Cisco Internetwork 操作系统

在本文中，您将学习 Cisco Internetwork Operating System（思科互联网络操作系统）的历史、特性、优势等内容。

Cisco IOS 的起源可以追溯到计算机网络的早期。伦纳德·博萨克 (Leonard Bosack) 和桑迪·勒纳 (Sandy Lerner) 于 1984 年创立了思科系统公司，该公司在现代网络环境的形成中发挥了关键作用。最初，思科生产网络路由器以连接网络并促进网络空间的进步。这种实现是基于一个名为“软件路由”或“Cisco IOS Classic” 的基本操作系统。

思科系统公司为其网络硬件创建了名为 Cisco IOS 或 Cisco Internetwork Operating System 的操作系统。它为包括网络设备、交换机和路由器在内的众多思科产品提供了软件基础。Cisco IOS 对全球计算机网络的运行和管理至关重要。

多年来，Cisco IOS 经历了多个版本，每个版本都带来了新功能、改进和进步。为了跟上当代网络不断增长的需求，这种演进至关重要。

Cisco IOS 已经适应了所有的技术变革，例如从 IPv4 到 IPv6 的转换、语音和视频通信的整合以及尖端安全措施的采用。

CIOS 的特性

思科互联网络操作系统 (IOS) 广泛使用的功能集使其成为控制思科网络设备的灵活且强大的操作系统。

路由和交换

Cisco IOS 在交换和路由方面表现出色，这使得硬件能够决定如何转发数据包。它支持 RIP、OSPF、EIGRP 和 BGP 等多种路由协议，并提供负载均衡和动态路由更新。对于有效的 LAN 流量，交换支持 VLAN、STP (生成树协议) 和 EtherChannel。

命令行界面 (CLI)

基于文本的命令行界面 (CLI) 是配置和维护 Cisco IOS 的主要方法。网络工程师和管理员使用命令来配置、跟踪和排除网络设备故障。CLI 提供了对设备设置的包控制。

安全功能

• 网络世界的创新：Cisco IOS 是网络行业的一项关键进步。当思科在 20 世纪 80 年代初成立时，计算机网络仍处于起步阶段。思科的创始人认识到需要一个强大而灵活的操作系统来控制日益复杂的网络。
• 互联网的基础：IOS 驱动的思科路由器对互联网的增长至关重要。在 20 世纪 90 年代互联网呈指数级增长时，思科路由器支撑了万维网的主干，实现了各种网络和区域之间的数据传输。
• 早期协议采用：Cisco IOS 是网络标准（包括 TCP/IP、OSPF (开放最短路径优先) 和 BGP (边界网关协议)）的早期采用者。这些协议极大地影响了当代互联网的发展。
• 模块化和灵活性：Cisco IOS 的模块化设计允许添加新功能和协议，而无需完全重写操作系统。因此，IOS 能够随着网络需求的不断变化而发展和适应。
• Catalyst 交换机系列：在 20 世纪 90 年代中期，思科发布了 Catalyst 系列交换机以及一个专为交换设计的 Cisco IOS 版本。它对以太网网络产生了重大影响，并极大地扩展了 Cisco IOS 在局域网中的应用。
• 语音和视频集成：随着 IP 网络上语音和视频通信的普及，Cisco IOS 进行了调整以适应这些技术。统一通信和视频会议解决方案在很大程度上依赖于运行 IOS 的思科集成服务路由器 (ISR)。
• IOS-XE：思科于 2013 年推出了 IOS-XE，这是原始 IOS 架构的演进。它通过将控制平面与数据平面分离，并引入一种模块化、软件定义的 IOS 方法，提高了可扩展性和灵活性。
• 云和虚拟化：随着云计算和虚拟化的发展，思科更新了 IOS 以使其能够与云服务和虚拟环境无缝协作。值得注意的进步包括思科的虚拟路由器 (vEdge) 以及 IOS 与 AWS 和 Azure 等云服务的整合。
• 安全性：安全性始终是 Cisco IOS 的首要任务。随着时间的推移，它包含了尖端的安全功能，包括状态防火墙功能、入侵检测和防御以及强大的加密方法。
• 使用访问控制列表 (ACL) 基于源、目标和端口号过滤流量。
• 支持虚拟专用网络 (VPN)：使用 IPsec 和 SSL 进行安全的远程访问 VPN。
• 它具有入侵防御系统 (IPS) 和状态防火墙。
• 您可以使用安全外壳 (SSH) 和安全套接字层 (SSL) 来保护管理访问。
• 通过身份验证、授权和计费 (AAA) 控制用户访问。
• NAT，即网络地址转换，用于隐藏内部网络架构。
• 通过思科 TrustSec 进行基于身份的网络访问控制。

服务质量

Cisco IOS 使管理员能够为特定类型的流量分配更高的优先级，从而确保关键应用程序和服务获得适当的带宽和快速的响应时间。这对于确保语音、视频和其他实时应用程序为用户提供高质量的用户体验至关重要。

模块化设计

由于 Cisco IOS 的模块化特性，管理员可以根据需要添加或删除功能。这种模块化提高了适应不断变化的网络需求、灵活性和可扩展性的能力。

互操作性

基于 IOS 的思科设备旨在与其他供应商的硬件完美协调工作。它确保了在各种网络环境中的互操作性。

可扩展性

Cisco IOS 支持从小型办公室配置到大型企业和服务提供商网络的所有范围。必要时，它可以进行扩展以适应更多的设备和更高的流量。

高可用性

Cisco IOS 具有 HSRP (热备用路由器协议)、VRRP (虚拟路由器冗余协议) 和 GLBP (网关负载均衡协议) 等功能，可确保网络正常运行时间和冗余。在设备或链路发生故障时，这些协议允许自动故障转移。

定期更新和支持

思科会定期发布 IOS 的更新和补丁，以提供新功能、提高性能、修复安全漏洞并保持与不断发展的网络标准的兼容性。对于网络管理者来说，思科的支持和文档资源非常丰富且至关重要。

自动化和可编程性

IOS-XE 和其他较新版本的 Cisco IOS 非常重视自动化和可编程性。它们通过支持 REST API 和 NETCONF/YANG 等 API 来提供网络自动化和编排。

云集成

Cisco IOS 与云服务整合的能力简化了网络功能的云环境扩展，这对于越来越多的企业使用云服务至关重要。

虚拟化

Cisco IOS 支持的虚拟化技术之一是虚拟路由转发 (VRF) 实例，它允许多个虚拟网络在单个物理设备上共存。这对于在多租户环境中分离流量很有帮助。

多播路由

Cisco IOS 提供了强大的多播路由功能，能够有效地在网络上传输多播流量。它支持 IGMP (Internet Group Management Protocol) 和 PIM (Protocol Independent Multicast) 等协议。

IPV6 支持

为了与下一代互联网兼容，Cisco IOS 现在完全支持 IPv6 地址、路由和服务。

高性能路由引擎

思科设备通常配备高性能路由引擎，例如专门的应用专用集成电路 (ASIC)，能够实现快速的数据包转发和深度数据包检测。

动态主机配置协议

通过在 Cisco IOS 中包含 DHCP 服务器和中继代理功能，可以简化网络内 IP 地址的分配和管理。

数据包捕获和分析

Cisco IOS 通过嵌入式数据包捕获 (EPC) 等技术和数据包嗅探功能提供数据包捕获和分析，这有助于解决网络问题。

高可靠性和正常运行时间

基于 IOS 的思科设备以其可靠性和正常运行时间而闻名。对于关键任务应用程序，高可用性 (HA) 协议、热备用设置和冗余硬件解决方案等功能可确保网络连续性。

云管理

云管理网络解决方案 Cisco Meraki 使用精简版的 IOS。通过基于云的仪表板，它提供对网络设备的集中控制和监控。

与思科服务的集成

Cisco IOS 与 Cisco DNA (数字网络架构) 和 Cisco SD-WAN (软件定义广域网) 等多项思科服务连接，以实现尖端的网络解决方案和服务。

无线局域网集成

思科的无线局域网控制器和接入点与 Cisco IOS 集成，以提供对无线网络的无缝管理和控制。

分段路由

在 IOS 上运行的一些思科平台具有分段路由 (SR)，为大型网络中的流量工程和路径控制提供了可扩展且灵活的解决方案。

定制和脚本编写

Cisco IOS 对使用 EEM (嵌入式事件管理器) 和 TCL (工具命令语言) 等语言进行脚本编写和自动化的支持，使得自定义操作和事件驱动的自动化成为可能。

语音网关集成

运行 IOS 的思科语音网关促进了传统电话系统 (TDM) 与基于 IP 的 VoIP 网络集成，从而实现了跨各种语音技术的无缝通信。

分层 QoS

为了提供有效的流量管理，Cisco IOS 支持分层服务质量 (QoS) 策略，使管理员能够从核心到边缘在各种网络级别应用 QoS 设置。

易于管理

Cisco IOS 的命令行界面 (CLI) 使网络设备的配置和管理变得简单高效。通过图形管理工具和网络管理协议，设备的控制和监控也变得更加容易。

统一访问控制

由于思科身份服务引擎 (ISE) 与 IOS 的统一访问控制和策略执行集成，只有授权人员和设备才能访问网络。

这些尖端功能表明，Cisco IOS 在处理具有挑战性的网络环境方面具有广泛的能力，这使其成为具有不同网络需求的企业的一种灵活选择。思科不断创新和改进 IOS，以跟上网络行业不断变化的需求。

思科互联网络操作系统 (CIOS) 的优势

CIOS 的几项优势如下：

多样的硬件支持

Cisco IOS 旨在支持各种硬件平台，包括用于小型办公室的紧凑型路由器、用于数据中心和服务提供商的高容量路由器和交换机。由于硬件种类繁多，企业可以选择最适合其独特需求的设备。

Cisco IOS 变体

思科提供多种针对特定设备类型设计的 IOS 版本。相比之下，高端路由器使用 Cisco IOS XR，而当前的路由器和交换机使用 Cisco IOS XE。选择适合您系统的软件时，比较这些变体至关重要。

嵌入式服务和模块

一些运行 IOS 的思科设备提供嵌入式服务或附加模块，例如集成语音网关、应用程序加速模块或 WAN 优化模块。这些模块增强了设备的功能，无需额外的设备。

许可模式

Cisco IOS 通常使用许可模式，这些模式决定了特定设备上可用的功能。组织应仔细评估其许可要求，以确保能够访问其所需的功能。

社区和资源

有一个庞大的思科用户社区，以及许多在线论坛、小组和资源，网络管理员和工程师可以在其中交流专业知识并处理与 Cisco IOS 相关的问题。

第三方软件集成

组织可以通过与第三方软件应用程序和解决方案合作并进行集成，来提高其网络管理、安全和监控能力。

遥测和分析

Cisco IOS 支持遥测和分析功能，可以实时监控网络性能和运行状况。可以收集和分析遥测数据，以主动识别问题并改进网络运营。

意图驱动的网络

思科积极参与意图驱动的网络 (IBN) 的开发。通过将高级意图转换为自动化网络配置，这种类型的网络管理旨在提高网络对业务需求的响应能力。例如，Cisco DNA Centre 是一个基于控制器的平台，它根据 IBN 原则管理网络。

多域集成

通过统一的策略，组织可以管理和保护跨越本地数据中心、云环境和远程办公室的网络，因为 Cisco IOS 旨在促进多域集成。

高级威胁检测

Cisco IOS 与思科的高级恶意软件防护 (AMP) 和 Threat Grid 技术进行交互，以提供高级威胁检测和分析。它使组织能够识别和抵御不断变化的网络安全威胁。

数据中心集成

Cisco IOS 在数据中心网络中使用，支持虚拟设备上下文 (VDC) 功能，该功能允许将物理资源划分为多个虚拟设备以实现高效的资源利用。

零信任安全框架

思科的 IOS 基于系统现在包含了零信任安全框架。思科对零信任的实施强调“永远不要信任，始终验证”的原则，并结合了基于身份的访问控制、持续监控和自适应安全策略。

数据包追踪器和网络模拟器

思科提供了 Packet Tracer 和网络模拟器等工具，使用户能够在虚拟环境中练习和试验 Cisco IOS 配置，这对于学习和测试网络设置非常有用。

5G 网络切片

Cisco IOS 正在针对 5G 网络中的网络切片进行调整。通过在单个物理基础设施中创建多个虚拟网络来实现网络切片，使服务提供商能够满足不同的用例，例如增强型移动宽带、物联网或低延迟应用程序。

全球触达

思科拥有全球业务，世界各地的企业都在使用其产品和服务。这种全球覆盖形成了一个庞大的用户和专家社区，促进了信息共享和合作。

网络自动化生态系统

为了简化网络管理并加速数字化转型，思科创建了一个全面的自动化工具和解决方案生态系统，包括 Cisco DNA Centre 和 Cisco SD-WAN。

DevOps 和 NetDevOps

思科提倡 DevOps 和 NetDevOps 实践，以促进开发与网络运维的融合，从而实现网络管理的自动化和简化。

请记住，Cisco IOS 不仅仅是一个操作系统。它是思科在网络领域主导地位的象征，对于负责规划、实施和维护支持我们世界日益增长的互联互通的网络的人员来说，它是一个重要的资源。思科提供各种各样的硬件和软件，可满足从小型企业到大型企业和运营商的各种网络需求。对于寻求可靠网络解决方案的组织来说，研究思科的生态系统并了解 Cisco IOS 在整个网络行业中的地位将会很有帮助。

CIOS 的缺点

CIOS 的几项缺点如下：

硬件和许可成本

思科硬件（如路由器和交换机）的成本可能各不相同，尤其是高端型号。由于某些高级功能的许可费用，采用 Cisco IOS 的成本也可能增加。

陡峭的学习曲线

对于刚接触网络的人来说，使用 IOS CLI 配置和管理思科设备可能很困难。

小型网络的复杂性

对于需求很少的小型网络，Cisco IOS 可能显得过于复杂且功能丰富，导致不必要的复杂性和开销。

开源和社区支持有限

尽管有大量的思科专家社区，但 Cisco IOS 不是开源的，与开源解决方案相比，资源和社区驱动的支持通常不容易获得。

定期维护和更新

Cisco IOS 设备维护需要定期应用更新和补丁，以修复安全漏洞并确保与不断发展的标准兼容。如果未执行此操作，可能会引入安全风险。

与非思科环境的集成

虽然 Cisco IOS 设计用于与思科设备无缝集成，但与非思科环境的集成可能需要更多的工作，甚至需要使用互操作性标准和协议。

专有协议

思科拥有自己的专有网络技术和协议（如 EIGRP）。这些在以思科为中心的环境中可能运行良好，但在没有额外配置的情况下，它们可能与非思科设备不兼容。

缺乏冗余

对于预算紧张的小型组织，可能难以部署 Cisco IOS 提供的冗余和高可用性功能，这可能会增加网络中断的风险。

版本兼容性

在现有网络中更新或包含新设备时，确保 Cisco IOS 版本之间的兼容性可能至关重要。需要仔细的规划才能维持一致的环境。

注意：Cisco IOS 不仅仅是一个操作系统。它是思科在网络领域主导地位的象征，对于负责规划、实施和维护支持我们世界日益增长的互联互通的网络的人员来说，它是一个重要的资源。

结论

总而言之，思科互联网络操作系统 (CIOS) 是网络行业创新、可靠性和多功能性的基石。本文的全面介绍涵盖了 Cisco IOS 的各个方面，强调了它在计算机网络世界中的重要性。

Cisco IOS 提供了广泛的功能，可确保数据安全性和完整性，从强大的路由和交换功能到尖端的安全措施。其可扩展性和适应性使其能够适应各种复杂程度的网络，而其云服务集成和对自动化的承诺使其始终处于技术前沿。

本文还讨论了 Cisco IOS 的一些缺点和挑战，强调了正确规划、资源管理和经验对于充分发挥其优势的重要性。

随着云计算、软件定义网络 (SDN) 和自动化等技术的进步，Cisco IOS 已经随着市场趋势而不断发展。其持续的创新承诺确保它将始终是全球企业的可靠选择。