Cisco的灵魂IOS – Simon的网络工具箱

Cisco IOS – 网络世界的基石

Cisco IOS (Internetwork Operating System) 是思科公司为其网络设备（如路由器、交换机等）开发的操作系统。它就像电脑的 Windows 或 macOS 一样，是设备的核心软件，负责管理硬件资源、提供各种网络服务，并控制设备的运行。

熟练掌握IOS的逻辑机构和使用方法是我们今后在考取Cisco系列认证中的重中之重！

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什么是OS（Operating System）操作系统

操作系统就是人类和计算机设备中间的一个“翻译官”。我们人类的大脑适合处理复杂的问题，但不适合那些相对简单，但重复度高的事件。

比如计算 698956965*56264489，相信任何一个初中生，花足够的时间（并且足够认真）都可以计算出结果，计算的方法并不复杂，但这是一个重复度超高的事情，一个不留神就可能计算错误。这类事情就适合计算机设备去做。

人类和计算机设备的“语言”是不通的，那么我们怎么告诉计算机设备去计算 698956965*56264489 呢？实际上就是借助操作系统（OS）。比如我们操作笔记本电脑，人类本质上是需要利用计算机的硬件算力，但如何让计算机听懂我们的要求呢？需要的就是介于人和硬件中间的“翻译官” – 操作系统。

操作系统可以将我们的鼠标点击、键盘的输入，转换成计算机硬件可以听懂的语言，从而高效的执行一系列任务（本质上就是计算）。Windows、Linux或者mac OS都可以做到这一点，帮助我们控制笔记本或者台式计算机。

IOS就类似于Windows，但是IOS是帮助我们控制Cisco设备的专属操作系统，比如可以控制Cisco的交换机或者路由器这些特殊的硬件。

现如今，除了传统经典的IOS以外，现在还有针对ISP服务提供商的IOS-XR系统；面向企业级，支持下一代Cisco平台，将数据层面和控制层面分开的IOS-XE系统；还有为数据中心定制的NX-OS系统。

这些操作系统现在被Cisco统称为 Networking Software System ：

首先是经典的IOS（Internetwork Operating System），IOS是一个具有自定义内核的操作系统，Cisco IOS 是全球使用最广泛的网络基础设施系统软件。

目前（2025）最新的大版本是15.x（小版本号15.9），相信在不久的将来，经典的Cisco IOS将逐步退出历史的舞台。

它是一款针对企业，构建端到端、有弹性、经济高效、基于标准的早期操作系统；
从1980年代开始到现在，IOS已经存在了很长的时间，它是一种基于monolithic kernel我们成为整体式内核的结构，这意味着它包含自己的多任务内核以及执行路由器基本功能所需的协议模块；
由于历史的局限性，IOS系统的所有模块都运行在相同的内存空间，因此如果单个进程或者模块崩溃，将导致整个系统无法响应。另一个缺点就是升级时，必须升级整个IOS，而不是单独某个模块组件，这将导致整个系统在升级期间会终端服务；
主要部署在一些较老的设备，比如Cisco7600 2900等路由器，还有Catalyst6500， 2960等交换机上

IOS-XR 是一款专注于ISP服务提供商，为ISP动态网络使用需求而设计，可以理解为IOS的升级版本。基于 QNX Neutrino 微内核 (Microkernel)，并且有了方向性，是专门面向ISP级别设备使用的系统。

IOS-XR 的设计目标是服务于运营商 (Service Provider) 和大型数据中心的核心网络。在这些环境中，对设备的可用性 (Availability) 和可靠性 (Reliability) 要求是极致的。

微内核 (QNX)，完全模块化的设计，所有进程相互隔离，可以实现运营商级的 “永不宕机” 。微内核架构带来的故障隔离和高稳定性，完美地满足了这一苛刻要求。

目前（2025）最新的大版本是25.x

IOS-XR采用灵活的模块化设计，使用更少的内存，启动速度更快，并且可以加载到核心或访问级设备当中，可以简化工程师的运营工作；
IOS-XR 还有一个能部署在虚拟化平台的XRv系统，这个系统可以借助vmware esxi或者KVM虚拟化技术，将XRv系统安装在x86硬件平台之上，这极大的提升了XR系统的部署范围，并降低了使用成本；
该系统最早配备在Cisco早期的旗舰级XR 12000路由器，还有目前市场顶尖的ASR 9000系类汇聚服务路由器，8000系列路由器，NCS 5700 5500网络融合系统路由器等设备。

IOS-XE 是IOS基于linux内核的另一个分支，更多的是面向企业级设备。作为企业有线和无线接入、汇聚、核心和广域网使用的操作系统，Cisco IOS-XE 降低了业务和网络的复杂性。

目前（2025）最新的大版本是17.x

IOS-XE 是一种全新设计的模块化操作系统，支持模型驱动的可编程性、应用托管和配置管理，从而实现自动执行日常任务；
XE 支持控制平面和数据平面分离、上述这些全新设计，旨在支持思科的下一代设备平台，尤其是Catalyst 9000 系列交换机；
使用在Cisco CBR系列，融合宽带路由器，Catalyst 8000v系列虚拟路由器，ASR1000 900系列聚合路由器，IR（Industrial routers）工业级路由器，Catalyst 9100，9800系列无线设备，还有Catalyst 9000系列企业级交换等设备之上。

最后NX-OS 它是一款强大的针对下一代数据中心和云网络的操作系统，基于高弹性的 Linux 架构，专为满足性能要求最高的云环境而设计。具有灵活性、可扩展性、可编程性，模块化和更高的性能等特点。

NX-OS 系统又分为两个子分类：

NX-OS Standalone Mode (独立运行模式)，也就是传统的分布式，每台交换机都是一个独立的管理节点，管理员对每个设备单独配置；
NX-OS ACI-Mode (ACI 是 Application Centric Infrastructure 以应用为中心的基础设施的缩写)，这是 Cisco 的软件定义网络 (SDN) 解决方案的一种，采用中心化管理所有设备，整个网络由一个名为 APIC (Application Policy Infrastructure Controller) 的中央控制器集群来统一管理。
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