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计算机网络应用路由器的发展历史从本质意义上来讲，路由器也只是一台特殊的专门执行协议处理的计算机，但从功能上看，它与计算机还是有较大的区别的。
虽然这些区别在于路由器的初级发展阶段表现的并不是太明显，但是随着网络规模、速度、种类及应用发生了巨大变化，因此也将导致网络中路由器的体系结构发生较大的变化。
从总体上来讲，路由器的历史发展过程可以分为下面几个阶段：1．单总线单CPU结构路由器最初的路由器采用了传统计算机体系结构，包括共享CPU内存和安装在共享总线上的多个网络物理接口。
如Cisco2501路由器（图9-1所示）就是这类路由器的典型代表，其中CPU是Motorola的68302处理器，具有一个AUI以太网接口和两个广域网接口。
图9-1 Cisco2501路由器中央处理器（CPU）完成除所有物理接口之外的其它所有功能，数据包从一个物理接口接收进来，经总线送到中央处理器（CPU）中做到转发决定处理，然后再经过总线送到另一个物理接口将数据包发送出去，所以中央处理器（CPU）就像一个中转站一样，来执行数据包的转发。
CPU的结构如图9-2所示：图9-2 单总线单CPU路由器原理图这一类单总线单CPU的路由器主要缺点是处理速度慢，所以当有大量的数据包要处理的时候会造成延迟，丢包的情况发生。
因此使用单个CPU路由器完成所有要执行任务，从而限制了系统的吞吐量。
另外，系统容错性差，如果CPU出现故障容易导致整个系统瘫痪。
但该结构的优点是系统价格比较低，目前的边缘路由器基本都是使用这种结构。
2．单总线主从CPU结构路由器单总线主从CPU结构路由器的体系结构实际上是单总线单CPU结构路由器体系结构的简单延伸。
采用主从两个CPU代替了原来仅有一个CPU的结构，从而可以降低了CPU的负荷，提高了数据包的处理速度。
并且这两个CPU属于非对称主从式关系结构，其中一个CPU 负责数据链路层协议的处理，另一个CPU则作为主CPU负责网络层以上的处理，主要包括数据转发、路径选择、路由算法及配置控制等计算工作，如图9-3所示。
路由器基本原理和结构体系路由器是网络通信领域中的一种重要设备，它在互联网的发展和扩展中发挥着至关重要的作用。
本文将介绍路由器的基本原理和结构体系，帮助读者更好地理解和使用路由器。
一、路由器的基本原理路由器作为数据包在网络中的传递和转发设备，具有以下基本原理：1. 数据包转发原理路由器通过接收到达的数据包，并根据其目标地址进行转发。
路由器内部有一个路由表，记录了不同网络的地址信息以及对应的下一跳节点。
当收到数据包时，路由器根据目标地址查找路由表，确定下一跳节点，并将数据包发送到相应的输出接口。
2. 路由选择原理路由器通过路由选择协议（如OSPF、BGP等）来更新和维护路由表，实现网络中路由的动态调整和最优路径的选择。
路由选择原理的目标是实现网络的高效通信和负载均衡，使数据包能够快速准确地到达目标节点。
3. 包过滤和安全性原理路由器可以根据设置的ACL（Access Control List）进行包过滤，实现对网络中的数据包进行筛选和控制。
同时，路由器还能够通过防火墙等机制提供基本的安全性保护，抵御网络攻击和威胁。
路由器的结构体系包括硬件和软件两个层面，下面将对其进行介绍：1. 硬件结构（1）中央处理单元（CPU）：负责路由器的整体控制和管理，包括运行操作系统、处理转发决策等。
（2）接口：用于与其他设备进行通信和连接，包括以太网接口、串口、光纤接口等。
（3）内存：用于存储路由器的操作系统和路由表等数据。
（4）高速缓存：用于临时存储最常用的数据包和路由表项，提高数据转发的效率。
（5）交换总线：用于连接各个硬件组件，实现数据的传输和交换。
2. 软件结构（1）操作系统：路由器的操作系统通常是专用的路由器操作系统，如Cisco的IOS、Juniper的Junos等。
操作系统负责路由器的整体管理、配置和控制。
（2）路由协议：路由器的软件包括各种路由协议的实现，如RIP、OSPF、BGP等。
路由协议用于路由表的更新和维护，实现路由的选择和转发。
路由器内部结构图路由器内部结构图一、引言本文档旨在详细介绍路由器的内部结构，包括各个组成部分的功能和相互之间的关系。
通过深入了解路由器的内部结构，用户可以更好地理解路由器的工作原理，并在需要的时候进行维护和升级。
二、硬件部分2.1 处理器2.1.1 功能2.1.2 主要型号及特点2.2 电源模块2.2.1 功能2.2.2 输入输出要求2.3 存储器2.3.1 功能2.3.2 主要类型及用途2.4 接口模块2.4.1 以太网接口2.4.2 串行接口2.4.3 USB接口2.4.4 其他接口2.5 无线模块2.5.1 功能2.5.2 主要类型及特点三、软件部分3.1 操作系统3.1.1 功能3.1.2 常用操作系统及特点3.2 路由协议3.2.1 RIP协议3.2.2 OSPF协议3.2.3 BGP协议3.3 配置界面3.3.1 命令行界面3.3.2 图形界面3.4 安全性功能3.4.1 防火墙3.4.2 VPN3.4.3 ACL3.5 QoS功能3.5.1 流量控制3.5.2 带宽分配3.5.3 优先级调整四、维护和升级4.1 硬件维护4.1.1 清洁4.1.2 检修4.2 软件升级4.2.1 制定升级计划 4.2.2 升级包4.2.3 安装升级包五、附件请参阅附件中的路由器内部结构图。
六、法律名词及注释1.路由器：网络设备，用于将信息从一个网络传输到另一个网络。
2.处理器：计算机的核心部件，负责执行指令和处理数据。
3.电源模块：提供电力，确保路由器正常工作。
4.存储器：存储数据和程序的设备，如内存和硬盘。
5.接口模块：用于连接其他设备的接口，如以太网、串行和USB接口。
6.无线模块：提供无线网络连接的模块，如Wi-Fi模块。
7.操作系统：管理和控制计算机硬件和软件的程序。
8.路由协议：决定路由器如何转发数据包的一套规则。
9.防火墙：用于保护网络安全的设备或程序。
10.VPN：虚拟私人网络，用于在公共网络上建立私密连接的技术。
第四章路由器硬件结构及工作原理4.1路由器的硬件构成路由器主要由以下几个部分组成：输入/输出接口部分、包转发或交换结构部分（switching fabric）、路由计算或处理部分。
如图4-1所示。
图4-1 路由器的基本组成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，一个输入端口具有许多功能。
第一个功能是进行数据链路层的封装和解封装。
第二个功能是在转发表中查找输入包目的地址从而决定目的端口（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。
第三，为了提供QoS（服务质量），端口要对收到的数据包进行业务分类，分成几个预定义的服务级别。
第四，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）这样的数据链路级协议或者诸如PPTP（点对点隧道协议）这样的网络级协议。
一旦路由查找完成，必须用交换开关将包送到其输出端口。
如果路由器是输入端加队列的，则有几个输入端共享同一个交换开关。
这样输入端口的最后一项功能是参加对公共资源（如交换开关）的仲裁协议。
普通路由器中该部分的功能完全由路由器的中央处理器来执行，制约了数据包的转发速率（每秒几千到几万个数据包）。
高端路由器中普遍实现了分布式硬件处理，接口部分有强大的CPU处理器和大容量的高速缓存，使接口数据速率达到10Gbps，满足了高速骨干网络的传输要求。
路由器的转发机制对路由器的性能影响很大，常见的转发方式有：进程转发、快速转发、优化转发、分布式快速转发。
进程转发将数据包从接口缓存拷贝到处理器的缓存中进行处理，先查看路由表再查看ARP 表，重新封装数据包后将数据包拷贝到接口缓存中准备传送出去，两次查表和拷贝数据极大的占用CPU的处理时间，所以这是最慢的交换方式，只在低档路由器中使用。
快速交换将两次查表的结果作了缓存，无需拷贝数据，所以CPU处理数据包的时间缩短了。
NE40E&80E&NE5000E基本维护手册华为技术有限公司目录1 总体概述 32 路由器总体结构 52.1 NE5000E和NE80E 52.1.1 设备结构 52.2 NE40E 82.2.1 设备简介82.2.2 设备结构83 硬件更换指导143.1 防尘网更换与清洗指导143.1.1 更换NE5000E和NE80E的防尘网143.1.2 更换NE40E-8的防尘网193.1.3 更换NE40E-4的防尘网213.1.4 清洗防尘网223.2 风扇模块更换指导223.2.1 更换NE5000E/80E 风扇框223.2.2 更换NE40E-8 风扇框263.2.3 更换NE40E-4 风扇框294 设备指示灯速查手册314.1 风扇模块指示灯314.2 电源模块指示灯314.2.1 NE5000E/NE80E电源模块指示灯314.2.2 NE40E电源模块指示灯324.3 MPU板指示灯334.4 SFU板指示灯344.5 LPU板指示灯345 常用维护命令355.1 查看设备存储介质是否正常355.2 查看设备当前配置365.3 比较当前配置和保存配置365.4 查看设备当前版本365.5 查看设备端口信息375.6 查看设备单板信息385.7 查看设备告警信息395.8 查看设备日志信息395.9 查看设备性能信息405.10 查看设备环境温度405.11 查看设备路由汇总信息415.12 查看设备路由信息411 总体概述Quidway NetEngine5000E、Quidway NetEngine80E、Quidway NetEngine40E（后文简写为NE 5000E、NE80E、NE40E是华为技术有限公司自主开发的核心网络产品，提供高带宽、高处理性能、丰富的接口类型和业务类型。
主要定位于INTERNET互联网的核心，应用于运营商骨干网络、各种大型IP城域网核心，均采用第五代路由器NP技术，板卡兼容，充分保护用户投资，全面提供MPLS VPN、IPv6等功能。
路由器EA-2204电路内部结构及电路分析
从电路框图看，外置的AC/DC电源适配器将市电变换成直流，再经过DC稳压滤波给整个电路提供5V和3.3V DC稳定工作电源。
时钟电路为CPU、RAM和各种控制芯片提供7.372M、20M、25M、50M的工作时钟信号。
EA-2204核心是一颗ARM7处理器，通过系统总线连接FLASH和SDRAM，路由器上电后，CPU从FLASH中读取程序和配置数据进行初始化，SDRAM为程序运行和数据处理提供临时存储空间。
CPU复位电路在系统上电或电源异常又恢复时使CPU自动复位，用户在必要时可通过按后面板上的复位开关来使CPU复位。
CPU控制广域以太网控制芯片，通过一个RJ-45接口或RS232接口，连接国际互联网来处理数据。
一个4端口交换控制器，通过四个RJ-45连接局域网集线器、交换机或连接电脑，直接进行数据交换或通过CPU控制与广域网连接进行数据处理。
下面对各部分详细介绍。
2、电源电路
EA-2204路由器采用外置电源适配器连接市电供电。
该电源适配器内部采用开关电源，具有AC电压适应范围宽、重量轻、输出电压稳定、效率高等特点。
它适用于世界各地区，可以在市电电压95V到240V范围正常工作，提供5V直流稳定输出。
5V直流经路由器背板电源插座输入，经过电感滤波，分两路给整个电路供电。
一路直接供给工作电压为5V的电路，另一路通过集成电路PJ1084进行电压变换，得到部分电路工作所需要的3.3V电压。
PJ1084是一种低压差的线性电压调整集成电路。
其主要参数如下：
电压输入：最大12V
输出电流：最大5A
输出电压：通过外部电路可调，固定2.5V或3.3V
输入输出电压差：最大1.3V
稳压精度：1％
该稳压集成电路有TO-220和TO-263两种封装，TO-220在功耗较大时可加装散热片，TO-263是贴片型封装，因EA2204的电路功耗较小（实测工作电流仅
500mA），所以使用的是TO-263封装，直接贴装在PCB上即可。
3 、复位电路
CPU复位电路分为2部分，一是在系统上电或电源异常又恢复时使CPU自动复位；另一部分是在软件运行异常出现系统死机的情况下，用户可通过按后面板上的复位开关来使CPU复位。
复位信号是由一个十分简单的RC电路、按钮开关来产生。
当系统上电或人为按下复位开关，会产生一个低电平脉冲，该脉冲经过数字门电路整形后使CPU 复位，进行初始化。
HC132是一CMOS逻辑门电路，工作电压2－6V，其输入/输出的逻辑关系如下图表所示：
在路由器电路中，利用门电路的输入高电平有电压最小值、输入低电平有电压最大值的特点和门电路的整形作用，与周边二极管和电容、电阻组成上电脉冲产生电路，产生系统复位脉冲信号。
4 、时钟信号
EA-2204电路中，共用了4个晶体振荡器，分别提供各部分IC工作所需的时钟信号。
50M―CPU电路S3C4510B01主时钟25M―交换控制器RTL8305S时钟
20M―以太网控制器RTL8019AS时钟
7.372M―异步串口通信芯片TG16C550CJ时钟
5 、 CPU
EA-2204路由器的核心是一颗韩国三星电子生产的S3C4510B―16/32位RISC
（精简指令集计算机）微控制器。
该微控制器专为以太网通信系统的集线器和路由器而设计，具有低成本和高性能的特点。
S3C4510B中内置了ARM公司设计的16/32位ARM7TDMI处理器，其内部框图如下：
由图可见，S3C4510B提供了8K字节的Cache（高速缓存）和以太控制器，内置2通道的HDLC（高级数据链路控制），2个UART（通用异步收发）通道，内置32位定时器和18个通用可编程I/O端口。
S3C4510B内部采用32位系统总线，有I2C接口，还集成了中断控制器、DRAM/SDRAM控制器、ROM/SRAM和闪存控制器。
以上功能特点均集成在此单芯片中，作为路由器的核心，可大大减少系统成本。
软件方面，S3C4510B因内置ARM7TDMI核，可以执行32位的ARM指令，也可执行16位的THUMB指令。
S3C4510B采用3.3V电压供电，208脚的QFP封装，操作频率最高达50MHz。
EA-2204中采用50MHz外部频率，因S3C4510B内部有锁相环电路可将外部振荡频率提升5倍作为内部系统时钟，所以内部最高频率实际上已达250MHz！
6 、 FLASH闪存
S3C4510B使用8/16/32位的外部总线，可支持ROM、SRAM、闪存、DRAM。
EA-2204路由器使用EON公司的闪存EN29-F040-70J存储数据。
该芯片在PCB上使用插座安装，而不是直接焊接到PCB上，是方便生产过程中将程序数据先写入芯片，再将芯片装入插座中。
该芯片需重写数据或出现问题，更换起来也容易。
7 、 SDRAM
S3C4510B支持EDO内存和普通的SDRAM。
EA-2204中使用了2颗ESMT公司的M12L16161C―――512K字节、16位、2Banks同步SDRAM。
该SDRAM采用3.3V 供电，自动自主刷新，刷新周期为32毫秒，接口为LVTTL电平，采用CMOS工艺制程，50 TSOP封装。
细心观察可见该2颗SDRAM上有“－6T”字样，表示其最高工作频率可达166MHz。
8 、以太网控制器
以太广域网控制电路通过系统总线连接微控制器，通过RJ45和双绞线连接广域网（WAN），该部分电路还提供RS-232串口连接广域网，电路的核心是以太网控制芯片RTL8019AS和异步通信控制芯片TG16C550CJ。
RTL8019AS中集成了16K字节的SRAM和全双工以太网控制电路，兼容Ethernet II和IEEE802.3、10BASE-T等协议，支持全双工和即插即用功能。
还有一个重要特点是通过连接EEPROM可在线编程，在工厂生产PCBA组装时，先将空白内容的EEPROM装到PCB上，在出厂前将工厂设置数据写入其中，方便了生产。
EA-2204路由器中使用台湾HOTEK公司的串行EEPROM芯片HT93LC46，其容量为1K，可重复写10万次以上，通过芯片时钟、数据出入/输出共3根线即可控制其读写，用微控制器操作非常方便。
EPM3032ALC44-10是一种电可编程的逻辑电路，内含32单元、600门、34个I/O口。
通过PCB上预留的插头接口，在工厂生产过程中，对该芯片进行编程，使之实现特定的逻辑功能（代替很多通用门电路，节省空间且具有保密作用，如在不同通信状态下驱动LED显示等）。
EA－2204路由器还提供了RS-232接口，以方便在ADSL断线时连接56K Modem 或ISDN TA上广域网。
RS232串口的通信主要通过异步通信芯片TG16C550CJ和232接口芯片HIN208CB来完成。
TG16C550CJ工作于交替模式（先进先出），将接收的CPU数据进行并行－串行转换后通过232电平转换发送至串口MODEM；或将从串口接收的数据进行串行－并行转换，发送给CPU进行处理。
其内置一个可编程的波特率发生器，根据外接晶体振荡频率（EA2204中使用的是7.372M）进行分频得到所需的各种串行通信速率。
HIN208CN的作用是RS232接口电平转换。
因TG16C550CJ异步通信芯片工作电压为5V，为了提供RS232接口，必须将信号进行电平转换到12V左右。
HIN208CN 内含电压变换电路，通过外接4个0.1微法的电容，可将电压由单5V变换到双10V，满足RS232串口通信的要求。
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