第七章 路由器、交换机及其操作系统介绍
路由器的作用與特點
路由器的作用
????作為網(wǎng)絡互連的一種關鍵設備，路由器是伴隨著Internet和網(wǎng)絡行業(yè)發(fā)展起來的。正如其名字的寓意一樣，這種設備最重要的功能是在網(wǎng)絡中對IP報文尋找一條合適的路徑進行“路由”，也就是向合適的方向轉(zhuǎn)發(fā)。它的實質(zhì)是完成了TCP/IP協(xié)議族中IP層提供的無連接、盡力而為的數(shù)據(jù)報傳送服務。
????在上圖中，PCA和PCB分別處于兩個網(wǎng)段當中，因此，PCA和PCB的通信必須依靠路由器這類網(wǎng)絡中轉(zhuǎn)設備來進行。先來考察PCA向PCB發(fā)送報文時，沿途經(jīng)過的路由器的作用。
????首先，PCA會對IP報文的目的地址進行判斷，對需要到達其他網(wǎng)段的報文，一律交給其默認網(wǎng)關進行轉(zhuǎn)發(fā)，在本例中PCA的默認網(wǎng)關設備為RTA。RTA為了完成轉(zhuǎn)發(fā)任務，會檢查IP報文的目的地址，找到與自身維護的路由轉(zhuǎn)發(fā)信息相匹配的項目，從而知道應該將報文從哪個接口轉(zhuǎn)發(fā)給哪個下一跳路由器。在這個例子中，假設RTA通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)將報文發(fā)送給了RTB。類似地，RTB經(jīng)過路由查找將報文發(fā)送給RTE。因為RTE通過IP報文的目的地址判斷PCB處于其直連網(wǎng)絡上，所以講報文直接發(fā)送給PCB。（以上是對路由器進行IP報文轉(zhuǎn)發(fā)過程和原理的大致描述，在后續(xù)的模塊中，我們還將進一步學習路由信息和轉(zhuǎn)發(fā)過程的細節(jié)。）
????在上圖中，路由器之間的連接可以是同樣的鏈路類型，也可以是完全不同的鏈路類型。比如，對于RTD來講，它的一側(cè)使用時分復用的串行鏈路，而另外一側(cè)使用共享介質(zhì)同時與RTE和PCB連接。因此，路由器的第二個重要作用就是用來連接“異質(zhì)”的網(wǎng)絡。
? ?最后，路由器進行報文轉(zhuǎn)發(fā)依賴自身所擁有的路由轉(zhuǎn)發(fā)信息，這些信息可以手工配置，但更常見的情況是路由器之間自動地進行路由信息的交換，以適應網(wǎng)絡動態(tài)變化和拓展的要求，因此，路由器的另一個重要作用是交互路由等控制信息并進行最優(yōu)路徑的計算。
了解了路由器的作用，對路由器的特點就比較容易理解：
按照ISO/OSI參考模型，路由器主要工作在物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層。當然，為了實現(xiàn)一些管理功能，比如路由器本身也可以作為FTP的服務器端，因此路由器也要實現(xiàn)傳輸層和應用層的某些功能。但從作為互聯(lián)網(wǎng)設備的角度講，***層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層的功能是路由器的基本特點。
?路由器的接口類型比較豐富，因此可以用來連接不同介質(zhì)的“異質(zhì)”網(wǎng)絡。比較第一個特點，也可以看出，路由器因此要支持較為豐富的物理層和鏈路層的協(xié)議和標準。
如在上面的例子看到，路由器要依靠路由轉(zhuǎn)發(fā)信息對IP報文進行轉(zhuǎn)發(fā)。這是IP層也是路由器的核心功能。
為了形成路由表和轉(zhuǎn)發(fā)表，路由器要交互路由等協(xié)議控制信息。
交換機的作用和特點
交換機的作用
????如上圖所示，PCA、PCB、PCC、PCD和交換機SWA、SWB處于同一個局域網(wǎng)中，因此，SWA和SWB的核心作用是利用橋接和交互將局域網(wǎng)進行擴展。
????從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機制上看，交換機與路由器的作用也有不同。假設PCB要和PCC進行通信，由于兩者處于同一個網(wǎng)絡，PCB首先要根據(jù)PCC的二層地址（即MAC地址）信息，將信息封裝成以太網(wǎng)幀，并通過自身的網(wǎng)絡接口發(fā)出，于是SWA將收到此幀。與路由器不同，SWA不是依靠第三層IP目的地址，而是第二層的MAC地址來決定如何轉(zhuǎn)發(fā)報文。SWA在MAC地址表中查找與報文目的MAC地址匹配的表項，從而知道應該將報文從與SWB相連的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去；如果沒有匹配的項目，報文將廣播到除收到報文的入端口處的所有其他端口。SWB也會執(zhí)行同樣的操作，直到把報文交給PCC。
????不難發(fā)現(xiàn)，在整個發(fā)送過程中，PCB并不需要了解SWA的存在，而SWA同樣不需要了解SWB的存在，因此這種交換過程是透明的。
交換機的特點
至此，從交換機的作用和轉(zhuǎn)發(fā)報文過程看，我們可以將傳統(tǒng)以太網(wǎng)交換機的特點歸納如下：
它主要工作在OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層，不依靠三層地址和路由信息。
傳統(tǒng)交換機提供以太局域網(wǎng)的橋接和交互，而不必連接不同種類的網(wǎng)絡。
交換機上的數(shù)據(jù)交互依靠MAC地址映射表，這個表是交換機自行學習到的，而不需要相互交互目的地的位置信息。
交換機和路由器的發(fā)展趨勢
路由和交換的融合
多業(yè)務功能的融合
????路由器和交換機的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在兩個融合上
????首先，路由器和交換機在功能上逐漸走向融合。路由主要體現(xiàn)在第三層（IP）互聯(lián)的功能，而交換特指以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層的交換。現(xiàn)在，越來越多的路由器開始提供二層以太網(wǎng)交換模塊與功能；交換機也不僅僅提供二層交換的基本功能，而增加了路由等三層功能。如今，路由器和交換機依然是網(wǎng)絡互聯(lián)主要和關鍵的設備，交換和路由的融合擴展了這兩種設備的應用范圍，增加了設備使用的靈活性。
????其次是多業(yè)務功能的融合。在網(wǎng)絡應用的驅(qū)動下，安全、語音、無線等業(yè)務功能逐步被集成到路由器和交換機中。使得傳統(tǒng)的路由交換設備不僅僅完成網(wǎng)絡互聯(lián)功能，還可以提高一定的增值業(yè)務功能。同時，這方面的特征還體現(xiàn)在設備廠商開放一定的接口，以促成廠商間在網(wǎng)絡設備上實現(xiàn)一定程度的集成。
????路由器和交換機有多種分類方法。比如，傳統(tǒng)上根據(jù)設備的功能和性能分為高端、中端和低端路由器或交換機。也可以根據(jù)設備所在的網(wǎng)絡位置，分為核心、匯聚、接入路由器或交換機。另外，其他的一些分類和命名方法——如多業(yè)務路由器或交換機——則從另一個角度展示了路由器和交換機的用途和發(fā)展趨勢。
H3C路由器和交換機介紹
H3C系列路由器
????對于大型企業(yè)網(wǎng)絡的核心和骨干層，H3C提供SR8800系列路由器，該系列路由器采用了分布式的高性能網(wǎng)絡處理器（NP）硬件轉(zhuǎn)發(fā)技術和Crossbar無阻塞交換技術，保障了高處理性能。作為核心路由器，SR8800提供雙路由交換主控板，可支持12個業(yè)務板插槽，可支持萬兆（10G）業(yè)務板。SR8800同時融合了以太網(wǎng)交換機的特性，提供了常用二層功能，是典型的路由交換一體化設備。
????MSR(Multiple Services Router)多業(yè)務開放路由器是H3C專門面向行業(yè)分支機構和大中型企業(yè)而推出的新一代網(wǎng)絡產(chǎn)品。包括MSR50、MSR30和MSR20等系列。MSR路由器在硬件設計上充分地考慮了業(yè)務綜合集成的需要，采用了N-Bus多總線設計方案，也即語音、數(shù)據(jù)、交換、安全四大業(yè)務分別經(jīng)由不同的總線，由專門的協(xié)處理引擎并行完成處理，有利于消除總線和CPU的性能瓶頸。
????MSR路由器另外一個顯著的特點是采用了OAA(Open Application Architecture)開放應用體系架構，產(chǎn)品提供了一個公開軟硬件接口及標準規(guī)范的開放平臺，任何廠商與合作伙伴均可以基于此平臺開發(fā)更為深層智能的網(wǎng)絡應用功能。
????此外，H3C還提供AR46和AR28系列模塊化路由器，作為大型網(wǎng)絡的匯聚或接入路由器以及小型網(wǎng)絡的核心設備。
H3C路由器示例
????上圖顯示了H3C MSR30-40路由器的直觀圖。前面主要包括配置口（Console）、備份配置口（AUX）和CF開插槽以及電源開關等部件。前面板還配置了系統(tǒng)指示燈、電源指示燈、CF卡指示燈、以輔助用戶對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行監(jiān)控和判斷。
????MSR30-40是一種模塊化的路由器，如后面板所示，通過提供多種類型的接口模塊來實現(xiàn)多種網(wǎng)絡的互聯(lián)。
????MSR30系列路由器提供對通用模塊SIC（智能接口卡）和MIM(多功能接口模塊)接口卡的支持，每個接口模塊的大小、接口類型和數(shù)目也各不相同，用戶可以根據(jù)實際情況進行靈活配置。
H3C交換機系列
????H3C的S9500核心路由交換機，提供大容量、高性能的L2/L3轉(zhuǎn)發(fā)服務，以及集成的安全特性。H3C高端交換機還包括S7500及S7500E系列。
????H3C中低端交換機系列產(chǎn)品類型較多，包括S5600、S5510、S5500-EI/SI、S5100-EI/SI、S3610、S3600、S3100系列等等。其中S5100-EI/SI及S3100為只提供二層交換功能的交換機。其他交換機均同時提供三層功能。
????本課程選用的S3610交換機系列產(chǎn)品是H3C基于全新軟硬件平臺開發(fā)的支持IPv4/IPv6雙棧的路由交換設備。根據(jù)提供接口與類型的不同又分為S3610-28P、S3610-28F、S3610-28TP、S3610-52P等。
H3C交換機示例
????上圖所示為H3C S3610系列交換機。與路由器類似，交換機也提供Console口進行設備參數(shù)的配置。
????根據(jù)交換機提供的以太網(wǎng)端口數(shù)目、接口類型不同，可以對各型號交換機進行進一步的命名。如S3610-28TP交換機提供了24個10M/100M自適應以太端口、2個10M/100M/1000M自適應的以太端口，還提供了2個SFP類型的千兆以太端口。
H3C網(wǎng)絡設備操作系統(tǒng)Comware
Comware的作用
????H3C網(wǎng)絡設備的操作系統(tǒng)的名字是Comware,它經(jīng)歷了從多產(chǎn)品平臺向統(tǒng)一平臺發(fā)展和變革的過程。Comware的含義是網(wǎng)絡設備共用的核心軟件平臺。就像計算機的操作系統(tǒng)控制PC的作用一樣，Comware負責整個硬件和軟件系統(tǒng)的正常運行，并為用戶提供了管理設備的接口和界面。
????類似于OSI和TCP/IP協(xié)議棧的分層思想，Comware也是采用模塊化的方法構建的。一方面，Comware對硬件驅(qū)動和底層系統(tǒng)進行了封裝，為上層各個模塊提供了統(tǒng)一的編程接口。另外一方面，Comware對硬件驅(qū)動和底層系統(tǒng)進行封裝，為上層各個模塊提供了統(tǒng)一的編程接口。另外一個方面，對于上層實現(xiàn)分為鏈路層、IP轉(zhuǎn)發(fā)、路由、安全等功能模塊，以便于協(xié)議功能的實現(xiàn)和擴展。
????最后，Comware也制定了內(nèi)部軟硬件接口標準和規(guī)范，對第三方廠商提供了開放平臺與接口。
Comware的特點
Comware的特點可以歸納如下：
支持IPv4和IPv6雙棧。IPv6是下一代的IP標準及技術，可以解決IPv4地址缺乏等相關重要問題。
支持多CPU，增強網(wǎng)絡設備的處理能力。
同時提供路由和交換功能。作為網(wǎng)絡設備的操作系統(tǒng)平臺，可以同時被路由器和交換機所共用。
Comware注重了系統(tǒng)的高可靠性和彈性擴展功能，提供了IRP(Internet Resilient Framework，智能彈性架構)特性。
Comware采取組件化設計并提供開放接口，便于軟件的靈活裁剪和定制，因此具有良好的伸縮性和可移植性。
轉(zhuǎn)載于:https://blog.51cto.com/3157957/1726124
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的第七章 路由器、交换机及其操作系统介绍的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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