路由交換操作系統備份與升級
基于安全的考慮，網絡管理員要對網絡設備的配置信息和IOS進行備份，如果需要將新的特性部署到網絡設備上，很多時候就需要對IOS的版本進行升級。
不小心把IOS誤刪掉或者在升級IOS失敗，重啟后進入ROMMON（ROMMON狀態是ROM MONITOR的縮寫）狀態，是比較常見的事情。本文內容將介紹IOS備份與恢復的兩種方法。
問題：網絡設備操作系統的償試困難
很多想考CISCO認證的朋友經常苦于實戰演練沒有設備，北京某培訓中心根據業務發展的情況，對部分VIP學員免費開放了實驗環境。并且在這些設備所組成的拓撲上，配置和實現很多復雜的功能，但學員經常拔插Console線，這會對Console口造成極大的損傷。基于以上考慮，培訓中心在原有培訓實驗室的基礎上建立了一套遠程試驗室，大部分的實驗環境都實現了隔離，也就是說，練習學員很少能接觸到真實的設備。
實驗室也進行了一些規定，例如一些危險性的命令（erase flash）是不允許操作的。但是還有一些學員并沒有很好的遵守這些規定，導致一些設備出現了IOS損壞的情況。一些設備已經無法使用，只能進入ROMMON狀態，不能進行正常的路由轉發功能和軟件配置，在這種模式下，原IOS中的大部分命令都無法使用。
網絡管理員在修復這些設備時，首先檢查了 config-register設置的情況（正常config- register應該是0x2102的），但發現沒有問題，已經可以確認是IOS遭到了致命的傷害。另外，一些網絡設備的IOS版本特性已經升級了，在獲取新的IOS后也需要對這些設備進行更新操作。培訓中心的網絡維護需求如下：
升級一些交換機的IOS版本，讓交換機支持更多的特性。
修復被破壞的路由器IOS。
提示：
在實驗環境中，升級IOS的情況也是比較常見的，例如，CISCO 2950 交換機頻繁發生吊死故障，發生吊死的交換機無任何警告信息，重啟后即恢復正常。通過將交換機IOS版本由12.11（EA1）升級到12.12(EA2) 之后的版本，故障現象就可以消失。#p#
操作系統備份解決思路
在利用config-register檢查寄存器沒有問題的情況下，就需要檢查IOS大小和文件名是否出現了改動。用dir flash: 命令；注意命令中flash后面跟冒號“：”，執行命令后會顯示flash現存的IOS大小和文件名，如下：
rommon 1 > dir flash:
File size Checksum File name
2179331 bytes (0x214103) 0x7b95 c1600-nsy-mz_112-15a_p
如果File name和File size的兩項都和系統之前的快照不一致，那就需要操作系統恢復的步驟了。此時，管理員可以根據IOS的備份恢復系統，可以利用“TFTP”和“XMODEM”兩種方式。下面介紹一下升級與備份前的準備工作。
1．選擇傳輸協議
升級或恢復IOS的方法可以有3種：TFTP、XMODEM和FTP，但前面兩種比較常用。
在實驗室升級網絡設備的操作系統還是比較簡單的，風險只存在實驗網絡，但在生產網絡中升級IOS的風險是無處不在的。在高端設備的升級中，很有可能會發生一些意想不到的事，比如，用TFTP傳輸Cisco 6509 交換機IOS就會出現問題，這是因為TFTP（Trivial File Transfer Protocol）普通文件傳輸協議***就支持傳輸32MB的文件，而新的IOS要超過這個限制，所以需要使用FTP進行升級。
1）TFTP
TFTP（Trivial File Transfer Protocol，簡單文件傳輸協議）是TCP/IP協議集中的一個用來在客戶機與服務器之間進行簡單文件傳輸的協議，提供不復雜、開銷不大的文件傳輸服務。TFTP承載在UDP上，提供不可靠的數據流傳輸服務，不提供存取授權與認證機制，使用超時重傳方式來保證數據的到達。
可以從它的名稱上看出，它適合傳送“簡單”的文件。與FTP不同的是：它使用的是UDP的69接口，因此它可以穿越許多防火墻。不過它也有缺點，比如傳送不可靠、沒有密碼驗證等。雖然如此，它還是非常適合傳送小型文件的，就比如網絡設備的IOS文件。
2）XMODEM
XMODEM協議是最早出現的兩臺計算機間通過RS232異步串口進行文件傳輸的通信協議標準，相對于YMODEM、ZMODEM等其他文件傳送協議來說，XMODEM協議實現簡單，適合于那些存儲器有限的場合。
XMODEM文件發送方將文件分解成128字節的定長數據塊，每發送一個數據塊，等待對方應答后才發送下一個數據塊，數據校驗采用垂直累加和校驗，也可以采用16位的CRC校驗。屬于簡單ARQ（自動請求重發）協議，所以也適合于2線制的半雙工的RS485網絡中使用。
2．升級準備與注意事項
操作系統作為一個復雜系統，不論在發布之前多么仔細地進行測試，總會有缺陷產生的。出現缺陷后的唯一辦法就是盡快給系統打上補丁；如果是網絡設備的操作系統，它與其他通用操作系統（Windows和Linux）的區別在于IOS需要將整個系統更換為打過補丁的系統。IOS的恢復也不存在恢復部分文件的情況，因為IOS本身就是一個鏡像文件。
1）獲取***的IOS版本
新版本的IOS可以從供應商、思科網站及一些第三方工具等渠道獲得。例如IOSHunter，IOSHunter是一款可以在網上自動查找對于路由器或交換機合適的IOS Image的工具，操作方法非常簡單，圖6-5為IOSHunter的操作界面。
在選擇新的IOS軟件時要考慮下面兩個因素：
（1）降低成本
現有網絡設備中的FLASH/DRAM一旦不滿足大尺寸IOS的要求，不得不采購新的FLASH/ DRAM，這會帶來成本開銷和一定的采購周期。
圖IOSHunter IOS搜索工具
（2）運行穩定
新的IOS如果剛剛問世不久，也許會有新的安全漏洞和不穩定因素。對于企業生產網絡來說，穩定、連續運行才是我們追求的目標，而不是功能齊全但暫時超出我們所需的軟件，更不必說這些太新的軟件會帶給生產網的潛在風險。所以，***的軟件不一定穩定可靠，我們需要的是被廣泛使用了一段時間并且被證明能夠穩定運行、消除了大量BUG的軟件，而且盡量選擇與現有軟件主版本號一致的軟件。
2）確認升級范圍與順序
在此步驟中，以Cisco的網絡設備為例，主要是要確認有安全漏洞的IOS軟件版本和受影響的設備范圍。首先從Cisco網站上查出有安全漏洞的IOS軟件版本及替代版本。其次，根據IT資產數據庫，確定受影響的硬件設備范圍。
根據企業網絡環境、數據流向及業務特點分析，需要確定升級原則，即首先升級次要節點中的次要設備，再升級主要節點中的次要設備，然后升級次要節點中的主要設備，依此類推。
之所以先升級次要節點的次要設備，是因為無法預測在實際升級后的生產網運行期間還會出現什么未知問題。而首先升級最次要的設備，即使真的出現問題，相對其他主要節點的影響而言，它對用戶業務的影響也會小些。換句話說，次要節點可以作為整體升級的“試驗田”，一旦出現問題，使我們有機會回退并降低風險和項目壓力，后續的升級也可以及時中止。
3）評估FLASH/DRAM容量
對于新的替代IOS軟件，其文件尺寸往往大于舊的軟件，此時需要在升級前檢查網絡設備的Flash/DRAM的有效容量是否滿足新IOS軟件的運行要求。Flash/DRAM的有效容量有以下兩種情況：
（1）容量大
當Flash/DRAM的有效容量可同時容納兩個IOS軟件時，可以在不刪除舊IOS軟件的情況下將新IOS軟件上傳到即將升級設備的Flash卡中，這是最理想的情形。其好處是：當升級失敗時，可以立即回退啟用原來的IOS軟件，降低升級過程中的風險。
（2）容量小
有效容量只能容納一個IOS軟件時，上傳新的IOS軟件前需要刪除舊的IOS軟件，然后重新啟動網絡設備，這可能帶來一定的風險，一旦重啟動失敗，需要現場人工干預重新啟用舊的IOS軟件。
4）物理準備
在升級操作過程中，切記不可斷電，所以需要配置UPS（不間斷電源）供電。另外，使用的物理線路也需要提前測試，保證其傳輸性能穩定。
5）操作準備
絕大部分的升級工作都需要管理員直接接觸到網絡設備，準備操作的平臺（臺式機、筆記本均可），用于對交換機進行配置操作及作為TFTP服務器存儲IOS文件，以及連接設備的直通線和Console線。#p#
操作系統升級與恢復方案
如果是通過網絡升級IOS，運行TFTP Server主機連接交換機的接口沒有限制，TFTP Server的地址可以隨意定義，但必須與網絡設備定義的地址在同一網段上。連接至路由器時，必須使用路由器的***個以太網口，即Ethernt0（對Cisco 2500系列等）和Ethernet0/0（對Cisco 2600系列等），其他系列略有差別，可根據使用手冊進行確定。下面將詳細介紹IOS文件修復的步驟。
1．部署TFTP
首先需要安裝TFTP Server軟件，這里使用Cisco TFTP Server的TFTP服務器軟件，可以從Cisco網站上下載。Cisco TFTP Server的配置十分簡單，幾乎不用更改它的配置，如需要可以更改其根目錄。
將IOS文件放在TFTP Server所在目錄的根目錄下，如果TFTP Server軟件在機器裝的是Cisco TFTP Server目錄，那么就把新的IOS文件放在Cisco TFTP Server目錄下就可以了。也可以自行指定IOS文件的存放位置。
2．升級交換機IOS
首先，用Console連接交換機的Console口與電腦的COM1口（或USB口，依據配置線不同而定，設置方法請查看第5章的相關內容），網線連接交換機Fast Ethernet0/1口與計算機的以太網口，打開TFTP服務器軟件，并將其根目錄設為IOS文件所在的目錄。
為使交換機能與TFTP服務器相互通信，需要為交換機和TFTP服務器設置IP地址。
1）設置TFTP服務器地址
首先需要將運行TFTP的計算機IP地址設為192.168.0.1。
2）設置交換機IP地址
使用Windows自帶的超級終端軟件，將交換機的地址設為與計算機的IP地址相同網段。三層交換機可以針對接口設置IP，而二層交換機需要針對升級用VLAN，設置IP地址。具體步驟如下。
第1步：進入全局配置模式
Switch#configure terminal
第2步：進入管理VLAN接口模式
Switch(config)# interface vlan 99
第3步：配置IP地址
Switch(config-if)# ip address 192.168.0.2 255.255.255.0
第4步：將Fasethernet 0/1劃分到VLAN
Switch(config-if)# interface fasethernet 0/1
Switch(config-if)# witch access vlan 99
第5步：退回全局配置模式
Switch#exit
此時，如果能夠在超級終端界面上Ping通192.168.0.1，就表明交換機和TFTP服務器（電腦）連接與通信正常了。
3）備份舊IOS
在特權模式下輸入Show Flash命令，查看當前交換機Flash內IOS的文件名：c2950-c3h2s- mz.120-5.3.WC.1.bin 及相關信息。在升級前，需要將這份IOS文件備份出來，以防在升級中出現意外無法恢復到初始狀態。
Switch#copy flash tftp
Source filename []？c2950-c3h2s-mz.120-5.3.WC.1.bin //輸入IOS文件名
Address or name of remote host []？ 192.168.0.1 //輸入TFTP地址
Destination filename [c2950-c3h2s-mz.120-5.3.WC.1.bin]？ //可以更改名稱或使用默認
4）刪除舊IOS
復制的時間和IOS的大小有關，請耐心等待。備份完成后，就要將新的IOS文件復制到flash中。但通過show flash命令發現Flash中的剩余存儲空間比要升級的IOS文件要少，為了使新的IOS文件能拷入交換機的Flash中，必須要先刪除原IOS文件。
Switch#delete flash: c2950-c3h2s-mz.120-5.3.WC.1.bin //復制文件從Flash到tftp
Delete filename [c2950-c3h2s-mz.120-5.3.WC.1.bin] //確認，回車
Delete flash:c2950-c3h2s-mz.120-5.3.WC.1.bin？ [confirm] //確認，回車
5）升級新IOS
確認Flash中的IOS文件已經刪除，在新的IOS文件被復制到交換機之前，一定要確保交換機不會重新啟動，否則交換機就無法正常啟動了。
Switch#copy tftp flash: //復制文件從tftp到flash
Address or name of remote host []？ 192.168.0.1 //輸入TFTP地址
Source filename []？ c2950-i6k2l2q4-mz.121-22. EA8a.bin //輸入升級的新版IOS名稱
Destination filename [c2950-i6k2l2q4-mz.121-22.EA8a.bin]？ //確認，回車
新的IOS文件成功復制到Flash中之后，輸入reload 重啟交換機。如果交換機能夠正常的重啟動，查看Flash中的IOS文件已經變成c2950-i6k2l2q4-mz.121-22.EA8a.bin。至此，IOS的升級工作完成，***可以刪除臨時性的VLAN。#p#
3．使用TFTP修復路由器的IOS
裝有TFTP Server軟件的PC，在PC上啟動TFTP Server軟件，并把用控制線將調試機器與路由器連接起來。用TFTP修復IOS可以分為以下幾個步驟。
第1步：設置路由器的IP地址，TFTP軟件所在的機器必須在同一網段內。
第2步：設置路由器的子網掩碼。
第3步：設置默認網關地址（可忽略，或者指向TFTP Server）。
第4步：設置TFTP 服務器IP地址。
第5步：指定需要恢復的IOS名稱。
第6步：確認執行恢復，執行tftpdnld。
ROMMON區分命令的大小寫，請注意前面的幾條命令必須使用大寫，而***的tftpdnld則要用小寫。設置完后要用sync命令保存環境變量到NVRAM。用set命令進行查看設置，具體恢復步驟如下：
rommon 2 > IP_ADDRESS=172.16.0.1
rommon 3 > IP_SUBNET_MASK=255.255.255.0
rommon 4 > DEFAULT_GATEWAY=172.16.0.2
rommon 5 > TFTP_SERVER=172.16.0.2
rommon 6> TFTP_FILE=c2600-is-mz.113-2.0.3.Q
rommon 7 > tftpdnld
IP_ADDRESS: 172.16.0.1
IP_SUBNET_MASK: 255.255.255.0
DEFAULT_GATEWAY: 172.16.0.2
TFTP_SERVER: 172.16.0.2
TFTP_FILE: c2600-is-mz.113-2.0.3.Q
Invoke this command for disaster recovery only.
WARNING: all existing data in all partitions on flash will be lost!
Do you wish to continue？ y/n: [n]: y
Receiving c2600-is-mz.113-2.0.3.Q from 172.16.0.2 !!!!!.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!.!!
File reception completed.
Copying file c2600-is-mz.113-2.0.3.Q to flash.
Erasing flash at 0x607c0000
program flash location 0x60440000
rommon 8 >
4．使用XMODEM修復IOS
IOS升級失敗的原因有很多，比如升級過程中網線松動、用來升級的IOS文件和設備不匹配、突然停電等。遇到上述情況，設備將無法正常啟動。除TFTP修復IOS之外，下面介紹XMODEM恢復（升級）IOS的方法，只是比起前一種更加復雜，傳輸速度也比較慢，所以不太常用。
1）修復交換機
將交換機連接以后，控制臺會出現交換機IOS丟失的界面。此時需要重新啟動交換機，重新為交換機加電，此時，請按住交換機面板左側的Mode鍵，進入MINI模式。
在超級終端輸入flash_init 會出現大量提示，繼續輸入load_helper，輸入復制指令copy XMODEM: c2950-i6k2l2q4-mz.121-22.EA8a.bin。出現Begin the XMODEM or XMODEM-1K transfer now...提示，系統提示不斷出現C這個字母就可以開始傳輸IOS文件了。
選擇超級終端中【傳送】→【發送文件】命令，在協議選項中選擇XMODEM或者XMODEM-1K協議，然后選擇IOS文件，開始傳送。
提示：
因為此前沒有改變控制臺的傳輸速率，所以傳送得很慢，一個普通的Cisco IOS文件大致需要50分鐘左右，請耐心等待。在修復路由器IOS中將介紹改變傳輸速率的方法。
文件傳送結束后，在提示符下輸入：boot（啟用新的IOS系統）。經過幾十秒鐘，交換機就進入正常的狀態了，這時查看Flash，里面應該有了新的IOS文件，至此IOS恢復工作完成。
2）修復路由器
IOS丟失以后，所有的設備都會啟動最小啟動模式。由于Cisco 3640 版本路由器恢復沒有提供tftpdnld命令，只提供了XMODEM 命令，使用方法與Cisco 2600系列相同。為了加快修復的速度，需要配置路由器Console口和超級終端軟件的傳輸速率。
rommon 2 > confreg
do you wish to change the configuration？ y/n [n]: y
enable "diagnostic mode"？ y/n [n]: n
enable "use net in IP bcast address"？ y/n [n]: n
disable "load rom after netboot fails"？ y/n [n]: n
enable "use all zero broadcast"？ y/n [n]: n
enable "break/abort has effect"？ y/n [n]: n
enable "ignore system config info"？ y/n [n]: n
change console baud rate？ y/n [n]: y
enter rate: 0 = 9600， 1 = 4800， 2 = 1200， 3 = 2400
4 = 19200， 5 = 38400， 6 = 57600， 7 = 115200 [7]: 7
change the boot characteristics？ y/n [n]: y
enter to boot:
0 = ROM Monitor
1 = the boot helper image
2-15 = boot system
[0]: 0
Configuration Summary
enabled are:
load rom after netboot fails
console baud: 115200
boot: the ROM Monitor
do you wish to change the configuration？ y/n [n]: n
You must reset or power cycle for new config to take effect
rommom 2 > reset
在enter rate:部分，需要選擇7，用***的115200速率的XMODEM傳輸。在輸入reset命令之前，需要重新定義串口傳輸速度，如圖所示，將超級終端里設置速率為115 200，否則會出現亂碼。
圖6-10 設置***傳輸速率
關閉這個超級終端，重新建立一個超級終端連接（115200速率），系統重新啟動后會出現：
rommon 1>
rommon 1> XMODEM -r
Do not start the sending program yet...
Invoke this application only for disaster recovery.
Do you wish to continue？ y/n [n]: y
Ready to receive file ...
此時，選擇超級終端中【傳送】→【發送文件】命令，在協議選項中選擇XMODEM或者XMODEM-1K協議，選擇IOS文件，開始傳送。
當傳輸完畢后，重新啟動路由后開始使用被恢復的IOS。此時，需要再次啟動路由器，將傳輸速度恢復到默認狀態，即在enter rate: 部分選擇0，即9 600的傳輸速度。
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