解析寬帶路由器核心技術
隨著網絡的發展，寬帶路由器的應用越來廣泛。寬帶路由器給網絡共享提供了完美的解決方案，作為一種接入路由器，寬帶路由器最初的目的就是用戶解決網絡共享。寬帶路由器在保證價格低廉的前提下保證了用戶對速度的要求。而現在市場上充斥大量的各種各樣的路由器，其性能怎么樣？怎樣選購？一般說來路由器的性能和檔次高低的標志，主要由處理器、內存和緩存來決定。
路由器的處理器
路由器的處理芯片如同計算機的CPU一樣是路由器的最核心的部件，是直接影響路由器性能的高低的關鍵部件，處理器的好壞往往決定了寬帶路由器的吞吐量這個最重要的參數。因此，筆者在這里分析一下路由器的芯片。
處理器主頻在100M或以下的屬于較低主頻，這樣的寬帶路由器適合普通家庭和SOHO用戶使用。100M-200M屬于中等主頻。200M以上的屬于較高主頻，適合網吧、中小企業用戶以及大型企業的分支機構。
通常在中低端寬帶路由器中，處理器負責交換路由信息、路由表查找以及轉發數據包，處理器的能力直接影響路由器的吞吐量（路由表查找時間）和路由計算能力 （影響網絡路由收斂時間）。在高端寬帶路由器中，通常包轉發和查表由ASIC芯片完成，處理器只實現路由協議、計算路由以及分發路由表。由于技術的發展，寬帶路由器的處理器采用的內核種類很多。
一般說來，路由器處理器是一種嵌入式處理器。主要采用x86、ARM7、ARM9、RDC以及MIPS幾種架構。ARM7和RDC架構已經處于被淘汰的地位，采用這兩種架構處理器產品性能較差，主流廠商均已不使用。目前采用ARM9和MIPS架構的內核處理器是寬帶路由器主流配置。常見的ARM9分普通型的920T/922T/940T和增強型的926E/946E/966E，而MIPS分2K、3K、4K 系列，不同型號的處理器性能會有較大差異。Intel Xscale內核處理器是高級網絡處理器，用于高端產品。一般處理器都是單處理器，采用多處理器分布式處理的是高級處理器，性能高。
當然，，寬帶路由器的處理器只是寬帶路由器的一個部件，特別之處只在于它是最核心的器件。寬帶路由器的處理器性能并不能完全反映路由器性能。寬帶路由器性能由路由器吞吐量、時延和路由計算能力等指標體現。
寬帶路由器的處理器用得差，路由器性能好不了，但處理器好了，路由器性能卻不一定好。處理器主頻只是處理器的一個性能指標，要知道處理器性能，還必須了解其總線寬度（16位還是32位）、Cache容量和結構、內部總線結構、是單CPU還是多CPU分布式處理、運算模式等等，這些都會極大地影響處理器性能。
路由器的內存
路由器中可能有多種內存，例如Flash（閃存）、DRAM（動態內存）等。內存用作存儲配置、路由器操作系統、路由協議軟件等內容。在中低端路由器中，路由表可能存儲在內存中。通常來說路由器內存越大越好（不考慮價格）。但是與CPU能力類似，內存同樣不直接反映路由器性能與能力。因為高效的算法與優秀的軟件可能大大節約內存。
一般說來路由器內存分為四種類型：
一、只讀內存（ROM）
在路由器中的功能與計算機中的ROM相似，主要用于系統初始化等功能。顧名思義，ROM是只讀存儲器，不能修改其中存放的代碼。如要進行升級，則要替換ROM芯片。ROM中主要包含：系統加電自檢代碼（POST），用于檢測路由器中各硬件部分是否完好;系統引導區代碼（BootStrap），用于啟動路由器并載入IOS操作系統;備份的IOS操作系統，以便在原有IOS操作系統被刪除或破壞時使用。通常，這個IOS比現運行IOS的版本低一些，但卻足以支持路由器啟動和工作。
二、閃存（Flash）
是可讀可寫的存儲器，在系統重新啟動或關機之后仍能保存數據。Flash中存放著當前使用中的IOS.事實上，如果Flash容量足夠大，甚至可以存放多個操作系統，這在進行IOS升級時十分有用。當不知道新版IOS是否穩定時，可在升級后仍保留舊版IOS，當出現問題時可迅速退回到舊版操作系統，從而避免長時間的網路故障#p#
三、非易失性RAM（Nonvolatile RAM）
是可讀可寫的存儲器， 在系統重新啟動或關機之后仍能保存數據。由于NVRAM僅用于保存啟動配置文件（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，NVRAM的速度較快，成本也比較高。
四、隨機存儲器（RAM）
RAM 也是可讀可寫的存儲器，但它存儲的內容在系統重啟或關機后將被清除。和計算機中的RAM一樣，路由器中的RAM也是運行期間暫時存放操作系統和數據的存儲器，讓路由器能迅速訪問這些信息。RAM的存取速度優于前面所提到的3種內存的存取速度。
運行期間，RAM中包含路由表項目、ARP緩沖項目、日志項目和隊列中排隊等待發送的分組。除此之外，還包括運行配置文件（Running- config）、正在執行的代碼、IOS操作系統程序和一些臨時數據信息。但是路由器的類型不同，讀取IOS代碼的方式也是不同的。
路由器的構成
總的來說構成路由器具有四個要素：輸入端口、輸出端口、交換開關和路由處理器。輸入端口是物理鏈路和輸入包的進口處。端口通常由線卡提供，一塊線卡一般支持4、8或16個端口，一個輸入端口具有許多功能。第一個功能是進行數據鏈路層的封裝和解封裝。第二個功能是在轉發表中查找輸入包目的地址從而決定目的端口（稱為路由查找），路由查找可以使用一般的硬件來實現，或者通過在每塊線卡上嵌入一個微處理器來完成。第三，為了提供QoS（服務質量），端口要把收到的包分成幾個預定義的服務級別。第四，端口可能需要運行諸如SLIP（串行線網際協議）和PPP（點對點協議）這樣的數據鏈路級協議或者諸如 PPTP（點對點隧道協議）這樣的網絡級協議。一旦路由查找完成，必須用交換開關將包送到其輸出端口。如果路由器是輸入端加隊列的，則有幾個輸入端共享同一個交換開關。這樣輸入端口的最后一項功能是參加對公共資源（如交換開關）的仲裁協議。
輸出端口在包被發送到輸出鏈路之前對包存貯，可以實現復雜的調度算法以支持優先級等要求。與輸入端口一樣，輸出端口同樣要能支持數據鏈路層的封裝和解封裝，以及許多較高級協議。路由處理器計算轉發表實現路由協議，并運行對路由器進行配置和管理的軟件。同時，它還處理那些目的地址不在線卡轉發表中的包。
路由器的功能
路由器有兩大典型功能，即數據通道功能和控制功能。數據通道功能包括轉發決定、背板轉發以及輸出鏈路調度等，一般由特定的硬件來完成;控制功能一般用軟件來實現，包括與相鄰路由器之間的信息交換、系統配置、系統管理等。
路由器的一個作用是連通不同的網絡，另一個作用是選擇信息傳送的線路。選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網絡系統通信負荷，節約網絡系統資源，提高網絡系統暢通率，從而讓網絡系統發揮出更大的效益來。
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