路由器硬件結構

 

路由器是一種連接多個網絡或網段的網絡設備，它能將不同網絡或網段之間的數據信息進行“翻譯”，以使它們能夠相互“讀”懂對方的數據，從而構成一個更大的網絡。路由器由硬件和軟件組成。硬件主要由中央處理器、內存、接口、控制端口等物理硬件和電路組成；軟件主要由路由器的IOS操作系統組成。

我們以當前普遍應用的Cisco路由器爲例給大家介紹一下路由器的硬件組成及其工作情況。讓大家在使用它們的同時，對它們的組成也有所瞭解。

中央處理器（CPU）

與計算機一樣，路由器也包含了一箇中央處理器（CPU）。不同系列和型號的路由器，其中的CPU也不盡相同。Cisco路由器一般採用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和數據包的轉發工作，如維護路由器所需的各種表格以及路由運算等。路由器對數據包的處理速度很大程度上取決於CPU的類型和性能。

內存  路由器採用了以下幾種不同類型的內存，每種內存以不同方式協助路由器工作。

1.只讀內存（ROM）

 

只讀內存（ROM，Read .ly Memory）在Cisco路由器中的功能與計算機中的ROM相似，只能讀取而不能寫入，通常用來存儲生產廠家固化寫入的程序數據，在特定專業條件下纔可以寫入如要進行升級，則要替ROM芯片。ROM中主要包含：

1）系統加電自檢代碼（POST），用於檢測路由器中各硬件部分是否完好；
2）系統引導區代碼（BootStrap），用於啓動路由器並載入IOS操作系統；
3）備份的IOS操作系統，以便在原有IOS操作系統被刪除或破壞時使用。通常，這個IOS比現運行IOS的版本低一些，但卻足以使路由器啓動和工作。

2.閃存（Flash）

閃存（Flash）是可讀可寫的存儲器，在系統重新啓動或關機之後仍能保存數據。Flash中存放着當前使用中的IOS。事實上，如果Flash容量足夠大，甚至可以存放多個操作系統，這在進行IOS升級時十分有用。當不知道新版IOS是否穩定時，可在升級後仍保留舊版IOS，當出現問題時可迅速退回到舊版操作系統，從而避免長時間的網路故障。

3.非易失性RAM （NVRAM）

 

非易失性RAM(Nonvolatile RAM)是可讀可寫的存儲器，在系統重新啓動或關機之後仍能保存數據。由於NVRAM僅用於保存啓動配置文件（Startup-Config），故其容量較小，通常在路由器上只配置32KB~128KB大小的NVRAM。同時，NVRAM的速度較快，成本也比較高。

4.隨機存儲器 （RAM）

RAM也是可讀可寫的存儲器，但它存儲的內容在系統重啓或關機後將被清除。和計算機中的RAM一樣，Cisco路由器中的RAM也是運行期間暫時存放操作系統和數據的存儲器，讓路由器能迅速訪問這些信息。RAM的存取速度優於前面所提到的3種內存的存取速度。

運行期間，RAM中包含路由表項目、ARP緩衝項目、日誌項目和隊列中排隊等待發送的分組。除此之外，還包括運行配置文件（Running-config）、正在執行的代碼、IOS操作系統程序和一些臨時數據信息。

路由器的類型不同，IOS代碼的讀取方式也不同。如Cisco 2500系列路由器只在需要時才從Flash中讀入部分IOS；而Cisco 4000系列路由器整個IOS必須先全部裝入RAM才能運行。因此，前者稱爲Flash運行設備（Run from Flash），後者稱爲RAM運行設備（Run from RAM）。

 

PS：RAM有兩大類，一種稱爲靜態RAM，Static RAM/SRAM。SRAM速度非常快，是目前讀寫最快的存儲設備了，但是它也非常昂貴。所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一級緩衝，二級緩衝。另一種稱爲動態RAM，Dynamic RAM/DRAM，動態RAM的速度比SRAM慢，不過比任何ROM都要快。計算機內存就是DRAM的。DRAM 只能將數據保持很短的時間。爲了保持數據，DRAM 必須隔一段時間刷新（refresh）一次。如果存儲單元沒有被刷新，數據就會丟失。

路由器加電啓動過程：

 

1）系統硬件加電自檢。運行ROM中的硬件檢測程序，檢測各組件能否正常工作。完成硬件檢測後，開始軟件初始化工作。
2）軟件初始化過程。運行ROM中的BootStrap程序，進行初步引導工作。
3）尋找並載入IOS系統文件。IOS系統文件可以存放在多處，至於到底採用哪一個IOS，是通過命令設置指定的。
4）IOS裝載完畢，系統在NVRAM中搜索保存的Startup-Config文件，進行系統的配置。如果NVRAM中存在Startup-Config文件，則將該文件調入RAM中並逐條執行。否則，系統進入Setup模式，進行路由器初始配置。

路由器接口

所有路由器都有接口（Interface），每個接口都有自己的名字和編號。一個接口的全名稱由它的類型標誌與數字編號構成，編號自0開始。對於接口固定的路由器（如Cisco 2500系列）或採用模塊化接口的路由器（如Cisco  4700系列），在接口的全名稱中，只採用一個數字，並根據它們在路由器的物理順序進行編號，例如Ethernet0表示第1個以太網接口，Serial1表示第2個串口。

對於支持“在線插拔和刪除”或具有動態更改物理接口配置的路由器，其接口全名稱中至少包含兩個數字，中間用斜槓“/”分割。其中，第1個數字代表插槽編號，第2個數字代表接口卡內的端口編號。如Cisco 3600路由器中，serial3/0代表位於3號插槽上的第1個串口。

對於支持“萬用接口處理器（VIP）”的路由器，其接口編號形式爲“插槽/端口適配器/端口號”，如Cisco 7500系列路由器中，Ethernet4/0/1是指4號插槽上第1個端口適配器的第2個以太網接口。

控制檯端口

所有路由器都安裝了控制檯端口，使用戶或管理員能夠利用終端與路由器進行通信，完成路由器配置。該端口提供了一個EIA/TIA-232異步串行接口，用於在本地對路由器進行配置（首次配置必須通過控制檯端口進行）。路由器的型號不同，與控制檯進行連接的具體接口方式也不同，有些採用DB25連接器。