路由器简介以及基本命令模式

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2024年5月20日发(作者：)

6．3 路由器的基本配置

6．3．1 路由器

1．路由器简介

早在40多年之前就已经出现了对路由技术的讨论，但是直到80年代路由技术才逐渐进

入商业化的应用。路由技术之所以在问世之初没有被广泛使用，主要是因为80年代之前的

网络结构都非常简单，路由技术没有用武之地。直到最近十几年，大规模的互联网络才逐渐

流行起来，为路由技术的发展提供了良好的基础和平台。

所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。一般来说，

在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。

人们经常把路由和交换进行对比，主要是因为在普通用户看来两者所实现的功能是完全

一样的。路由和交换之间的主要区别在于交换发生在OSI参考模型的第二层（数据链路层），

而路由发生在第三层（网络层），这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用

不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是不同的。

路由器是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发，转发策略称为路由

选择（routing），这也是路由器名称的由来（router，转发者）。作为不同网络之间互相连

接的枢纽，路由器系统构成了基于 TCP/IP 的国际互连网络 Internet 的主体脉络，也可以

说，路由器构成了 Internet 的骨架。路由器的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一，它的

可靠性则直接影响着网络互连的质量。因此在园区网、地区网、乃至整个 Internet 研究领

域中，路由器技术始终处于核心地位，其发展历程和方向，成为整个 Internet 研究的一个

缩影。

2．路由器的作用

路由器可以用来连通不同的网络，并且能够选择信息传送的路径。选择通畅快捷的路径，

能大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，提高网络系统畅通率，

从而让网络系统发挥出更大的效益来。

从过滤网络流量的角度来看，路由器的作用与交换机、网桥非常相似。但是与工作在网

络底层、从物理上划分网段的交换机不同，路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络

进行划分。例如，一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网络，只有网间的网

络流量才可以通过路由器。对于每一个接收到的数据包，路由器都会重新计算其校验值，并

写入新的物理地址。因此使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数据包物理地址

的交换机慢，但是对于那些结构复杂的网络，使用路由器可以提高网络的整体效率。路由器

的另一个明显优势就是可以自动过滤网络广播。总体来说，在网络中添加路由器的整个安装

过程要比即插即用的交换机复杂很多。

一般说来，异种网络互联或多个子网互联都应采用路由器来完成。路由器的主要工作就

是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。

由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作，在路

由器中保存着各种传输路径的相关数据——路由表（Routing Table），供路由选择时使用。

路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路由表

可以由系统管理员固定设置，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主

机控制。

⑴ 静态路由表

静态（static）路由表由系统管理员预先设置固定的路由，一般是在系统安装时根据网

络的配置情况来设置，它不会随未来网络结构的改变而有所变化。

⑵ 动态路由表

动态（Dynamic）路由表由路由器根据网络系统的运行情况而自动调整路由。路由器根

据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要

时自动计算数据传输的最佳路径。

3．路由器的构成

路由器的逻辑结构主要包括四个部分：输入端口、交换开关、输出端口和路由处理器。

输入端口是物理链路和输入包的进口处。端口通常由线卡提供，一块线卡一般支持4、

8或16个端口。输入端口具有如下一些功能：

⑴ 进行链路层数据的封装和解封。

⑵ 在转发表中查找输入包的目的地址，从而决定目的端口，这种过程被称为路由查找。

路由查找可以使用一般的硬件来实现，或者通过在每块线卡上嵌入一个微处理器来完成。

⑶ 为了提供QoS（服务质量），端口需要把收到的包分成几个预定义的服务级别。

⑷ 端口可能需要运行诸如SLIP（串行线网际协议）和PPP（点对点协议）的数据链路

级协议或者诸如PPTP（点对点隧道协议）的网络级协议。

交换开关可以使用多种不同的技术来实现，迄今为止使用最多的交换开关技术是总线、

交叉开关和共享存贮器。最简单的开关使用一条总线来连接所有输入和输出端口，总线开关

的缺点是其交换容量受限于总线的容量以及为共享总线仲裁所带来的额外开销。交叉开关通

过开关提供多条数据通路，具有N×N个交叉点的交叉开关可以被认为具有2N条总线。如果

一个交叉闭合，输入总线上的数据在输出总线上可用，否则不可用。交叉点的闭合与打开由

调度器来控制，因此，调度器限制了交换开关的速度。在共享存贮器路由器中，输入的包被

存贮在共享存贮器中，所交换的仅是包的指针，从而提高了交换容量，但是开关的速度受限

于存贮器的存取速度。尽管存贮器容量每18个月能够翻一番，但存贮器的存取时间每年仅

降低5%，这是共享存贮器交换开关的一个固有限制。

在包被发送到输出链路之前输出端口对包存贮可以实现复杂的调度算法，从而能够支持

优先级等要求。与输入端口一样，输出端口同样要能支持链路层数据的封装和解封，以及许

多较高级协议。

路由处理器计算转发表实现路由协议，并运行对路由器进行配置和管理的软件。同时，

它还处理那些目的地址不在线卡转发表中的包。

从硬件组成上来看，路由器由CPU、内存和接口等部分组成。

⑴ CPU

路由器和PC机一样，有中央处理单元CPU，CPU是路由器的处理中心。对于不同的路由

器，其CPU一般也不相同。

⑵ 内存

内存用来存储路由器的信息和数据，CISCO路由器有以下几种内存组件：

① ROM（Read Only Memory）

ROM中存储路由器加电自检程序（Power-On Self-Test Program）、启动程序（Bootstrap

Program）和部分或全部的IOS。路由器中的ROM是可擦写的，所以IOS可以升级。

② NVRAM(Nonvolatile Random Access Memory)

非易失RAM用来存储路由器的启动配置文件。NVRAM是可擦写的，可将路由器的配置信

息拷贝到NVRAM中。

③ FLASH RAM

闪存是一种特殊的ROM，可擦写也可编程，用于存储CISCO IOS的其它版本，对路由器

的IOS进行升级。

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