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计算机网络应用路由器的基本结构路由器是由硬件和软件两部分组成。
其中硬件部分主要由中央处理器（CPU）、内存、接口及控制台端口等物理硬件以及电路组成，如图9-11所示。
而软件则主要包括路由器的IOS操作系统构成。
图9-11 路由器基本结构图1．中央处理器（CPU）和计算机一样，路由器也包含中央处理器（CPU），如图9-12所示。
由于路由器的型号的不同，CPU也存在着差异。
CPU是路由器的处理中心，主要负责执行处理数据包所需的工作。
例如，维修路由所需的各种表项及进行路由选择等。
它的性能直接影响到路由器的硬件性能，并且对数据包的处理速度在很大程度上都要取决于CPU的类型和性能。
图9-12 路由器CPU图2．内存路由器中存在着多种内存，它们以不同的方式来协助路由器工作，主要用来存储配置文件、IOS文件和路由协议软件等内容。
路由器中主要使用以下几种类型的内存：●只读内存（ROM）只读内存主要在路由器系统初始化时使用，负责让路由器进入正常的工作状态。
ROM 中的映像文件是路由器在启动时候首先执行的部分，包含了许多代码资料。
例如，系统加电自检，用于检测路由器中各硬件部分是否完好；系统引导程序，用于启动路由器并加载IOS 操作系统；备份的IOS操作系统，用于在原有IOS操作系统被删除或破坏时使用。
ROM通常在一个或多个芯片上，焊接在路由器的主板上。
●随机存储器（RAM）RAM主要用来存储正在运行的配置文件，如路由表、ARP表和日志记录等内容，作为数据包的缓冲区。
另外，路由器中正在执行的代码、IOS操作系统程序和一些临时的数据信息也运行在RAM中。
它在任何时候都可以进行读写，但在系统关机或重新启动时数据会消失。
所以路由器中的RAM一般只作为临时的存储介质，以便路由器能迅速的访问这些信息。
●非易失性内存（NVRAM）非易失性内存是一种特殊的内存，当路由器的电源被切断时，它存储的信息不会丢失，主要用于存储系统的配置文件。
什么是路由器它在计算机网络中的作用是什么路由器在计算机网络中扮演着至关重要的角色。
它是连接网络设备的核心设备，负责将数据包从源地址传递到目标地址。
本文将介绍路由器的定义、结构和作用，以及它在计算机网络中的重要作用。
一、路由器的定义和结构路由器是一种网络设备，用于在计算机网络中传递数据包。
它基于IP地址和其他相关信息，将数据包从源地址发送到目标地址。
路由器通常具有多个接口，可连接到不同的网络。
它在网络层操作，负责决策数据包的传递路径。
路由器通常由以下几个组件构成：1. 入口接口：用于接收来自其他网络设备的数据包。
2. 计算引擎：根据路由表中的路由信息，决定数据包的传递路径。
3. 路由表：记录目标地址和相应的下一跳地址，帮助路由器选择合适的路径传递数据包。
4. 转发引擎：根据计算引擎的决策，将数据包发送到合适的出口接口。
二、路由器的作用路由器在计算机网络中发挥着至关重要的作用。
以下是它在网络中的几个主要作用：1. 数据包转发：作为网络层设备，路由器负责将数据包从一个网络传递到另一个网络。
它通过查找路由表，决定数据包的最佳传递路径，并将数据包发送到正确的目标地址。
2. 分隔网络：路由器可以将网络划分为多个子网。
每个子网具有独立的IP地址段和网络设备。
通过使用路由器，可以减少广播范围，提高网络性能和安全性。
3. 连接不同类型的网络：不同类型的网络通常使用不同的通信协议。
路由器可以连接这些不同类型的网络，使它们能够相互通信。
例如，路由器可以连接局域网和广域网，或连接以太网和无线网络。
4. 网络隔离和安全：路由器可以实现网络间的隔离，确保不同网络之间的安全性和隐私性。
它可以通过网络地址转换（NAT）和防火墙等功能来保护网络免受恶意攻击和未经授权的访问。
5. 负载均衡：在高负载网络中，路由器可以实现负载均衡，将数据流量分配到不同的路径和接口上。
这样可以提高网络的响应速度和可靠性。
6. 优化网络性能：路由器可以根据网络流量和传输速度等信息，对数据包进行分析和处理，以优化网络性能。
路由器内部结构图路由器内部结构图1·介绍在网络领域，路由器是一种重要的设备，它用于将数据包从源地质转发到目标地质，并且能够处理网络层协议。
本文档将详细介绍路由器的内部结构。
2·外部接口2·1 WAN口●作用：连接广域网，用于接收和发送互联网上的数据包。
●物理接口类型：例如以太网、光纤、DSL等。
●配置：IP地质、子网掩码、默认网关等。
2·2 LAN口●作用：连接局域网，用于接收和发送本地网络内的数据包。
●物理接口类型：通常是以太网接口。
●配置：IP地质、子网掩码、DHCP服务器等。
3·处理单元路由器的处理单元负责数据包的转发、网络层协议的处理以及路由表的维护。
3·1 控制平面●路由器控制平面管理路由表和路由协议。
●功能：计算最佳路径、更新路由表、处理路由更新消息等。
●路由协议：例如RIP、OSPF、BGP等。
3·2 转发平面●路由器转发平面实现数据包的转发功能。
●功能：根据路由表转发数据包、执行数据包的访问控制策略等。
●ASIC芯片：通常使用专用的硬件芯片（如网络处理器、交换芯片）来加速数据包的处理。
4·存储路由器的存储单元用于存储路由器的操作系统、配置文件、日志文件等。
4·1 内存●路由器使用内存来存储运行时数据、路由表、缓存数据等。
●类型：主要有RAM、NVRAM、Flash等。
4·2 硬盘●有些高端路由器可能配备了硬盘用于存储大量的日志文件、配置文件等。
5·防火墙与安全功能5·1 防火墙●路由器可以通过防火墙功能对数据包进行过滤和检测，提高网络安全性。
●功能：过滤IP数据包、检查端口、应用层代理等。
5·2 VPN●路由器可以支持虚拟专用网络（VPN）功能，实现安全的远程访问和站点之间的连接。
5·3 鉴权与加密●路由器可以支持用户鉴权、数据加密等安全功能，保障网络通信的机密性和完整性。
路由器的体系结构欢迎来到店铺，本文为大家讲解路由器的体系结构，欢迎大家阅读学习。
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。
路由器的构成路由器具有四个要素：输入端口、输出端口、交换开关和路由处理器。
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，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)，端口要对收到的包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。
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。
如果一个交叉是闭合，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，进来的包被存贮在共享存贮器中，所交换的仅是包的指针，这提高了交换容量，但是，开关的速度受限于存贮器的存取速度。
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。
软路由拓扑结构软路由拓扑结构软路由是一种基于软件的网络路由器，它通过运行在通用硬件上的操作系统来实现路由功能。
与传统硬件路由器相比，软路由具有灵活性高、可定制性强的优点。
软路由拓扑结构是指软路由在网络中的布局方式和连接方式。
软路由拓扑结构的设计需要考虑网络规模、性能需求、安全性要求等因素。
常见的软路由拓扑结构包括单机软路由、分布式软路由和混合软路由。
1. 单机软路由拓扑结构单机软路由拓扑结构是指将所有路由功能集中在一台物理服务器或虚拟机上的布局方式。
在这种结构中，软路由作为网络的核心节点，连接着所有的子网和终端设备。
单机软路由可以通过软件定义网络（SDN）技术实现，提供灵活的流量控制和策略管理。
单机软路由拓扑结构的优点是部署简单、管理方便，并且可以根据需要动态调整网络策略。
然而，由于所有的路由功能都集中在一台设备上，单点故障的风险较高，性能和可靠性可能会受到限制。
2. 分布式软路由拓扑结构分布式软路由拓扑结构是指将路由功能分散在多个服务器或虚拟机上的布局方式。
在这种结构中，每台服务器或虚拟机都运行一个软路由实例，彼此之间通过链路连接或交换机连接来实现互联。
分布式软路由可以通过路由协议（如OSPF、BGP）来实现路由表的动态更新和路由信息的传播。
分布式软路由拓扑结构的优点是具有较高的可扩展性和灵活性，能够适应大规模网络的需求。
由于路由功能被分散在多个设备上，故障影响范围小，性能和可靠性较高。
然而，分布式软路由的部署和管理相对复杂，需要对网络拓扑和路由协议有较深入的理解。
3. 混合软路由拓扑结构混合软路由拓扑结构是指将单机软路由和分布式软路由相结合的布局方式。
在这种结构中，核心节点使用单机软路由，边缘节点使用分布式软路由。
核心节点负责整个网络的路由转发和策略管理，边缘节点负责与终端设备的连接和流量控制。
混合软路由拓扑结构的优点是能够兼顾单机软路由的灵活性和分布式软路由的可扩展性。
核心节点提供统一的路由控制和管理，边缘节点提供灵活的接入和流量控制。
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。
模块化路由器结构组成及机制设计模块化路由器是一种通过分离多个功能模块实现网络处理的路由器,具有灵活性高、可扩展性强等优点。
其主要结构和机制设计如下：1. 结构组成（1）控制平面：控制路由器的管理和配置,决定数据包如何转发并且管理路由表的更新。
（2）转发平面：负责数据包的转发,采用硬件或软件方式实现。
转发平面执行数据包的路由操作,包括查找路由表并选择最优路径。
（3）数据平面：提供一系列数据处理的功能模块,包括ACL、NAT、Firewall、VPN等,用于对转发的数据进行处理并实现不同的网络功能。
数据平面负责对数据进行分类、过滤、重组和转发。
2. 机制设计（1）分离控制平面和转发平面：路由器将控制平面和转发平面分离,将转发平面处理数据包的功能放在专门的硬件中或者使用高速软件实现,而将控制平面的功能放在普通服务器或者控制板上实现,从而更好地实现路由器的可扩展性。
（2）模块化设计：将数据平面中的功能模块通过模块化的方式实现,可以使路由器在需要增加新功能时,只需要增加新的功能模块,而不需要对整个系统进行大规模的修改。
（3）多核心CPU设计：随着网络流量的增长,现代路由器需要能够处理更多的数据包,为了提高转发平面的性能,多核心CPU的设计被广泛应用于现代路由器中。
不同的核心可以并行处理不同的数据包,提高处理速度和效率。
（4）高速缓存设计：路由器的高速缓存主要用于存储路由表等信息,从而快速进行数据包转发。
为了提高路由器的性能,需要采用高速缓存的设计,包括多级缓存、动态缓存等方式。
（5）快速路由算法：路由器采用快速路由算法,可以快速选择最优路径,提高转发效率。
常用的快速路由算法包括IP地址前缀匹配、路由缓存等。
