Будова маршрутизатора Cisco

Хоча маршрутизатор і є спеціалізованим пристроєм, за своєю структурою він мало чим відрізняється від традиційної комп’ютерної системи, тобто його робота забезпечується як апаратною частиною, так і спеціалізованим програмним забезпеченням. У випадку маршрутизаторів Cisco програмним забезпеченням є спеціалізована операційна система Cisco IOS (Cisco Internetworking Operating System).

Апаратна частина маршрутизатора Cisco включає такі складові:

– центральний процесор;

– компоненти пам’яті;

– мережні та спеціалізовані інтерфейси.

Центральний процесор маршрутизатора Cisco виконує такі завдання:

– ретрансляція пакетів між інтерфейсами;

– розрахунок маршрутів (підтримка протоколів маршрутизації, побудова та підтримка таблиць маршрутизації);

– обслуговування маршрутизатора (забезпечення командного інтерфейсу, ведення записів повідомлень-логів і т.п.).

Для різних моделей маршрутизаторів, залежно від їх призначення, використовуються різні моделі центральних процесорів. Це можуть бути як звичайні CISC-процесори, орієнтовані на застосування у персональних комп’ютерах, так і більш потужні RISC-процесори. Наприклад, маршрутизатор моделі 2505 використовує один процесор Motorola 68EC030 з тактовою частотою 20 МГц, маршрутизатор моделі 7010 – один процесор Motorola MC68040 з тактовою частотою 25 МГц. Такі процесори також використовуються і у персональних комп’ютерах фірми Apple Macintosh. У моделях вищого класу, орієнтованих на роботу у магістралях мереж, частіше використовуються RISC-процесори. Можлива також ситуація і використання кількох процесорів. Наприклад, серії маршрутизаторів 7500 та 12000 для ретрансляції пакетів використовують спеціальні інтерфейсні процесори, а для розрахунку маршрутів та обслуговування маршрутизатора –основний центральний процесор. Деякі з моделей дозволяють змінювати процесорний блок.

У маршрутизаторі Cisco використовується кілька типів пам’яті для збереження даних та забезпечення процесу роботи маршрутизатора. Інформація про типи пам’яті наведена у табл. П 2.1.

Таблиця П 2.1

Типи пам’яті маршрутизатора Cisco

Тип пам’яті	Призначення
Постійна пам’ять, ПЗП (постійний запам’ятовуючий пристрій), ROM (Read Only Memory)	Містить процедуру початкового самотестування POST (Power On Self Test) та програму початкового завантаження. У ПЗП може знаходитися або вся Cisco IOS, або її частина, залежно від моделі маршрутизатора.
Оперативна пам’ять ОЗП (оперативний запам’ятовуючий пристрій) RAM (Random Access Memoty), DRAM (Dynamic RAM)	Аналогічна оперативній пам’яті персонального комп’ютера. Поділяється на основну (процесорну) пам’ять та пам’ять вводу-виводу. В основній пам’яті розміщується Cisco IOS та пул пам’яті, що динамічно виділяється. У пам’яті вводу-виводу розміщуються пакети, що маршрутизуються.
Флеш-пам’ять, Flash RAM	Особливий тип пам’яті, який дозволяє перезаписувати свій вміст. У флеш-пам’яті зберігається образ Cisco IOS, причому можлива ситуація, коли зберігається кілька образів, що спрощує модернізацію.
Енергонезалежний ОЗП, NVRAM (Non-Volatile Random Access Memoty)	Особливий тип пам’яті, який дозволяє перезаписувати свій вміст. У NVRAM зберігається стартова конфігурація маршрутизатора. Оскільки NVRAM є енергонезалежним пристроєм, то файл конфігурації зберігається і після виключення живлення маршрутизатора.

Більшість моделей маршрутизаторів дозволяють встановлювати додаткові модулі RAM та Flash-пам’яті.

Взаємозв’язок компонент пам’яті наведено на рис. П 2.1.

Рис. П 2.1. Організація пам’яті у маршрутизаторах Cisco

Для виконання своїх функцій маршрутизатор повинен мати не менше, ніж два мережних інтерфейси. Окрім них також наявні спеціалізовані інтерфейси для налагодження та діагностування роботи маршрутизатора.

Сучасні маршрутизатори орієнтовані на підключення мереж стандартів Ethernet/FE/GE, тому обов’язковою є наявність хоча б одного Ethernet-інтерфейсу. Рознімачі AUI та BNC, орієнтовані на використання коаксіального кабелю, на сьогодні є застарілими, тому більшість маршрутизаторів мають рознімачі RJ-45, орієнтовані на звиту пару. Часто передбачається і використання рознімачів GBIC, SFP та інших, орієнтованих на волоконно-оптичний кабель. Окрім Ethernet-інтерфейсів також використовуються послідовні інтерфейси, які можуть підтримувати різні стандарти передачі даних та різні мережні технології.

Для підключення комутатора до Ethernet-інтерфейсу (Eth) маршрутизатора використовується прямий Ethernet-кабель, для підключення мережного адаптера комп’ютера або іншого маршрутизатора – перехресний Ethernet-кабель. У деяких моделях маршрутизаторів можливе виставлення режимів MDI/MDIX перемикачами. У сучасних моделях можлива також підтримка автоматичного визначення типу кабелю.

Послідовні (Serial) інтерфейси сучасних маршрутизаторів підтримують сигнальні стандарти, перелік яких наведено у табл. П 2.2.

Таблиця П 2.2

Сигнальні стандарти для послідовних інтерфейсів

Стандарт	Специфікація
V.35	Синхронне з’єднання між мережами з комутацією пакетів
X.21bis	Зв’язок між DTE та DCE в глобальних мережах X.25
EIA-530	Стандарт RS-232 для незбалансованого послідовного з’єднання.

 

Використовуються різні типи кабелів послідовних з’єднань для кожної моделі маршрутизатора. Тому для вибору кабелю рекомендується звертатися до фірмової документації.

Маршрутизатори Cisco залежно від моделі реалізуються монолітно з певною кількістю інтерфейсів або модульно. В останньому випадку передбачається встановлення плат розширення-модулів, які містять певну кількість інтерфейсів тієї чи іншої мережної технології. Для глобальних мереж такі плати розширення позначаються як WIC (WAN Interface Card) aбо HWIC (High-Speed WIC). Також можливе використання й інших плат розширення, наприклад, плати VWIC (Voice WIC).

Спеціалізованими інтерфейсами маршрутизатора є консольний інтерфейс (CON), орієнтований на використання рознімача RJ-45 та інтерфейс асинхронного порту (AUX) – рознімач DB-9/DB-25. Підключення до консольного інтерфейсу проводиться за допомогою кабелю, відомого як перевернутий (rollover), та спеціального адаптера. Перевернутий кабель використовує рознімачі RJ-45 і як середовище – звиту пару. Сигнали відпові­дають стандарту RS-232. Кабель з одного боку підключається у консольний інтерфейс маршрутизатора, а з іншого в адаптер, який у свою чергу підключається до одного з послідовних пор­тів комп’ютера. Інтерфейс асинхронного порту орієнтований на підключення модема і віддалене адміністрування, в принципі можливе і нуль-модемне підключення до послідовного порту комп’ютера (рознімачі можуть бути як DB-9/DB-25, так і RJ-45).

Для підключення через консольний або асинхронний інтерфейси використовуються програми емуляції термінала. Наприклад, HyperTerminal із складу ОС Windows.

Окрім зазначених фізичних інтерфейсів у маршрутизаторі створюють і певні віртуальні інтерфейси. Зокрема це Loopback, Null, Dialer, Virtual-Template, Multilink, BVI та деякі інші.

Базова конфігурація маршрутизатора Cisco

Алгоритм завантаження маршрутизатора наведений на рис. П 2.3.

У випадку нормального завантаження налагодженого маршрутизатора на екран термінальної програми виводиться пові­домлення, вигляд якого наведено на рис. П 2.2.