROM中的弓I导程

序，进行初步引导工作。

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厩由器启动过程

③寻找并载入操作系统文件。将FLASH中的路

由器的操作系统映像读入到SDRAM中。操作

系统文件可以存放在多处，至于到底采用哪一

个操作系统，是通过命令设置指定的。

④操作系统装载完毕，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，贝ij

将该文件调入SDRAM中并逐条执行。否则，

系统默认无配置，直接进入用户操作模式，进

行路由器初始配置。

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3、输入端口_______________________

♦一个输入端口的结构与工作过程如下图所示：

输入端口的处理

从

线

网络层处理交

路

分组排队换

接

数据链路层结

＞物理层处理

收

处理构

分

组查表和转发

S团

团

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输入端口的工作过程

♦物理层进行比特的接收。

♦数据链路层则按照链路层协议接收传送分组的

帧。

♦在将帧的首部和尾部剥去后，分组就被送入网

络层的处理模块。

＞若接收到的分组是路由器之间交换路由信息的分组（

如RIP或OSPF分组等），则将这种分组送交路由器的

路由选择部分中的路由选择处理机。

A若接收到的是数据分组，则按照分组首部中的目的

地址查找转发表，根据得出的结果，分组就经过交

换开关到达合适的输出端口。

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输入端口的功能

♦进行数据链路层的封装和解封装；

♦在路由表中查找输入分组目的地址从而决定目

的端口（称为路由查找）；

♦为了提供QoS（服务质量），端口要对收到的

分组分成几个预定义的服务级别。

♦端口可能运行诸如SLIP（串行线网际协议）和

PPP（点对点协议）这样的数据链路层协议或者

诸如点对点隧道协议这样的网络层协议。一旦

路由查找完成，必须用交换开关将分组发送输

出端口；

♦参加对公共资源（如交换开关）的仲裁协议。

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4、输出端口

♦输出端口从交换结构接收分组，然后将它们发

送到路由器外面的线路上。

输出端口的处理

向

线

交网络层处理

路

换分组排队

数据链路层发

结

，物理层处理送

构处理

分

缓存管理S组

S团

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15、交换开关

♦交换开关又称交换结构(switchingfabric),它

的作用就是根据转发表(forwardingtable)对分

组进行处理，将某个输入端口进入的分组从一

个合适的输出端口转发出去。

♦实现数据分组转发的方法主要有:

»通过存储器转发

A通过总线转发

A通过交换矩阵转发

-♦4---------4

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通过存储器转发

♦目的地址的查找、分组在存储器中的缓存都是

在输入端口中进行。

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通过总线转发

♦数据分组从输入端口通过共享总线直接传送到

最优的输出端口，而不需要路由处理机的干预

♦同一时间只能有一个分组在总线上传送。

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通过交换矩阵转发

-r-

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三、路由器的基本功能

1、协议转换

2、选择最优路径

3、分组转发

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1、协议转换

支持多种网络协议，可以实现不同协议、不

同体系结构网络之间的互连互通。

网络层IPX网络

教据链路层

物理层

/IP协议支持IPX协议支持

解封装网络层封装网络层封装再封装

数据链路层封装数据链路层封装

物理层编码方式物理层编码方式

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2、选择最优路径

♦根据目的网络的不同，选择最优的出口路径。

从接口so接收到数据从接口51接收到数据

查看目的IP地址查看目的IP地址

查询RoutingTable查询RoutingTable

路由表中有路径指示转发至接口51发现有直接相连的路径指示转发SO

/24

主机发送一个数据包给172.1622

交换机发现不在同一个网络中，将

数据包封装后发送给R1

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3.分组转发

♦接收数据分组，并根据分组的目的地址将数据

包从最优路径端口转发出去，从而实现远程的

互连互通；

♦负责缓冲区管理、拥塞控制、以及转发的公平

性，包括应能辨认差错状态；

♦按要求产生ICMP差错消息；

♦丢弃生存时间（TTL）域为0的数据分组；

♦当下一网络MTU较小时将数据分组分段等。

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旭路由器的工作原理

♦工作站A需要向工作站B传送信息，并假定工作

站B的IP地址为,它们之间需要通过

路由器R1、R2、R3、R4、R5,其分布如下图

所示。

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四、路由器的工作原理

①工作站A将工作站B的地址10・120・0・5连同数据

信息以数据帧的形式发送给R1。

②路由器R1收到工作站A的数据帧后，先从报头

中取出地址10・120.0.5,并根据路由表计算出

发往工作站B的最佳下一跳路径：

R1・>R2・>R5->

并将数据帧发往路由器R2。

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旭路由器的工作原理

③路由器R2重复路由器R1的工作，并将数据帧转

发给路由器R5。

④路由器R5同样取出目的地址，发现

就在该路由器所连接的网段上，于是将该数据

帧直接交给工作站B。

⑤工作站B收到工作站A的数据帧，一次通信过程

宣告结束

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4.2路由器接口与连接

♦接口类型

♦连接线缆

♦路由器的硬件连接

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一、接口类型

SERIAL端口

1

ISDNBRI端口Console端口-AUX端口

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1、局域网接口

♦局域网接口常见的有AUI端口、BNC端口、RJ-

45端口和SC端口。

♦RJ-45端口是以太网和快速以太网中主要采用的

端口类型。有10Base・T和100Base・TX两类，在

路由器中通常标识为：

>ETHERNET

>FASTETHERNET

>10/100ETHERNET

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