Маршрутизатор соединяет одну сеть с другой. Таким образом, маршрутизатор отвечает за доставку пакетов в различных сетях. Он несет ответственность за доставку пакетов в установленные сроки. Эффективность межсетевой связи в значительной степени зависит от способности маршрутизатора пересылать пакеты в наиболее эффективным способом.

Для гарантии доступности сети, маршрутизаторы используют альтернативные пути в случае, если основной путь недоступен.

Маршрутизаторы предоставляют комплексные услуги передачи данных, видео и голоса по проводным и беспроводным сетям. Маршрутизаторы используют QoS приоритезацию IP-пакетов, чтобы трафик в реальном времени, такой как голос, видео и критически важные данные не удалялись или задерживались.

Маршрутизаторы уменьшают воздействия червей, вирусов и других атак на сеть, разрешая или отказывая пересылать пакеты.

Routers are Computers

Маршрутизатор представляет собой компьютер, как и любой другой компьютер, в том числе ПК. Самый первый маршрутизатор, используемый Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET), был процессор Interface Message (IMP). IMP был миникомпьютером Honeywell 316.

Маршрутизаторы имеют многие из тех же аппаратных и программных компонентов, которые находятся на других компьютерах, в том числе: процессор RAM ПЗУ Операционная система

Routers are at the network center

Маршрутизатор используется для соединения нескольких сетей. Это означает, что он имеет несколько интерфейсов, каждый относится к разным сетям. Когда маршрутизатор получает IP-пакет на одном интерфейсе, он определяет, какой интерфейс использовать для передачи пакета на место назначения. Интерфейс, который маршрутизатор использует для передачи пакета, может быть сетью конечного пункта назначения пакета (сеть с IP-адресом назначения этого пакета), или он может быть подключен к сети другого маршрутизатора, который используется для достижения сети назначения.

Каждой сети, которая подключается к маршрутизатору, обычно требуется отдельный интерфейс. Эти интерфейсы используются для подключения сочетания локальных вычислительных сетей (LAN) и глобальных сетей (WAN). Локальные сети, как правило Ethernet, содержат устройства, такие как компьютеры, принтеры и серверы. Глобальные сети используются для подключения сетей на большой географической территории. Например, подключение к глобальной сети обычно используется для подключения локальной сети к поставщику услуг Интернета (ISP).

Routers determine the best path

Основная задача маршрутизатора - направить пакеты, предназначенные для локальных и удаленных сетей: Определение наилучшего пути для отправки пакетов Переадресация пакетов к месту назначения

Маршрутизатор использует свою таблицу маршрутизации, чтобы определить наилучший путь для пересылки пакета. Когда маршрутизатор получает пакет, он проверяет IP-адреса и ищет лучший путь с сетевым адресом в таблице маршрутизации. Таблица маршрутизации также включает в себя интерфейс, который будет использоваться для передачи пакета. Как только совпадение найдено, то маршрутизатор инкапсулирует IP-пакет в кадр, и пакет затем направляется к месту назначения.

Asynchronous Transfer Mode (ATM)

Статические маршруты и протоколы динамической маршрутизации используются маршрутизаторами, чтобы узнать об удаленной сети и строить свои таблицы маршрутизации.

Хотя существует несколько различных типов и моделей маршрутизаторов, каждый маршрутизатор имеет общие аппаратные компоненты. В зависимости от модели, эти компоненты находятся в разных местах внутри маршрутизатора. Чтобы увидеть внутренние компоненты маршрутизатора, нужно открутить металлическую крышку и снять ее.

Router Components and their Functions

Как и компьютер, маршрутизатор также включает в себя: Центральный процессор (CPU) Оперативная память (RAM) Read-Only Memory (ROM)

CPU

Процессор выполняет инструкции операционной системы, такие как инициализация системы, функции маршрутизации и функции переключения.

RAM

В оперативной памяти хранятся инструкции и данные, необходимые для выполнения процессором. ОЗУ используется для хранения следующих компонентов: Операционная система: Cisco IOS (Internetwork Operating System) копируется в оперативную память во время загрузки. Запуск файла конфигурации: Это файл конфигурации, который сохраняет конфигурационные команды, что маршрутизатор IOS в данный момент использует. За немногими исключениями, все команды, настроенные на маршрутизаторе, хранятся в рабочем файле конфигурации ) running-config). IP Routing Table: Этот файл хранит информацию о непосредственно связанных и удаленных сетях. Он используется, чтобы определить наилучший путь для пересылки пакета. ARP кэш: Этот кэш содержит IPv4-адрес отображения MAC адреса, похожие на кэш ARP на ПК. Кэш ARP используется в маршрутизаторами, которые имеют LAN интерфейсы, такие как интерфейсы Ethernet. Буфер пакетов: пакеты временно сохраняются в буфере, при получении на интерфейс или до выхода из интерфейса.

RAM является энергонезависимой памятью и теряет свое содержание, когда маршрутизатор выключен или перезагружен. Тем не менее, маршрутизатор также содержит постоянные области памяти, такие как ROM, flash and NVRAM.

ROM

ПЗУ является формой постоянного хранения. Cisco устройства используют ее для хранения: Загрузки инструкции Основное диагностическое программное обеспечение Уменьшенную версию IOS ROM не потеряет его содержание, когда маршрутизатор теряет питание или перезагружается.

Flash Memory

Флэш-память является энергонезависимой памятью компьютера, которая может быть электрически сохранена и удалена. Flash используется в качестве постоянного хранилища для операционной системы Cisco IOS. В большинстве моделей маршрутизаторов Cisco, IOS постоянно хранится во флэш-памяти и копируется в оперативную память во время процесса загрузки, где затем выполняется центральным процессором. Некоторые старые модели маршрутизаторов Cisco IOS запускают непосредственно из флэш-памяти.

Флэш-память не теряет своего содержания, когда маршрутизатор теряет питание или перезагружается.

NVRAM

NVRAM (энергонезависимое ОЗУ) не теряет информацию при выключении питания, в отличие от наиболее распространенных форм памяти, такие как DRAM, которая требует постоянной мощности для поддержания своей информации. NVRAM используется Cisco IOS в качестве постоянного хранилища для загрузки файла конфигурации (п startup-config). Все изменения в конфигурации хранятся в running-config файле, и за редким исключением реализуются сразу IOS. Чтобы сохранить эти изменения в случае, если маршрутизатор будет перезапущен или теряет власть running-config должен быть скопирован в NVRAM, где он хранится в качестве начального конфигурационного файла. NVRAM сохраняет свое содержимое даже при перезагрузке маршрутизатора или его выключении.

Internetwork Operating System

Программное обеспечение операционной системы, используемое в маршрутизаторах Cisco, известна как Cisco Internetwork Operating System (IOS). Как и любая операционная система на любом компьютере, Cisco IOS управляет аппаратными и программными ресурсами маршрутизатора, в том числе выделение памяти, выполняет процессы, следит за безопасностью и файловой системой. Cisco IOS является многозадачной операционной системой, которая интегрирована с маршрутизацией, коммутацией, межсетевыми и телекоммуникационными функциями.

Хотя Cisco IOS может оказаться то же самое на многих маршрутизаторах, есть много разных образов IOS.Образ IOS представляет собой файл, который содержит все, что IOS для маршрутизаторов. Cisco создает много различных типов образов IOS, в зависимости от модели маршрутизатора и функциями в IOS. Как правило, больше возможностей в IOS, тем больше образ IOS и, следовательно, тем больше флэш-памяти и оперативной памяти, необходимой для хранения и загрузки IOS. Например, некоторые функции включают в себя возможность запуска IPv6 или способность маршрутизатора NAT (Network Address Translation).

Как и в других операционных системах, Cisco IOS имеет свой собственный пользовательский интерфейс. Хотя некоторые маршрутизаторы предоставляют графический интерфейс пользователя (GUI), интерфейс командной строки (CLI) является гораздо более распространенным способом настройки Cisco маршрутизатора. CLI используется в этой программе.

После загрузки, конфигурационный файл (startup-config) в NVRAM копируется в оперативную память и хранится в управлении конфигурационного файла (running-config). IOS выполняет команды конфигурации в running-config. Любые изменения, внесенные администратором сети хранятся в running-config и сразу же реализуются IOS. В этой главе мы рассмотрим некоторые основные команды IOS используемые для настройки маршрутизаторов Cisco. В последующих главах мы изучим команды, используемые для настройки, проверки и устранения неполадок статической маршрутизации и различные протоколы маршрутизации, такие как RIP, EIGRP и OSPF.

Bootup Process

Существуют четыре основные фазы процесса загрузки: 1. Выполнение POST 2. Загрузка загрузки программы 3. Поиск и загрузка программного обеспечения Cisco IOS 4. Поиск и загрузка при запуске файла конфигурации или ввод режима настройки

1. Выполнение POST Power-On Self Test (POST) является общим процессом, который происходит практически на каждом компьютере во время загрузки. POST процесс используется для аппаратного тестирования маршрутизатора. Во время этого самотестирования, маршрутизатор выполняет диагностику с диска на несколько аппаратных компонентов, в том числе процессора, оперативной памяти и энергонезависимой памяти. После POST завершен, маршрутизатор выполняет программу начальной загрузки.

2. Загрузка начальной загрузки программ После POST, загрузки программы копируются из ПЗУ в ОЗУ. Как только загрузка программы появляется в оперативной памяти, процессор выполняет инструкцию в программе начальной загрузки. Основная задача начальной загрузки программы -обнаружение Cisco IOS и загрузка ее в оперативную память. Примечание: На данный момент, если у вас есть консольное подключение к маршрутизатору, вы начнете видеть выход на экране.

3. Поиск и загрузка Cisco IOS Поиск программного обеспечения Cisco IOS.IOS обычно хранится во флэш-памяти, но также может быть сохранена и в других местах, таких как TFTP (Trivial File Transfer Protocol) сервер. Если полный образ IOS не может быть загружен, уменьшенная версия IOS копируется с диска в оперативную память. Эта версия IOS используется, чтобы помочь диагностировать любые проблемы, и может быть использована для загрузки полной версии IOS в оперативную память. Примечание: сервер TFTP обычно используется в качестве резервного сервера для IOS, но он также может быть использован в качестве центральной точки для хранения и загрузки IOS. IOS управления и с помощью TFTP сервер рассматривается в более позднее время.

Загрузка IOS. Некоторые из старых маршрутизаторов Cisco IOS запускают прямо из флэш-памяти, но современные модели IOS копируют в оперативную память для исполнения процессором. Примечание: После того, IOS начинает загрузку, вы можете увидеть строку знаков (#), как показано на рисунке, а образ распаковывает.

4. Поиск и загрузка файлов конфигурации Доступ к загрузке файла конфигурации. После того, как IOS загружается, загрузчик программа ищет файл конфигурации запуска, известный как startup-config, в NVRAM. Этот файл имеет ранее сохраненную конфигурацию команд и параметров в том числе: адреса интерфейсов маршрутной информации паролей любой другой конфигурации сохраненной администратором сети

Если файл конфигурации запуска, startup-config, находится в энергонезависимой памяти, он копируется в память, пока работает файл конфигурации running-config. Примечание: Если загрузочный файл конфигурации не в энергонезависимой памяти, маршрутизатор может осуществлять поиск данных на сервере TFTP. Если маршрутизатор обнаруживает, что он имеет активную ссылку на другой настроенный маршрутизатор, он посылает широковещательный поиск файла конфигурации по активной ссылке. Это условие приведет к остановке маршрутизатора, но в конечном итоге приведет на консоль сообщение, как следующее:

<router pauses here while it broadcasts for a configuration file across an active link>

%Error opening tftp://255.255.255.255/network-confg (Timed out)

%Error opening tftp://255.255.255.255/cisconet.cfg (Timed out)

Выполнение файла конфигурации. Если файл конфигурации запуска находится в энергонезависимой памяти, IOS загружает его в память, как running-config и выполняет команды в файле, по одной строке за раз. running-config файл содержит адрес интерфейса, начинается процесс маршрутизации, пароли настройка маршрутизатора и определяет другие характеристики маршрутизатора. Введите режим настройки (Дополнительно). Если загрузочный файл конфигурации не может быть найден, маршрутизатор предлагает пользователю ввести режим настройки. Настройка режима на ряд вопросов, с помощью которого пользователь узнает основные сведения о конфигурации. Режим установки не предназначен для использования сложной конфигурации маршрутизатора, и он обычно не используется администраторами сети.

При загрузке маршрутизатора, который не содержит файл конфигурации запуска, вы увидите следующий вопрос после того, как IOS была загружена: Would you like to enter the initial configuration dialog? [yes/no]: no Настройка режима не будет использоваться в данном курсе для настройки маршрутизатора. Когда будет предложено ввести режим настройки, всегда отвечайте нет. Если вы ответите да и режим настройки, вы можете нажать Ctrl-C и в любое время прекратить процесс установки.

Когда режим установки не используется, IOS по умолчанию создается running-config. По умолчанию running-config является основным конфигурационным файлом, который включает в себя интерфейсы маршрутизатора, интерфейсы управления, а также некоторую информацию по умолчанию. По умолчанию running-config не содержит адреса интерфейсов, маршрутизации информации, паролей или других конкретных сведений о конфигурации.

Command Line Interface

В зависимости от платформы и ОС IOS, маршрутизатор может задать следующий вопрос, прежде чем отобразить строки: Would you like to terminate autoinstall? [yes]: <Enter> Нажмите клавишу ВВОД, чтобы принять значение по умолчанию ответ. Router> Примечание: Если файл конфигурации запуска был найден, running-config может содержать имя хоста и в строке будет отображаться имя хоста маршрутизатора.