在一個(gè)簡單或者復(fù)雜的組網(wǎng)里，路由器是連接不同設(shè)備和不同網(wǎng)段的核心交流設(shè)備，在無論公網(wǎng)還是私網(wǎng)里都承擔(dān)著傳播數(shù)據(jù)的最關(guān)鍵的中樞的功能。本文重點(diǎn)給大家講解路由器的各個(gè)硬件的結(jié)構(gòu)：中央處理器、內(nèi)存、接口、控制臺(tái)端口和輔助端口，并講解路由器加電啟動(dòng)的全過程。

路由器是一種連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它能將不同網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行“翻譯”，以使它們能夠相互“讀”懂對(duì)方的數(shù)據(jù)，從而構(gòu)成一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)。路由器由硬件和軟件組成。硬件主要由中央處理器、內(nèi)存、接口、控制端口等物理硬件和電路組成;軟件主要由路由器的IOS操作系統(tǒng)組成。

今天，我們以當(dāng)前普遍應(yīng)用的Cisco路由器為例給大家介紹一下路由器的硬件組成及其工作情況。讓大家在使用它們的同時(shí)，對(duì)它們的組成也有所了解。

中央處理器

與計(jì)算機(jī)一樣，路由器也包含了一個(gè)中央處理器(CPU)。不同系列和型號(hào)的路由器，其中的CPU也不盡相同。Cisco路由器一般采用 Motorola 68030和Orion/R4600兩種處理器。

路由器的CPU負(fù)責(zé)路由器的配置管理和數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)工作，如維護(hù)路由器所需的各種表格以及路由運(yùn)算等。路由器對(duì)數(shù)據(jù)包的處理速度很大程度上取決于 CPU的類型和性能。

內(nèi)存

路由器采用了以下幾種不同類型的內(nèi)存，每種內(nèi)存以不同方式協(xié)助路由器工作。

1.只讀內(nèi)存(ROM)

只讀內(nèi)存(ROM)在Cisco路由器中的功能與計(jì)算機(jī)中的ROM相似，主要用于系統(tǒng)初始化等功能。ROM中主要包含：

(1)系統(tǒng)加電自檢代碼(POST)，用于檢測路由器中各硬件部分是否完好;

(2)系統(tǒng)引導(dǎo)區(qū)代碼(BootStrap)，用于啟動(dòng)路由器并載入IOS操作系統(tǒng);

(3)備份的IOS操作系統(tǒng)，以便在原有IOS操作系統(tǒng)被刪除或破壞時(shí)使用。通常，這個(gè)IOS比現(xiàn)運(yùn)行IOS的版本低一些，但卻足以使路由器啟動(dòng)和工 作。

顧名思義，ROM是只讀存儲(chǔ)器，不能修改其中存放的代碼。如要進(jìn)行升級(jí)，則要替換ROM芯片。

2.閃存(Flash)

閃存(Flash)是可讀可寫的存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)重新啟動(dòng)或關(guān)機(jī)之后仍能保存數(shù)據(jù)。Flash中存放著當(dāng)前使用中的IOS。事實(shí)上，如果Flash容量 足夠大，甚至可以存放多個(gè)操作系統(tǒng)，這在進(jìn)行IOS升級(jí)時(shí)十分有用。當(dāng)不知道新版IOS是否穩(wěn)定時(shí)，可在升級(jí)后仍保留舊版IOS，當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)可迅速退回 到舊版操作系統(tǒng)，從而避免長時(shí)間的網(wǎng)路故障。

3.非易失性RAM(NVRAM)

非易失性RAM(Nonvolatile RAM)是可讀可寫的存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)重新啟動(dòng)或關(guān)機(jī)之后仍能保存數(shù)據(jù)。由于NVRAM僅用于保存啟動(dòng)配置文件(Startup-Config)，故其容量 較小，通常在路由器上只配置32KB~128KB大小的NVRAM。同時(shí)，NVRAM的速度較快，成本也比較高。

4.隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)

RAM也是可讀可寫的存儲(chǔ)器，但它存儲(chǔ)的內(nèi)容在系統(tǒng)重啟或關(guān)機(jī)后將被清除。和計(jì)算機(jī)中的RAM一樣，Cisco路由器中的RAM也是運(yùn)行期間暫時(shí)存放 操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，讓路由器能迅速訪問這些信息。RAM的存取速度優(yōu)于前面所提到的3種內(nèi)存的存取速度。

運(yùn)行期間，RAM中包含路由表項(xiàng)目、ARP緩沖項(xiàng)目、日志項(xiàng)目和隊(duì)列中排隊(duì)等待發(fā)送的分組。除此之外，還包括運(yùn)行配置文件(Running- config)、正在執(zhí)行的代碼、IOS操作系統(tǒng)程序和一些臨時(shí)數(shù)據(jù)信息。

路由器的類型不同，IOS代碼的讀取方式也不同。如Cisco 2500系列路由器只在需要時(shí)才從Flash中讀入部分IOS;而Cisco 4000系列路由器整個(gè)IOS必須先全部裝入RAM才能運(yùn)行。因此，前者稱為Flash運(yùn)行設(shè)備(Run from Flash)，后者稱為RAM運(yùn)行設(shè)備(Run from RAM)。

路由器加電啟動(dòng)過程：

(1)系統(tǒng)硬件加電自檢。運(yùn)行ROM中的硬件檢測程序，檢測各組件能否正常工作。完成硬件檢測后，開始軟件初始化工作。

(2)軟件初始化過程。運(yùn)行ROM中的BootStrap程序，進(jìn)行初步引導(dǎo)工作。

(3)尋找并載入IOS系統(tǒng)文件。IOS系統(tǒng)文件可以存放在多處，至于到底采用哪一個(gè)IOS，是通過命令設(shè)置指定的。

(4)IOS裝載完畢，系統(tǒng)在NVRAM中搜索保存的Startup-Config文件，進(jìn)行系統(tǒng)的配置。如果NVRAM中存在Startup- Config文件，則將該文件調(diào)入RAM中并逐條執(zhí)行。否則，系統(tǒng)進(jìn)入Setup模式，進(jìn)行路由器初始配置。

接口

所有路由器都有接口(Interface)，每個(gè)接口都有自己的名字和編號(hào)。一個(gè)接口的全名稱由它的類型標(biāo)志與數(shù)字編號(hào)構(gòu)成，編號(hào)自0開始。

對(duì)于接口固定的路由器(如Cisco 2500系列)或采用模塊化接口的路由器(如Cisco 4700系列)，在接口的全名稱中，只采用一個(gè)數(shù)字，并根據(jù)它們?cè)诼酚善鞯奈锢眄樞蜻M(jìn)行編號(hào)，例如Ethernet0表示第1個(gè)以太網(wǎng)接 口，Serial1表示第2個(gè)串口。

對(duì)于支持“在線插拔和刪除”或具有動(dòng)態(tài)更改物理接口配置的路由器，其接口全名稱中至少包含兩個(gè)數(shù)字，中間用斜杠“/”分割。其中，第1個(gè)數(shù)字代表插槽 編號(hào)，第2個(gè)數(shù)字代表接口卡內(nèi)的端口編號(hào)。如Cisco 3600路由器中，serial3/0代表位于3號(hào)插槽上的第1個(gè)串口。

對(duì)于支持“萬用接口處理器(VIP)”的路由器，其接口編號(hào)形式為“插槽/端口適配器/端口號(hào)”，如Cisco 7500系列路由器中，Ethernet4/0/1是指4號(hào)插槽上第1個(gè)端口適配器的第2個(gè)以太網(wǎng)接口。

控制臺(tái)端口

所有路由器都安裝了控制臺(tái)端口，使用戶或管理員能夠利用終端與路由器進(jìn)行通信，完成路由器配置。該端口提供了一個(gè)EIA/TIA-232異步串行接 口，用于在本地對(duì)路由器進(jìn)行配置(首次配置必須通過控制臺(tái)端口進(jìn)行)。

路由器的型號(hào)不同，與控制臺(tái)進(jìn)行連接的具體接口方式也不同，有些采用DB25連接器 DB25F ，有些采用RJ45連接器。通常，較小的路由器采用RJ45連接器，而較大的路由器采用DB25連接器。

輔助端口

多數(shù)路由器均配備了一個(gè)輔助端口，它與控制臺(tái)端口類似，提供了一個(gè)EIA/TIA-232異步串行接口，通常用于連接Modem以使用戶或管理員對(duì)路 由器進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。