思科cisco依靠自身的技術(shù)和對網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟模式的深刻理解，成為了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的成功實踐者之一，那么你知道cisco路由器的工作原理嗎?下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的一些關(guān)于cisco路由器的工作原理的相關(guān)資料，供你參考。

　　cisco路由器綜述

　　cisco路由器是互聯(lián)網(wǎng)的主要節(jié)點設(shè)備。cisco路由器通過路由決定數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)策略稱為路由選擇(routing)，這也是cisco路由器名稱的由來(router，轉(zhuǎn)發(fā)者)。

　　cisco路由器通常用于節(jié)點眾多的大型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，它處于ISO/OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層。與交換機和網(wǎng)橋相比，在實現(xiàn)骨干網(wǎng)的互聯(lián)方面，cisco路由器、特別是高端cisco路由器有著明顯的優(yōu)勢。cisco路由器高度的智能化，對各種路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)接口的廣泛支持，還有其獨具的安全性和訪問控制等功能和特點是網(wǎng)橋和交換機等其他互聯(lián)設(shè)備所不具備的。cisco路由器的中低端產(chǎn)品可以用于連接骨干網(wǎng)設(shè)備和小規(guī)模端點的接入，高端產(chǎn)品可以用于骨干網(wǎng)之間的互聯(lián)以及骨干網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的連接。特別是對于骨干網(wǎng)的互聯(lián)和骨干網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)互通，不但技術(shù)復(fù)雜，涉及通信協(xié)議、路由協(xié)議和眾多接口，信息傳輸速度要求高，而且對網(wǎng)絡(luò)安全性的要求也比其他場合高得多。因此采用高端cisco路由器作為互聯(lián)設(shè)備，有著其他互聯(lián)設(shè)備不可比擬的優(yōu)勢。

　　cisco路由器的作用

　　cisco路由器的一個作用是連通不同的網(wǎng)絡(luò)，另一個作用是選擇信息傳送的線路。選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信負荷，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)暢通率，從而讓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)揮出更大的效益來。

　　從過濾網(wǎng)絡(luò)流量的角度來看，cisco路由器的作用與交換機和網(wǎng)橋非常相似。但是與工作在網(wǎng)絡(luò)物理層，從物理上劃分網(wǎng)段的交換機不同，cisco路由器使用專門的軟件協(xié)議從邏輯上對整個網(wǎng)絡(luò)進行劃分。例如，一臺支持IP協(xié)議的cisco路由器可以把網(wǎng)絡(luò)劃分成多個子網(wǎng)段，只有指向特殊IP地址的網(wǎng)絡(luò)流量才可以通過cisco路由器。對于每一個接收到的數(shù)據(jù)包，cisco路由器都會重新計算其校驗值，并寫入新的物理地址。因此，使用cisco路由器轉(zhuǎn)發(fā)和過濾數(shù)據(jù)的速度往往要比只查看數(shù)據(jù)包物理地址的交換機慢。但是，對于那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，使用cisco路由器可以提高網(wǎng)絡(luò)的整體效率。cisco路由器的另外一個明顯優(yōu)勢就是可以自動過濾網(wǎng)絡(luò)廣播。從總體上說，在網(wǎng)絡(luò)中添加cisco路由器的整個安裝過程要比即插即用的交換機復(fù)雜很多。

　　cisco路由器的類型及特點

　　互聯(lián)網(wǎng)各種級別的網(wǎng)絡(luò)中隨處都可見到cisco路由器。接入網(wǎng)絡(luò)使得家庭和小型企業(yè)可以連接到某個互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商;企業(yè)網(wǎng)中的cisco路由器連接一個校園或企業(yè)內(nèi)成千上萬的計算機;骨干網(wǎng)上的cisco路由器終端系統(tǒng)通常是不能直接訪問的，它們連接長距離骨干網(wǎng)上的ISP和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)的快速發(fā)展無論是對骨干網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)還是接入網(wǎng)都帶來了不同的挑戰(zhàn)。骨干網(wǎng)要求cisco路由器能對少數(shù)鏈路進行高速路由轉(zhuǎn)發(fā)。企業(yè)級cisco路由器不但要求端口數(shù)目多、價格低廉，而且要求配置起來簡單方便，并提供QoS。

　　接入cisco路由器

　　接入cisco路由器連接家庭或ISP內(nèi)的小型企業(yè)客戶。接入cisco路由器已經(jīng)開始不只是提供SLIP或PPP連接，還支持諸如PPTP和IPSec等虛擬私有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這些協(xié)議要能在每個端口上運行。諸如ADSL等技術(shù)將很快提高各家庭的可用帶寬，這將進一步增加接入cisco路由器的負擔(dān)。由于這些趨勢，接入cisco路由器將來會支持許多異構(gòu)和高速端口，并在各個端口能夠運行多種協(xié)議，同時還要避開電話交換網(wǎng)。

　　企業(yè)級cisco路由器

　　企業(yè)或校園級cisco路由器連接許多終端系統(tǒng)，其主要目標(biāo)是以盡量便宜的方法實現(xiàn)盡可能多的端點互連，并且進一步要求支持不同的服務(wù)質(zhì)量。許多現(xiàn)有的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)都是由Hub或網(wǎng)橋連接起來的以太網(wǎng)段。盡管這些設(shè)備價格便宜、易于安裝、無需配置，但是它們不支持服務(wù)等級。相反，有cisco路由器參與的網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)C器分成多個碰撞域，并因此能夠控制一個網(wǎng)絡(luò)的大小。此外，cisco路由器還支持一定的服務(wù)等級，至少允許分成多個優(yōu)先級別。但是cisco路由器的每端口造價要貴些，并且在能夠使用之前要進行大量的配置工作。因此，企業(yè)cisco路由器的成敗就在于是否提供大量端口且每端口的造價很低，是否容易配置，是否支持QoS。另外還要求企業(yè)級cisco路由器有效地支持廣播和組播。企業(yè)網(wǎng)絡(luò)還要處理歷史遺留的各種LAN技術(shù)，支持多種協(xié)議，包括IP、IPX和Vine。它們還要支持防火墻、包過濾以及大量的管理和安全策略以及VLAN。

　　骨干級cisco路由器

　　骨干級cisco路由器實現(xiàn)企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。對它的要求是速度和可靠性，而代價則處于次要地位。硬件可靠性可以采用電話交換網(wǎng)中使用的技術(shù)，如熱備份、雙電源、雙數(shù)據(jù)通路等來獲得。這些技術(shù)對所有骨干cisco路由器而言差不多是標(biāo)準(zhǔn)的。骨干IPcisco路由器的主要性能瓶頸是在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找某個路由所耗的時間。當(dāng)收到一個包時，輸入端口在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找該包的目的地址以確定其目的端口，當(dāng)包越短或者當(dāng)包要發(fā)往許多目的端口時，勢必增加路由查找的代價。因此，將一些常訪問的目的端口放到緩存中能夠提高路由查找的效率。不管是輸入緩沖還是輸出緩沖cisco路由器，都存在路由查找的瓶頸問題。除了性能瓶頸問題，cisco路由器的穩(wěn)定性也是一個常被忽視的問題。

　　太比特cisco路由器

　　在未來核心互聯(lián)網(wǎng)使用的三種主要技術(shù)中，光纖和DWDM都已經(jīng)是很成熟的并且是現(xiàn)成的。如果沒有與現(xiàn)有的光纖技術(shù)和DWDM技術(shù)提供的原始帶寬對應(yīng)的cisco路由器，新的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將無法從根本上得到性能的改善，因此開發(fā)高性能的骨干交換/cisco路由器(太比特cisco路由器)已經(jīng)成為一項迫切的要求。太比特cisco路由器技術(shù)現(xiàn)在還主要處于開發(fā)實驗階段。

　　cisco路由器的體系結(jié)構(gòu)

　　從體系結(jié)構(gòu)上看，cisco路由器可以分為第一代單總線單CPU結(jié)構(gòu)cisco路由器、第二代單總線主從CPU結(jié)構(gòu)cisco路由器、第三代單總線對稱式多CPU結(jié)構(gòu)cisco路由器;第四代多總線多CPU結(jié)構(gòu)cisco路由器、第五代共享內(nèi)存式結(jié)構(gòu)cisco路由器、第六代交叉開關(guān)體系結(jié)構(gòu)cisco路由器和基于機群系統(tǒng)的cisco路由器等多類。

　　cisco路由器的構(gòu)成

　　cisco路由器具有四個要素：輸入端口、輸出端口、交換開關(guān)和路由處理器。

　　輸入端口是物理鏈路和輸入包的進口處。端口通常由線卡提供，一塊線卡一般支持4、8或16個端口，一個輸入端口具有許多功能。第一個功能是進行數(shù)據(jù)鏈路層的封裝和解封裝。第二個功能是在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找輸入包目的地址從而決定目的端口(稱為路由查找)，路由查找可以使用一般的硬件來實現(xiàn)，或者通過在每塊線卡上嵌入一個微處理器來完成。第三，為了提供QoS(服務(wù)質(zhì)量)，端口要對收到的包分成幾個預(yù)定義的服務(wù)級別。第四，端口可能需要運行諸如SLIP(串行線網(wǎng)際協(xié)議)和PPP(點對點協(xié)議)這樣的數(shù)據(jù)鏈路級協(xié)議或者諸如PPTP(點對點隧道協(xié)議)這樣的網(wǎng)絡(luò)級協(xié)議。一旦路由查找完成，必須用交換開關(guān)將包送到其輸出端口。如果cisco路由器是輸入端加隊列的，則有幾個輸入端共享同一個交換開關(guān)。這樣輸入端口的最后一項功能是參加對公共資源(如交換開關(guān))的仲裁協(xié)議。

　　交換開關(guān)可以使用多種不同的技術(shù)來實現(xiàn)。迄今為止使用最多的交換開關(guān)技術(shù)是總線、交叉開關(guān)和共享存貯器。最簡單的開關(guān)使用一條總線來連接所有輸入和輸出端口，總線開關(guān)的缺點是其交換容量受限于總線的容量以及為共享總線仲裁所帶來的額外開銷。交叉開關(guān)通過開關(guān)提供多條數(shù)據(jù)通路，具有N×N個交叉點的交叉開關(guān)可以被認(rèn)為具有2N條總線。如果一個交叉是閉合，輸入總線上的數(shù)據(jù)在輸出總線上可用，否則不可用。交叉點的閉合與打開由調(diào)度器來控制，因此，調(diào)度器限制了交換開關(guān)的速度。在共享存貯器cisco路由器中，進來的包被存貯在共享存貯器中，所交換的僅是包的指針，這提高了交換容量，但是，開關(guān)的速度受限于存貯器的存取速度。盡管存貯器容量每18個月能夠翻一番，但存貯器的存取時間每年僅降低5%，這是共享存貯器交換開關(guān)的一個固有限制。

　　輸出端口在包被發(fā)送到輸出鏈路之前對包存貯，可以實現(xiàn)復(fù)雜的調(diào)度算法以支持優(yōu)先級等要求。與輸入端口一樣，輸出端口同樣要能支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層的封裝和解封裝，以及許多較高級協(xié)議。

　　路由處理器計算轉(zhuǎn)發(fā)表實現(xiàn)路由協(xié)議，并運行對cisco路由器進行配置和管理的軟件。同時，它還處理那些目的地址不在線卡轉(zhuǎn)發(fā)表中的包。

　　(Virtual Private Network-虛擬專用網(wǎng))解決方案是cisco路由器具有的重要功能之一。其解決方案大致如下：

　　1.訪問控制

　　一般分為PAP(口令認(rèn)證協(xié)議)和CHAP(高級口令認(rèn)證協(xié)議)兩種協(xié)議。PAP要求登錄者向目標(biāo)cisco路由器提供用戶名和口令，與其訪問列表(Access List)中的信息相符才允許其登錄。它雖然提供了一定的安全保障，但用戶登錄信息在網(wǎng)上無加密傳遞，易被人竊取。CHAP便應(yīng)運而生，它把一隨機初始值與用戶原始登錄信息(用戶名和口令)經(jīng)Hash算法翻譯后形成新的登錄信息。這樣在網(wǎng)上傳遞的用戶登錄信息對黑客來說是不透明的，且由于隨機初始值每次不同，用戶每次的最終登錄信息也會不同，即使某一次用戶登錄信息被竊取，黑客也不能重復(fù)使用。需要注意的是，由于各廠商采取各自不同的Hash算法，所以CHAP無互*作性可言。要建立需要兩端放置相同品牌cisco路由器。

　　2.數(shù)據(jù)加密

　　在加密過程中加密位數(shù)是一個很重要的參數(shù)，它直接關(guān)系到解密的難易程度，其中Intel 9000系列cisco路由器表現(xiàn)最為優(yōu)異，為一百多位加密。

　　3.NAT(Network Address Translation-網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換協(xié)議)

　　如同用戶登錄信息一樣，IP和MAC地址在網(wǎng)上無加密傳遞也很不安全。NAT可把合法IP地址和MAC地址翻譯成非法IP地址和MAC地址在網(wǎng)上傳遞，到達目標(biāo)cisco路由器后反翻譯成合法IP與MAC地址，這一過程有點像CHAP，翻譯算法廠商各自有不同標(biāo)準(zhǔn)，不能實現(xiàn)互*作。

　　QoS

　　QoS(Quality of Service-服務(wù)質(zhì)量)本來是ATM(Asynchronous Transmit Mode)中的專用術(shù)語，在IP上原來是不談QoS的，但利用IP傳VOD等多媒體信息的應(yīng)用越來越多，IP作為一個打包的協(xié)議顯得有點力不從心：延遲長且不為定值，丟包造成信號不連續(xù)且失真大。為解決這些問題，廠商提供了若干解決方案：第一種方案是基于不同對象的優(yōu)先級，某些設(shè)備(多為多媒體應(yīng)用)發(fā)送的數(shù)據(jù)包可以后到先傳。第二種方案基于協(xié)議的優(yōu)先級，用戶可定義哪種協(xié)議優(yōu)先級高，可后到先傳，Intel和Cisco都支持。第三種方案是做鏈路整合MLPPP(Multi Link Point to Point Protocol)，Cisco支持可通過將連接兩點的多條線路做帶寬匯聚，從而提高帶寬。第四種方案是做資源預(yù)留RSVP(Resource Reservation Protocol)，它將一部分帶寬固定的分給多媒體信號，其它協(xié)議無論如何擁擠，也不得占用這部分帶寬。這幾種解決方案都能有效的提高傳輸質(zhì)量。

　　RIP、OSPF和BGP協(xié)議

　　互聯(lián)網(wǎng)上現(xiàn)在大量運行的路由協(xié)議有RIP(Routing Information Protocol-路由信息協(xié)議)、OSPF(Open Shortest Path First--開放式最短路優(yōu)先)和BGP(Border Gateway Protocol—邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議)。RIP、OSPF是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，適用于單個ISP的統(tǒng)一路由協(xié)議的運行，由一個ISP運營的網(wǎng)絡(luò)稱為一個自治系統(tǒng)。BGP是自治系統(tǒng)間的路由協(xié)議，是一種外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。

　　RIP是推出時間最長的路由協(xié)議，也是最簡單的路由協(xié)議。它主要傳遞路由信息(路由表)來廣播路由。每隔30秒，廣播一次路由表，維護相鄰cisco路由器的關(guān)系，同時根據(jù)收到的路由表計算自己的路由表。RIP運行簡單，適用于小型網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)上還在部分使用著RIP。

　　OSPF協(xié)議是“開放式最短路優(yōu)先”的縮寫。“開放”是針對當(dāng)時某些廠家的“私有”路由協(xié)議而言，而正是因為協(xié)議開放性，才使得OSPF具有強大的生命力和廣泛的用途。它通過傳遞鏈路狀態(tài)(連接信息)來得到網(wǎng)絡(luò)信息，維護一張網(wǎng)絡(luò)有向拓撲圖，利用最小生成樹算法得到路由表。OSPF是一種相對復(fù)雜的路由協(xié)議。

　　總的來說，OSPF、RIP都是自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由協(xié)議，適合于單一的ISP(自治系統(tǒng))使用。一般說來，整個互聯(lián)網(wǎng)并不適合跑單一的路由協(xié)議，因為各ISP有自己的利益，不愿意提供自身網(wǎng)絡(luò)詳細的路由信息。為了保證各ISP利益，標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了ISP間的路由協(xié)議BGP。

　　BGP處理各ISP之間的路由傳遞。其特點是有豐富的路由策略，這是RIP、OSPF等協(xié)議無法做到的，因為它們需要全局的信息計算路由表。BGP通過ISP邊界的cisco路由器加上一定的策略，選擇過濾路由，把RIP、OSPF、BGP等的路由發(fā)送到對方。全局范圍的、廣泛的互聯(lián)網(wǎng)是BGP處理多個ISP間的路由的實例。BGP的出現(xiàn)，引起了互聯(lián)網(wǎng)的重大變革，它把多個ISP有機的連接起來，真正成為全球范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)。帶來的副作用是互聯(lián)網(wǎng)的路由爆炸，現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)的路由大概是60000條，這還是經(jīng)過“聚合”后的數(shù)字。配置BGP需要對用戶需求、網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀和BGP協(xié)議非常了解，還需要非常小心，BGP運行在相對核心的地位，一旦出錯，其造成的損失可能會很大!

　　IPv6技術(shù)

　　迅速發(fā)展中的互聯(lián)網(wǎng)將不再是僅僅連接計算機的網(wǎng)絡(luò)，它將發(fā)展成能同電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng)類似的信息通信基礎(chǔ)設(shè)施。因此，正在使用的IP(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)已經(jīng)難以勝任，人們迫切希望下一代 IP即IPv6的出現(xiàn)。

　　IPv6是IP的一種版本，在互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議TCP/IP中，是OSI模型第3層(網(wǎng)絡(luò)層)的傳輸協(xié)議。它同目前廣泛使用的、1974年便提出的IPv4相比，地址由32位擴充到128位。從理論上說，地址的數(shù)量由原先的4.3×109個增加到4.3×1038個。之所以必須從現(xiàn)行的IPv4改用IPv6，主要有二個原因。

　　1.由于互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展，地址數(shù)量已經(jīng)不夠用，這使得網(wǎng)絡(luò)管理花費的精力和費用令人難以承受。地址的枯竭是促使向擁有128位地址空間過渡的首要原因。

　　2.隨著主機數(shù)目的增加，決定數(shù)據(jù)傳輸路由的路由表在不斷加大。cisco路由器的處理性能跟不上這種迅速增長。長此以往，互聯(lián)網(wǎng)連接將難以提供穩(wěn)定的服務(wù)。經(jīng)由IPv6，路由數(shù)可以減少一個數(shù)量級。

　　為了使互聯(lián)網(wǎng)連接許多東西變得簡單，而且使用容易，必須采用IPv6。IPv6所以能做到這一點，是因為它使用了四種技術(shù):地址空間的擴充、可使路由表減小的地址構(gòu)造、自動設(shè)定地址以及提高安全保密性。

　　IPv6在路由技術(shù)上繼承了IPv4的有利方面，代表未來路由技術(shù)的發(fā)展方向，許多cisco路由器廠商目前已經(jīng)投入很大力量以生產(chǎn)支持IPv6的cisco路由器。當(dāng)然IPv6也有一些值得注意和效率不高的地方，IPv4/NAT和IPv6將會共存相當(dāng)長的一段時間。