1、路由器硬件組成第1頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三內容簡介第一章IP網絡概述第二章路由器工作原理第三章路由器硬件組成第四章路由器軟件設計與實現第五章IP網絡設計與應用第六章IP交換技術第七章MPLS技術第2頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三第三章路由器硬件組成路由器的硬件組成第3頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三路由器的硬件組成1中央處理單元（Central Processor Unit，CPU） 2只讀存儲器（Read Only Memory，ROM） 3內存（Random Access Memory，RAM） 4閃存

2、（FLASH Memory） 5非易失性內存（Nonvolatile RAM，NVRAM） 6控制臺端口（CONsole Port） 7輔助端口（AUXiliary Port） 8接口（INTerface） 9線纜（CABle） 第4頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三1中央處理單元（Central Processor Unit，CPU） 也稱為中央處理器。作為路由器的中樞，CPU主要負責執行路由器操作系統（IOS）的指令，以及解釋、執行用戶輸入的命令。同時，CPU還完成與計算有關的工作。例如，網絡拓撲發生改變時，重新計算網絡拓撲數據庫。因此，CPU的處理能力對路由器的性

3、能有很大影響。第5頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三2只讀存儲器（Read Only Memory，ROM） ROM中包括開機自檢程序（Power On Self Test，POST）、系統引導程序以及路由器操作系統的精簡版本。3內存（Random Access Memory，RAM） RAM也稱隨機存儲器。它用來存儲用戶的數據包隊列以及路由器在運行過程中產生的中間數據，如路由表、ARP緩沖區等。此外，RAM還用來存儲路由器的運行配置文件。當路由器被關閉或重新啟動時，RAM中的內容都將丟失。第6頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三4閃存（FLASH

4、 Memory） 是可擦寫、可編程的ROM。它主要負責保存操作系統的映像文件。5非易失性內存（Nonvolatile RAM，NVRAM） 是用來存儲路由器的啟動配置文件。在路由器斷電時，其內容仍能保持。第7頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三6控制臺端口（CONsole Port） 它提供了一個EIA/TIA RS-232異步串行接口，供用戶對路由器進行配置使用。不同的路由器可能有著不同形式的控制臺端口。有些路由器采用DB25母線連接器（DB25F），更常見的是RJ-45控制臺連接器。7輔助端口（AUXiliary Port） 它與控制臺端口類似，也提供一個EIA/TI

5、A RS-232異步串行接口。不同的是，它常用來連接調制解調器以實現對路由器的遠程管理。第8頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三8接口（INTerface） 它是數據包進出路由器的通道。不同路由器可能有著不同種類、不同數量的接口。常見的兩種基本接口類型為局域網接口和廣域網接口。每個接口都有自己的名稱和編號，如局域網接口Ethernet0，串行接口Serial0等。下圖是廣域網適配卡（WAN Inerface Card，WIC）WIC-1T、WIC-2T外觀圖。9線纜（CABle） 第9頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三WIC-1T、WIC-2T W

6、IC-1T WIC-2T第10頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三CAB-V.35FC CAB-V.35FC第11頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三路由器的前面板Cisco 3640前面板圖第12頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三路由器的后面板Cisco 2611后面板圖第13頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三 路由器軟件概述1路由器操作系統2配置文件3實用管理程序第14頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三1路由器操作系統 路由器之所以可以連接不同類型的網絡并對報文進行路由，除了

7、必備的硬件條件外，更主要的還是因為每個路由器都有一個核心操作系統來統一調度路由器各部分的運行。 大部分Cisco路由器使用的是Cisco網絡互連操作系統（Internetworking Operating System， IOS）。IOS配置通常是通過基于文本的命令行接口（Command Line Interface，CLI）進行的。第15頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三2配置文件 它是路由器的第二個主要的軟件組成部分。該文件是由路由器管理員所創建的文本文件。在每次路由器啟動過程的最后階段，配置文件中每條語句被IOS執行以完成對應的功能。如配置接口IP地址信息、路由協

8、議參數等。這樣，當路由器每次斷電或重新啟動時，網絡管理人員不必對路由器的各種參數重新進行配置。第16頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三2配置文件 配置文件并不能執行自身所定義的路由器操作的各個功能。實際執行這些操作的是路由器操作系統IOS。ISO負責翻譯并執行配置文件中的語句。 配置文件中的語句以無格式文本形式存儲，其內容可以在路由器的控制臺終端或遠程虛擬終端上顯示、修改或刪除，也可以通過TFTP服務器上傳或下載。第17頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三2配置文件 有兩種類型的配置文件：啟動配置文件：也稱為備份配置文件，被保存在NVRAM中，并在

9、路由器每次初始化時加載到內存中變成運行配置文件。運行配置文件：也稱為活動配置文件，駐留在內存中。當路由器的命令行接口對路由器進行配置時，配置命令被實時添加到路由器的運行配置文件中并被立即執行。 但是，這些新添加的配置命令不會被自動保存到NVRAM中。因此，通常對路由器進行重新配置或修改后，應該將當前的運行配置保存到NVRAM中變成啟動配置文件。第18頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三3實用管理程序Fast StepCisco ConfigMakerCisco Works 第19頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三 路由器啟動過程概述圖3-1-7 路

10、由器的啟動過程第20頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三路由器啟動過程概述 當路由器加電后，將首先執行加電自檢（POST）并在終端顯示出有關信息，然后加載并運行啟動代碼（bootstrap code）。接下來要定位IOS軟件。有些路由器，其IOS以壓縮形式存儲在閃存中，另外一些路由器的IOS是存儲在閃存中并直接在閃存中運行。接下來要定位啟動配置文件，一般啟動配置文件存儲在NVRAM中，有時也可以存儲在網絡中的TFTP服務器中。當找到啟動配置文件后，路由器加載并運行啟動配置文件，該過程是將啟動配置文件逐條讀入內存中編程運行配置文件并依次解釋運行配置文件中的命令。當配置文件運

11、行完成后，路由器的啟動過程也就介紹了。路由器開始運行配置的IOS軟件并接收用戶的CLI命令。第21頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三3.1.2 路由器基本配置 路由器配置方式圖3-2-1 路由器配置方式第22頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三1通過超級終端進行配置圖3-2-2 超級終端連接第23頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三2通過Telnet進行配置圖3-2-7 Telnet到路由器第24頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三 路由器配置向導一個新路由器進行第一次加電啟動后，會自動運行配置向導。利用

12、配置向導，可以通過問答的形式對路由器進行初始化配置。這對沒有路由器配置經驗的網絡管理人員來說無疑提供了很大的方便。注意：可以在路由器的特權模式提示符下輸入命令setup重新啟動配置向導。第25頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三 路由器的手工配置1路由器命令解釋器及路由器配置模式 命令解釋器（command interpreter）負責解釋用戶鍵入的路由器配置命令。命令解釋器也被稱為EXEC，當用戶鍵入一條命令并“回車”后，命令解釋器檢測該命令，如果命令正確的話，用戶鍵入的命令被執行。Router（普通）用戶EXEC模式Router#特權用戶EXEC模式Router（co

13、nfig）#全局配置模式Router（config-if）#接口配置模式第26頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三路由器的手工配置Router（普通）用戶EXEC模式 當通過控制臺或Telnet成功登錄到路由器后，將會看到。它是一種只讀模式，用戶可以瀏覽關于路由器的某些信息，但不能進行任何修改。Router#特權用戶EXEC模式 在用戶EXEC模式提示符后鍵入enable命令并按提示輸入使能口令后將進入。此模式下可以查看路由器的詳細信息，可以更改路由器的配置，還可以執行測試及調試命令。在此模式下通過鍵入disable命令可以回到普通用戶模式。第27頁，共75頁，2022年

14、，5月20日，17點48分，星期三路由器的手工配置Router（config）#全局配置模式 在特權EXEC模式下，通過鍵入configure terminal命令可以進入。該模式下可以配置路由器的全局參數，如設置路由器的名稱、設置日期和時間等。Router（config-if）#接口配置模式 在全局配置模式下，通過鍵入interface命令可以進入接口配置模式，該模式主要用來對路由器各個接口的參數，如IP地址、封裝方式等進行配置。 第28頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三CLI配置命令與EXEC模式圖3-2-8 CLI配置命令與EXEC模式第29頁，共75頁，2022

15、年，5月20日，17點48分，星期三2路由器的上下文幫助縮寫 例如interface-int;erase-eras/era/er問號 例如Router#e?;Router#configure? 命令列表參數或子命令“Tab”鍵 將不完整的命令拼寫補全命令解析“檢測到錯誤輸入”“不完整的命令”第30頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三3命令歷史和命令編輯快捷鍵命令歷史show historyterminal history size 默認情況下，IOS將用戶輸入的最近的10條命令保存在內存中的命令歷史緩沖區內。可以在當前的路由器提示符后輸入show history得到當前的

16、命令歷史緩沖區中的命令列表。可以使用terminal history size定義IOS保存在命令歷史緩沖區內歷史命令的條數。 需要時可以通過命令編輯快捷鍵快速瀏覽、重新輸入或修改曾經鍵入的命令。第31頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三命令編輯快捷鍵 （常用的一些命令編輯快捷鍵）第32頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三 常用路由器基本配置命令11enable普通用戶模式下的命令，用于轉換到特權用戶模式。Routerenable= Router#2disable Router#disable= Router3hostname name全局配置模式命

17、令，用于設置路由器名稱，也就是出現在路由器CLI提示符中的名字。 Router(config)#hostname Center= Center(config)#4enable secret password全局配置模式命令，用于設置路由器的加密使能口令。當用戶在普通用戶模式而想要進入特權用戶模式時，需要提供此口令。此口令會以MD5的形式加密。因此，當用戶查看配置文件時，無法看到明文形式的口令。Center(config)#enable secret secretpasswd第33頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三 常用路由器基本配置命令25enable password

18、 password全局配置模式命令，用于設置路由器的使能口令。當用戶在普通用戶模式而想要進入特權用戶模式時，需要提供此口令。此口令沒有加密。因此，當用戶查看配置文件時，可以看到明文形式的口令。當設置了加密使能口令時，此口令無效。Center(config)#enable password planpasswd6configure terminal特權配置模式命令，用于進入全局配置模式。常常可以縮寫為“conf t”。Center#conf t= Center(config)#7interface type slot/numberinterface serial 0interface seria

19、l slot# / port#interface serial slot# / port adaptor# / port#第34頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三 常用路由器基本配置命令38ip address ip-address subnet-mask接口配置模式命令，用于設置接口的IP地址。例如將串行接口Serial 0/0的IP地址設置為/24。Center(config)#interface serial 0/0=9Shutdown接口配置模式命令，可以用于臨時關閉某個接口。 Center(config)#interface fastEthernet 0/0=

20、Center(config-if)#shutdown10no shutdown11Exit此命令用于退到前一個路由器配置模式，如從接口配置模式退到全局配置模式或者從全局配置模式退到特權用戶模式等。12end此命令用于直接退回到特權配置模式第35頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三 常用路由器基本配置命令413ping簡單ping命令擴展ping命令第36頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三簡單ping命令第37頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三ping超時失敗第38頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三擴展

21、ping命令第39頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三 常用路由器基本配置命令514traceroute 普通用戶模式、特權用戶模式命令，用來跟蹤、顯示路由信息。它是一個查詢網絡上數據傳輸路徑的工具。它跟蹤、顯示數據包（ICMP請求）向目的主機傳輸過程中經過的每一個路由器節點信息（IP地址）。這在路由器有多個到外網出口的情況下診斷路由信息很有幫助。第40頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三traceroute第41頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三 常用路由器高級配置命令11Ctrl+Shift+6+x也稱“退出序列”，用于終

22、止正在執行的某條命令或操作，也用于從呼出Telnet會話中暫時切換到本地連接。2banner motd #全局配置模式命令，用來定義各種標題信息，如每日消息。3show interfaces特權配置模式命令，該命令用來顯示路由器接口的參數、狀態信息。例如Center#show interfaces fastEthernet 0/04Description接口配置模式命令，該命令用于定義某個接口的描述信息。5clock set用來設置路由器的系統時間。Center#clock set 20:12:30 may 31 2006第42頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三 常用路

23、由器高級配置命令26logging synchronous有時用戶輸入的路由器配置命令會被路由器產生的消息打亂。這時可以使用全局模式配置命令設置路由器在下一行CLI提示符后復制用戶的輸入。7no ip domain-lookup在路由器默認配置的情況下，當錯誤輸入一條路由器命令時，系統會嘗試將其廣播給網絡上的DNS服務器并將其解析成對應的IP地址。該命令就是禁用這個特性，這樣當輸入錯誤命令時將很快得到結果。8terminal monitor特權配置模式命令。當通過虛擬終端登錄路由器后，在默認情況下終端窗口不會顯示路由器產生的系統消息和調試信息，使用該命令可以將上述路由器信息顯示到終端窗口中。第

24、43頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三 常用路由器高級配置命令39bandwidth該命令用于設置路由器接口的帶寬，單位是bps。例如設置路由器的串行接口Serial 0/0的帶寬為64000bps Center(config)#interfaces Serial 0/0 Center(config-if)#bandwidth 64000 但需注意該命令不會改變接口的實際數據傳輸速度，但像OSPF這樣的動態路由協議會根據該值計算鏈路的代價值。10ip subnet-zero Cisco路由器默認支持使用“全1”子網，但默認不允許使用“全0”子網。如果想要使用“全0”子網

25、，必須在全局配置模式下，使用該命令打開對“全0”子網的支持特性。 11erase startup-config特權配置模式命令，用于刪除啟動配置文件的內容第44頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三 常用路由器高級配置命令312reload特權配置模式命令，用于重新啟動路由器。如果之前對路由器的運行配置文件做了修改，則系統會提示是否保存修改內容。13show version普通用戶模式、特權配置模式命令，用于顯示路由器硬件配置、軟件版本等信息。第45頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三第46頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三3.

26、1.3 配置文件、IOS文件管理 配置文件管理copy running-config startup-configcopy startup-config running-config第47頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三顯示配置文件內容圖3-3-1 顯示運行配置文件 圖3-3-2 顯示啟動配置文件 第48頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三圖3-3-5 常見的幾種拷貝方式及其命令第49頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三 IOS文件管理圖3-3-10 IOS文件管理第50頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星

27、期三3.1.4 實驗1 路由器配置向導一、實驗目的1掌握利用超級終端配置路由器時的連接和參數設置。2掌握用配置向導配置路由器的步驟和方法。3掌握檢查路由器配置和狀態的路由器命令。第51頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三二、實驗任務通過控制臺電纜，利用超級終端軟件和路由器配置向導對路由器進行初始配置。三、實驗設備路由器Cisco 2611一臺，工作站PC一臺，控制臺電纜一條。第52頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三四、“路由器配置向導” 實驗環境第53頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三五、實驗步驟1使用控制臺電纜，按圖3-4

28、-1連接路由器Router和PC工作站。2啟動超級終端程序，并設置相關參數。3打開路由器電源，啟動配置向導（如果配置向導沒有自動啟動，可以使用命令erase startup-config以及命令reload刪除啟動配置文件并重新啟動路由器）。4按照表3-2-1配置路由器。5保存設置并退出。6檢查啟動配置文件以及運行配置文件的內容。7檢查路由器硬件配置、軟件版本等信息。第54頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三3.1.5 實驗2 路由器基本配置一、實驗目的掌握手工對路由器進行初始配置的步驟和方法。二、實驗任務通過控制臺電纜，利用超級終端軟件對路由器進行手工初始配置。三、實驗

29、設備路由器Cisco 2611一臺，工作站PC一臺，控制臺電纜一條。第55頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三四、 “路由器基本配置”實驗環境第56頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三五、實驗步驟1使用控制臺電纜，按圖3-4-1連接路由器Router和PC工作站。2啟動超級終端程序，并設置相關參數。3打開路由器電源，待路由器啟動完畢出現“Press RETURN to get started!”提示后，按“回車”鍵直到出現用戶EXEC模式提示符Router。（若為新路由器或空配置的路由器，則在路由器啟動結束出現配置向導時鍵入“N”退回到路由器CLI提

30、示符Router）。4練習3.2.4節中介紹的常用路由器基本配置命令。第57頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三3.1.6 實驗3 路由器高級配置命令一、實驗目的掌握常用路由器高級配置命令的用法。二、實驗任務1通過控制臺電纜，練習常用路由器高級配置命令的用法。2利用Telnet實用程序對路由器的IOS映像文件、配置文件進行管理。三、實驗設備路由器Cisco 2611一臺，帶有網卡的工作站PC一臺，控制臺電纜一條，交叉雙絞線一條。第58頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三四、 “路由器高級配置命令” 實驗環境第59頁，共75頁，2022年，5月20日，

31、17點48分，星期三五、實驗步驟1使用控制臺電纜，按圖3-4-1連接路由器Router和PC工作站。2使用交叉雙絞線連接路由器的Fastethernet 0/0接口和PC工作站的網卡。按照圖3-6-1配置相應的IP地址、子網掩碼等參數。3啟動超級終端程序，并設置相關參數。4打開路由器電源，并使之進入特權配置模式。5練習3.2.5節中介紹的常用路由器高級配置命令。6在PC工作站上安裝Cisco-TFTP服務器軟件并啟動該軟件。7練習3.3.1節中介紹的路由器配置文件管理命令。8練習3.3.2節中介紹的備份路由器IOS的操作命令。第60頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三3.

32、1.7 思考與練習1簡述路由器軟、硬件組成。2Cisco路由器的配置方式有哪幾種？3畫出路由器配置模式轉換圖。第61頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三3.2 網絡設備管理第62頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三3.2.1 網絡設備管理 Cisco 發現協議CDP1CDP概述CDP（Cisco Discovery Protocol）2.0是Cisco專有 的協議，它運行在數據鏈路層，因此可以獨立于網絡層的協議而運行。CDP提供了一種Cisco網絡設備之間的聯系方法，通過CDP協議，一臺Cisco網絡設備如路由器可以了解它的鄰居設備相關

33、信息，包括鄰居設備名稱、IP地址、設備平臺等信息。CDP通過Cisco網絡設備之間周期性的傳送CDP消息來互相通告設備相關信息。在CDP使能的接口上，默認情況下CDP消息每隔60秒發送一次。同時，如果在180秒內沒有收到CDP消息則從緩存中刪掉該條CDP緩存條目。第63頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三CDP的運行第64頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三2CDP配置圖3-1-2 在全局配置模式下設置CDP 初次配置的Cisco設備默認是開啟CDP協議功能的。因此每當Cisco設備加電啟動后，會自動啟動CDP功能，進而發現鄰居設備。 如果需要，也可以在全局配置模式下設置是否禁用CDP協議，下面是設置禁用CDP協議。第65頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三2CDP配置圖3-1-3 啟用或禁用CDP 可以在接口上設置是否在該接口上運行CDP協議，前提是必須在全局配置模式下使能CDP協議。下面顯示了路由器A的全局配置模式下使能CDP協議，在Serial 0/0接口上啟用CDP協議，但在Fastethernet 0/0上禁用CDP協議。第66頁，共75頁，2022年，5月20日，17點48分，星期三3顯示CDP信息show cdp neighborsshow cdp neighbors Faste