第一章：
網(wǎng)絡(luò)的核心是路由器, 路由器的作用就是將各個(gè)網(wǎng)絡(luò)彼此連接起來(lái)。因此，路由器需要負(fù)責(zé)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)包傳送。網(wǎng)際通信的效率取決于路由器的性能，即取決于路由器是否能以最有效的方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。
除了轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包之外，路由器還提供其它服務(wù)。為滿足現(xiàn)今的網(wǎng)絡(luò)需求，
路由器還用于：
l 確保全天候（24x7，即每周 7 天，每天 24 小時(shí)）的服務(wù)可用性。為了幫助確保網(wǎng)絡(luò)的連通性，路由器使用備用路徑來(lái)防范首選路徑出現(xiàn)故障。
l 通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供集成的數(shù)據(jù)、視頻和語(yǔ)音服務(wù)。路由器使用 IP 數(shù)據(jù)包的服務(wù)質(zhì)量 (QoS) 優(yōu)先排序來(lái)確保實(shí)時(shí)通信，例如確保語(yǔ)音、視頻和重要數(shù)據(jù)不出現(xiàn)丟失或延遲。
l 通過(guò)允許或拒絕數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)應(yīng)對(duì)蠕蟲、病毒和其它攻擊帶來(lái)的影響。
路由器內(nèi)部構(gòu)造：
路由器中含有許多其它計(jì)算機(jī)中常見的硬件和軟件組件，包括：
l CPU（中央處理器）
l RAM（隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器）
l ROM（只讀存儲(chǔ)器）
l 操作系統(tǒng)（Cisco IOS）
路由器可連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這意味著它具有多個(gè)接口，每個(gè)接口屬于不同的 IP 網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)路由器從某個(gè)接口收到 IP 數(shù)據(jù)包時(shí)，它會(huì)提取數(shù)據(jù)包的目的IP地址并和路由器的路由表進(jìn)行匹配然后決定從哪個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)此數(shù)據(jù)包。
路由器主要負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包傳送到本地和遠(yuǎn)程目的網(wǎng)絡(luò)，其方法是：
l 確定發(fā)送數(shù)據(jù)包的最佳路徑
l 將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目的地
（路由器使用路由表來(lái)確定轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的最佳路徑。當(dāng)路由器收到數(shù)據(jù)包時(shí)，它會(huì)檢查其目的 IP 地址，并在路由表中搜索最匹配的網(wǎng)絡(luò)地址。路由器經(jīng)常會(huì)收到以某種類型的數(shù)據(jù)鏈路幀（如以太網(wǎng)幀）封裝的數(shù)據(jù)包，當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)這種數(shù)據(jù)包時(shí)，數(shù)據(jù)包的封裝取決于路由器接口的類型及其連接的介質(zhì)類型。）
路由器的CPU和存儲(chǔ)器：
路由器組件及其功能
路由器包含：
l 中央處理器 (CPU)
C PU 執(zhí)行操作系統(tǒng)指令，如系統(tǒng)初始化、路由功能和交換功能。
l 隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器 (RAM)
l 只讀存儲(chǔ)器 (ROM)
RAM 存儲(chǔ) CPU 所需執(zhí)行的指令和數(shù)據(jù)。RAM 用于存儲(chǔ)以下組件：
l 操作系統(tǒng)：啟動(dòng)時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)將 Cisco IOS (Internetwork Operating System) 復(fù)制到 RAM 中。
l 運(yùn)行配置文件：這是存儲(chǔ)路由器 IOS 當(dāng)前所用的配置命令的配置文件。除幾個(gè)特例外，路由器上配置的所有命令均存儲(chǔ)于運(yùn)行配置文件，此文件也稱為 running-config。
l IP 路由表：此文件存儲(chǔ)著直連網(wǎng)絡(luò)以及遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)信息，用于確定轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的最佳路徑。
l ARP 緩存：此緩存包含 IPv4 地址到 MAC 地址的映射，類似于 PC 上的 ARP 緩存。ARP 緩存用在有 LAN 接口（如以太網(wǎng)接口）的路由器上。
l 數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)：數(shù)據(jù)包到達(dá)接口之后以及從接口送出之前，都會(huì)暫時(shí)存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中。
RAM 是易失性存儲(chǔ)器，如果路由器斷電或重新啟動(dòng)，RAM 中的內(nèi)容就會(huì)丟失。
ROM 是一種永久性存儲(chǔ)器。Cisco 設(shè)備使用 ROM 來(lái)存儲(chǔ)：
l bootstrap 指令
l 基本診斷軟件
l 精簡(jiǎn)版 IOS
ROM 使用的是固件，即內(nèi)嵌于集成電路中的軟件。
閃存：
閃存是非易失性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器，可以電子的方式存儲(chǔ)和擦除。閃存用作操作系統(tǒng) Cisco IOS 的永久性存儲(chǔ)器。如果路由器斷電或重新啟動(dòng)，閃存中的內(nèi)容不會(huì)丟失。
NVRAM：
NVRAM（非易失性 RAM）在電源關(guān)閉后不會(huì)丟失信息。一般用于保存啟動(dòng)時(shí)的配置文件。
IOS（Internetwork Operating System）：
IOS就是操作系統(tǒng)，它可以管理路由器的硬件和軟件資源，包括存儲(chǔ)器分配、進(jìn)程、安全性和文件系統(tǒng)。Cisco IOS 屬于多任務(wù)操作系統(tǒng)，集成了路由、交換、網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)及電信等功能。當(dāng)人IOS的功能越多那么IOS文件就越大。
路由器啟動(dòng)過(guò)程：
啟動(dòng)過(guò)程
啟動(dòng)過(guò)程分為四個(gè)主要階段：
1. 執(zhí)行 POST
2. 加載 bootstrap 程序
3. 查找并加載 Cisco IOS 軟件
4. 查找并加載啟動(dòng)配置文件，或進(jìn)入設(shè)置模式
執(zhí)行POST：
就是說(shuō)加電自檢的過(guò)程，要針對(duì)包括 CPU、RAM 和 NVRAM 在內(nèi)的幾種硬件組件。POST 完成后，路由器將執(zhí)行 bootstrap 程序。
加載bootstrap程序：
bootstrap 程序?qū)?/span> ROM 復(fù)制到 RAM。進(jìn)入 RAM 后，CPU 會(huì)執(zhí)行 bootstrap 程序中的指令。bootstrap 程序的主要任務(wù)是查找 Cisco IOS 并將其加載到 RAM。
查找并加載 Cisco IOS：
查找 Cisco IOS 軟件。IOS 通常存儲(chǔ)在閃存中，但也可能存儲(chǔ)在其它位置，如 TFTP（簡(jiǎn)單文件傳輸協(xié)議）服務(wù)器上。如果不能找到完整的 IOS 映像，則會(huì)從 ROM 將精簡(jiǎn)版的 IOS 復(fù)制到 RAM 中。這種版本的 IOS 一般用于幫助診斷問題，也可用于將完整版的 IOS 加載到 RAM。
查找并加載配置文件：
IOS 加載后，bootstrap 程序會(huì)搜索 NVRAM 中的啟動(dòng)配置文件（也稱為 startup-config）。此文件含有先前保存的配置命令以及參數(shù)，其中包括：
l 接口地址
l 路由信息
l 口令
l 網(wǎng)絡(luò)管理員保存的其它配置
如果啟動(dòng)配置文件 startup-config 位于 NVRAM，則會(huì)將其復(fù)制到 RAM 作為運(yùn)行配置文件 running-config。如果沒有則路由器可能會(huì)搜索 TFTP 服務(wù)器。如果路由器檢測(cè)到有活動(dòng)鏈路連接到已配置路由器，則會(huì)通過(guò)活動(dòng)鏈路發(fā)送廣播，以搜索配置文件。
執(zhí)行配置文件：
如果在 NVRAM 中找到啟動(dòng)配置文件，則 IOS 會(huì)將其加載到 RAM 作為 running-config，并以一次一行的方式執(zhí)行文件中的命令。
進(jìn)入設(shè)置模式（可選）：
如果不能找到啟動(dòng)配置文件，路由器會(huì)提示用戶進(jìn)入設(shè)置模式。就是設(shè)置向?qū)Вㄉ倒夏Ｊ剑?/strong>
命令行界面：
就是調(diào)試模式.
一旦顯示提示符，路由器便開始以當(dāng)前的運(yùn)行配置文件運(yùn)行 IOS。而網(wǎng)絡(luò)管理員也可開始使用此路由器上的 IOS 命令。
檢查路由器的啟動(dòng)過(guò)程：
使用 show version 命令可以看到一下信息：
IOS版本：
Cisco Internetwork Operating System Software IOS (tm) C2600 Software (C2600-I-M), Version 12.2(28), RELEASE SOFTWARE (fc5)
（便是 RAM 中的 Cisco IOS 軟件版本，也正是路由器所用的軟件版本。）
ROM Bootstrap 程序：
ROM:System Bootstrap, Version 12.1(3r)T2, RELEASE SOFTWARE (fc1)
（顯示了存儲(chǔ)于 ROM 存儲(chǔ)器的系統(tǒng) bootstrap 軟件（最初用于啟動(dòng)路由器）的版本。）
IOS 位置：
ROM:System Bootstrap, Version 12.1(3r)T2, RELEASE SOFTWARE (fc1)
（顯示了 boostrap 程序在 Cisco IOS 中加載的位置，以及 IOS 映像的完整文件名。）
CPU 和 RAM 大小：
cisco 2621 (MPC860) processor (revision 0x200) with 60416K/5120K bytes of memory
（第一部分顯示的是該路由器的 CPU 類型。此行的最后一部分顯示的是 DRAM 的大小。某些系列的路由器（如 2600）使用 DRAM 中的一段作為數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)器用于緩沖數(shù)據(jù)包。
要確定路由器上的總 DRAM 大小，請(qǐng)將兩個(gè)數(shù)字相加。在本例中，Cisco 2621 路由器有 60,416 KB（千字節(jié)）的可用 DRAM用于臨時(shí)存儲(chǔ) Cisco IOS 和其它系統(tǒng)進(jìn)程。其余 5,120 KB 專用作數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)器。二者相加之和為 65,536K，即總共 64 兆字節(jié) (MB) 的 DRAM。）
接口：
2 FastEthernet/IEEE 802.3 interface(s)
2 Low-speed serial(sync/async) network interface(s)
（這一段輸出顯示的是路由器上的物理接口。在本例中，Cisco 2621 路由器有兩個(gè)快速以太網(wǎng)接口和兩個(gè)低速串行接口。）
NVRAM 大小：
32K bytes of non-volatile configuration memory.
（這是路由器上 NVRAM 的大小。NVRAM 用于存儲(chǔ) startup-config 文件。）
閃存大小：
16384K bytes of processor board System flash (Read/Write)
（這是路由器上閃存的大小。閃存用于永久存儲(chǔ) Cisco IOS。）
配置寄存器：
Configuration register is 0x2102
（最后一行顯示的是軟件配置寄存器的當(dāng)前配置值（十六進(jìn)制格式）。如果有括在括號(hào)中的第二個(gè)值，則該值表示下次重新加載時(shí)會(huì)使用的配置寄存器值。
配置寄存器有多種用途，例如口令恢復(fù)。配置寄存器的出廠默認(rèn)設(shè)置是 0x2102。此值表示路由器會(huì)從閃存加載 Cisco IOS 軟件映像，從 NVRAM 加載啟動(dòng)配置文件。）
路由器端口：
路由器管理端口：管理端口（CONSOLE）無(wú)需網(wǎng)絡(luò)就可以配置設(shè)備、輔助端口（AUX）也可以管理設(shè)備同時(shí)也可以連接調(diào)制解調(diào)器。
路由器接口：路由器接口主要負(fù)責(zé)接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，根據(jù)接口的類型不同它們的用途和介質(zhì)也不同。與其他設(shè)備一樣Cisco使用LED指示燈提供狀態(tài)信息。
接口分屬不同的網(wǎng)絡(luò)，路由器接口主要分為2組：
l LAN 接口 － 如以太網(wǎng)接口和快速以太網(wǎng)接口
l WAN 接口 － 如串行接口、ISDN 接口和幀中繼接口
LAN接口：它與PC一樣也有MAC地址也會(huì)參加ARP過(guò)程。路由器接口通常使用支持非屏蔽雙絞線（UTP）網(wǎng)線的RJ-45接口。當(dāng)路由器與交換機(jī)連接時(shí)，使用直通電纜。當(dāng)兩臺(tái)路由器直接通過(guò)以太網(wǎng)接口連接，或 PC 網(wǎng)卡與路由器以太網(wǎng)接口連接時(shí)，使用交叉電纜。
WAN接口：用于連接路由器與外部網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)通常分布在距離較為遙遠(yuǎn)的地方。WAN 接口的第 2 層封裝可以是不同的類型，如 PPP、幀中繼和 HDLC（高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制）。MAC 地址不用在WAM接口上。WAN 接口使用自己的第 2 層地址。
路由器和網(wǎng)絡(luò)層：
路由器的主要用途是連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到自身的網(wǎng)絡(luò)或其它網(wǎng)絡(luò)。由于路由器的主要轉(zhuǎn)發(fā)決定是根據(jù)第 3 層 IP 數(shù)據(jù)包（即根據(jù)目的 IP 地址）做出的，因此路由器被視為第 3 層設(shè)備。作出決定的過(guò)程稱為路由。
路由器在收到數(shù)據(jù)包時(shí)會(huì)檢查其目的 IP 地址。如果目的 IP 地址不屬于路由器直連的任何網(wǎng)絡(luò)，則路由器會(huì)將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到另一路由器。
每個(gè)路由器在收到數(shù)據(jù)包后，都會(huì)搜索自身的路由表，尋找數(shù)據(jù)包目的 IP 地址與路由表中網(wǎng)絡(luò)地址的最佳匹配。如果找到匹配項(xiàng)，就將數(shù)據(jù)包封裝到對(duì)應(yīng)外發(fā)接口的第 2 層數(shù)據(jù)鏈路幀中。數(shù)據(jù)鏈路封裝的類型取決于接口的類型，如以太網(wǎng)接口或 HDLC 接口。
路由器工作在第1、第2和第3層：路由器收到一個(gè)比特流后經(jīng)過(guò)解碼后上傳到第 2 層，在此由路由器將幀解封。路由器會(huì)檢查數(shù)據(jù)鏈路幀的目的地址，確定其是否與接收接口（包括廣播地址或組播地址）匹配。如果與幀的數(shù)據(jù)部分匹配，則 IP 數(shù)據(jù)包將上傳到第 3 層，在此由路由器做出路由決定。然后路由器將數(shù)據(jù)包重新封裝到新的第 2 層數(shù)據(jù)鏈路幀中，并將它作為編碼后的比特流從出站端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。