路由器基本原理PPT課件.pptx

路由器基本原理,技術(shù)基礎(chǔ)課程系列,講師介紹,邁普通信xxx部門：張三 電話郵箱：zhangsan,課程內(nèi)容,在一個(gè)十字路口,快閃開，我要遲到了！,去九寨溝怎么走??？,呵呵，開老爺車出去溜達(dá)溜達(dá),浪漫之旅開始了,路由器基本概念,PC,分支機(jī)構(gòu)二,MP2630,MP3600,MP2690,分支機(jī)構(gòu)一,公共IP網(wǎng)絡(luò)（Internet),中心機(jī)房,Server,PC,PC,PC,路由器通過一定的策略決定數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)策略稱為路由選擇（routing）,網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)包就是“行人、車輛”,路由器是IP互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的樞紐、主要節(jié)點(diǎn)設(shè)備、“交通警察”,路由器功能,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)（DDN、LAN、ATM） 數(shù)據(jù)在各種鏈路協(xié)議間的轉(zhuǎn)換（HDLC、PPP、FR） 流量管理（QOS） 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的“郵遞員”-數(shù)據(jù)包路由（靜態(tài)路由、動(dòng)態(tài)路由）,路由器和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系,中繼器、交換機(jī)、路由器、網(wǎng)關(guān)在OSI分層中所處地位,路由器數(shù)據(jù)處理示意圖,物理層,數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,傳輸層,實(shí)體A,實(shí)體B,應(yīng)用層,Packets分組,Router,物理層,數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,傳輸層,應(yīng)用層,物理層,數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,課程內(nèi)容,路由,路由（Routing）是指導(dǎo)IP報(bào)文發(fā)送的路徑信息。,我想去192.168.1.1,請走R2方向,R1,R2,R3,R4,請走R4方向,從以太口方向出去就到了。,192.168.0.1/24,192.168.1.1/24,路由表,路由表（routing table，也稱路徑表）：路由表用于保存各種傳輸路徑的相關(guān)數(shù)據(jù)（路由信息）供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)（路由選擇）時(shí)使用。 路由表中保存著子網(wǎng)的標(biāo)志信息、網(wǎng)上路由器的個(gè)數(shù)和下一個(gè)路由器的名字等內(nèi)容。 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.3.1 要去“192.168.1.0”這個(gè)網(wǎng)段，你找192.168.3.1,路由表的準(zhǔn)確性,我想去192.168.1.1,R1,R2,R3,R4,192.168.0.1/24,192.168.1.1/24,我不知道，去找R2吧。,我覺得R3知道怎么走,別煩我R1才是你該去找的!,路由的來源,鏈路層協(xié)議發(fā)現(xiàn)的直連路由 開銷小，配置簡單，無需人工維護(hù)。只能發(fā)現(xiàn)本接口所屬網(wǎng)段的路由。 手工配置靜態(tài)路由 無開銷，配置簡單，需人工維護(hù)，適合簡單拓樸結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。 動(dòng)態(tài)路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)路由 開銷大，配置復(fù)雜，無需人工維護(hù)，適合復(fù)雜拓樸結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。,靜態(tài)路由的特點(diǎn),一切按章程辦,靜態(tài)路由：是網(wǎng)絡(luò)管理員在路由器中設(shè)置的固定的路由表，除非人為干預(yù)，否則不會發(fā)生變化，一般用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固定的網(wǎng)絡(luò)中。 靜態(tài)路由的優(yōu)點(diǎn)：簡單、高效、可靠，優(yōu)先級最高； 靜態(tài)路由的缺點(diǎn)：配置繁瑣，而且無法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化，配置繁瑣。,動(dòng)態(tài)路由的特點(diǎn),兄弟，咱們來交流下吧,好啊，多個(gè)朋友多條路,動(dòng)態(tài)路由：網(wǎng)絡(luò)中的路由器之間運(yùn)行動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，相互通信、傳遞路由信息，利用收到的路由信息更新路由表。一般適用于大型、拓?fù)浣?jīng)常變動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)中。 動(dòng)態(tài)路由的優(yōu)點(diǎn)：配置簡單，并能實(shí)時(shí)地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化。如果發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)變化，就會引起網(wǎng)絡(luò)中所有路由器重新計(jì)算路由。 動(dòng)態(tài)路由的缺點(diǎn)：各種動(dòng)態(tài)路由協(xié)議會不同程度地占用網(wǎng)絡(luò)帶寬和CPU資源。,路由轉(zhuǎn)發(fā)的基本原理,匹配主機(jī)路由,IP packet,不可達(dá)，丟棄,匹配網(wǎng)段路由,匹配缺省網(wǎng)關(guān),我要到邁普公司,邁普公司走左邊這條路,邁普在高新區(qū)，走這邊,我不清楚，你去找這個(gè)人吧,抱歉，我不知道,路由器簡要工作流程,封裝并發(fā)送數(shù)據(jù)幀,鏈路層尋址,數(shù)據(jù)包分段（MTU值）,IPSec隧道加密處理可選,地址轉(zhuǎn)換（NAT）處理可選,生存時(shí)間TTL處理,轉(zhuǎn)發(fā)驗(yàn)證（ACL）可選,IP包本地提交與轉(zhuǎn)發(fā)尋徑,IP包頭完整性驗(yàn)證及選項(xiàng)處理,接收幀，去掉幀頭分解出IP數(shù)據(jù)包,課程內(nèi)容,路由器分類,按路由器功能的實(shí)現(xiàn)方式分類： 按路由器功能的實(shí)現(xiàn)方式可分為軟件路由器和硬件路由器。,路由器分類,按功能是否模塊化分類： 按功能是否模塊化分類可分為模塊化結(jié)構(gòu)的路由器和固定配置路由器。,路由器分類,按適用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境分類： 按適用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可分為電信級路由器、企業(yè)級路由器和家用路由器。,高性能，高可靠性,多業(yè)務(wù)支持，高擴(kuò)展性,寬帶環(huán)境專用，經(jīng)濟(jì)性,路由器分類,按所處網(wǎng)絡(luò)級別分類 在各種級別的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中每臺路由器都擔(dān)負(fù)著特定的職責(zé)功能，按這些功能可將路由器分為骨干層（核心級）路由器，分發(fā)層（匯聚級）路由器和訪問層（接入級）路由器。,核心路由器,匯聚路由器,接入路由器,路由器的發(fā)展,第一代單總線單CPU結(jié)構(gòu)路由器： 最初的路由器采用了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，包括共享中央總線、中央CPU、內(nèi)存及掛在共享總線上的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)物理接口。如Cisco2501路由器就是第一代路由器的典型代表 。,第二代單總線主從CPU結(jié)構(gòu)路由器： 采用主從兩個(gè)CPU代替了原來僅一個(gè)CPU結(jié)構(gòu)，因而較大地降低了CPU的負(fù)荷，提高了處理速度。兩個(gè)CPU為非對稱主從式關(guān)系結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)CPU負(fù)責(zé)通 信鏈路層的協(xié)議處理，另一個(gè)CPU則作為主CPU負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)層以上的處理，主要包括轉(zhuǎn)發(fā)決定、路由算法和配置控制等計(jì)算工作。,第三代單總線對稱式多CPU結(jié)構(gòu)路由器： 第三代路由器改善了在第二代體系結(jié)構(gòu)中主要限制，開始采用了簡單的并行處理技術(shù)，即做到在每個(gè)接口處都有一個(gè)獨(dú)立CPU，專門單獨(dú)負(fù)責(zé)接收和發(fā)送本接口數(shù)據(jù)包，管理接收發(fā)送隊(duì)列、查詢路由表做到出轉(zhuǎn)發(fā)決定等。而主控CPU僅完成路由器配置控制管理等非實(shí)時(shí)功能。,路由器的發(fā)展,第四代多總線多CPU結(jié)構(gòu)路由器： 第四代路由器至少包括三類以上總線和三類以上CPU。結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，性能和功能也非常強(qiáng)大。,第五代共享內(nèi)存式結(jié)構(gòu)路由器： 在共享存儲器結(jié)構(gòu)路由器中，使用了大量的高速RAM作為共享式存儲器來存儲輸入數(shù)據(jù)，接收輸入數(shù)據(jù)并向輸出端轉(zhuǎn)發(fā)。在這種體系結(jié)構(gòu)中，路由器的交換帶寬主要由存儲器的帶寬決定。為了提高帶寬，必須增大存儲器的帶寬，并采用較多存儲模塊。,第六代交叉開關(guān)體系結(jié)構(gòu)路由器： 在交叉開關(guān)體系結(jié)構(gòu)路由器中，采用交叉開關(guān)結(jié)構(gòu)替代共享總線，數(shù)據(jù)直接從輸入端經(jīng)過交叉開關(guān)流向輸出端。允許多個(gè)數(shù)據(jù)包同時(shí)通過不同的線路進(jìn)行傳送，從而極大地提高了系統(tǒng)的吞吐量，使得系統(tǒng)性能得到了顯著提高。就目前來看，這種方案是高速核心路由器的最佳方案。,課程內(nèi)容,硬件指標(biāo),路由器類型 主要比較路由器是否是模塊化結(jié)構(gòu)。模塊化結(jié)構(gòu)的路由器一般可擴(kuò)展性較好，可以支持多種端口類型，各種端口的數(shù)量一般可選。價(jià)格通常比較昂貴。固定配置路由器可擴(kuò)展性較差，只用于固定類型和數(shù)量的端口，一般價(jià)格比較便宜。 路由器配置 接口種類 ：列舉路由器能支持的接口種類，體現(xiàn)路由器的通用性。 用戶可用槽數(shù)：模塊化路由器中除CPU板、時(shí)鐘板等必要系統(tǒng)板及/或系統(tǒng)板專用槽位外用戶可以使用的插槽數(shù)。 CPU：CPU是路由器的心臟。由于技術(shù)的發(fā)展，路由器中許多工作都可以由硬件實(shí)現(xiàn)（專用芯片）。因此CPU性能并不完全反映路由器性能。 內(nèi)存：路由器中有多種內(nèi)存，例如Flash、DRAM等。通常來說路由器內(nèi)存越大越好。 端口密度：體現(xiàn)路由器制作的集成度。由于路由器體積不同，該指標(biāo)應(yīng)當(dāng)折合成機(jī)架內(nèi)每英寸端口數(shù)。通常可以使用路由器對每種端口支持的最大數(shù)量來替代。,協(xié)議支持,路由協(xié)議支持 路由信息協(xié)議(RIP)、路由信息協(xié)議版本2 (RIPv2)、開放的最短路徑優(yōu)先協(xié)議版本2 (OSPF)、“中間系統(tǒng)中間系統(tǒng)”協(xié)議(ISIS)、邊緣網(wǎng)關(guān)協(xié)議(BGP4) 、增強(qiáng)型內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（EIGRP）、類EIGRP（IRMP）等 其他協(xié)議支持 802.3、802.1Q的支持；（以太網(wǎng)應(yīng)用） 對IPv6的支持 ；（今后IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向） 對IP以外協(xié)議的支持；（IPX、DECNet、AppleTalk等協(xié)議 ，國內(nèi)應(yīng)用較少） PPPOE支持；（以太網(wǎng)計(jì)費(fèi)、認(rèn)證應(yīng)用） MPLS應(yīng)用；（多協(xié)議標(biāo)簽交換，電信運(yùn)營商建設(shè)MPLS VPN網(wǎng)） VPN支持；（L2TP、GRE、IPSec等。） 加密方式；（硬件還是軟件） 組播支持（視頻點(diǎn)播應(yīng)用） 互連網(wǎng)組管理協(xié)議(IGMP)； 距離矢量組播路由協(xié)議(DVMRP)； 協(xié)議無關(guān)組播協(xié)議(PIM)；,性能指標(biāo),設(shè)備吞吐量 指設(shè)備整機(jī)包轉(zhuǎn)發(fā)能力，是設(shè)備性能重要指標(biāo)。單位轉(zhuǎn)發(fā)包數(shù)量每秒（PPS）。 端口吞吐量 端口吞吐量是指端口包轉(zhuǎn)發(fā)能力，它是路由器在某端口上的包轉(zhuǎn)發(fā)能力。通常采用兩個(gè)相同速率接口測試。 路由表能力 路由表能力是指路由表內(nèi)所容納路由表項(xiàng)數(shù)量的極限。由于Internet上的路由器通常擁有數(shù)十萬條路由表項(xiàng)，所以該項(xiàng)目也是路由器能力的重要體現(xiàn)。 背板能力 是路由器的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。背板能力能夠體現(xiàn)在路由器吞吐量上