路由器的網(wǎng)絡(luò)連接基礎(chǔ)知識(shí)
路由器使用很普遍,不少用戶對(duì)路由器不太了解,本文為大家?guī)?lái)路由器相關(guān)知識(shí),一起來(lái)學(xué)習(xí)啦,希望能幫助你提升自身知識(shí)水平。
路由器是一種連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,它能將不同網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行“翻譯”,以使它們能夠相互“讀”懂對(duì)方的數(shù)據(jù),從而構(gòu)成一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)。
路由器有兩大典型功能,即數(shù)據(jù)通道功能和控制功能。數(shù)據(jù)通道功能包括轉(zhuǎn)發(fā)決定、背板轉(zhuǎn)發(fā)以及輸出鏈路調(diào)度等,一般由特定的硬件來(lái)完成;控制功能一般用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),包括與相鄰路由器之間的信息交換、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)管理等。
多少年來(lái),路由器的發(fā)展有起有伏。90年代中期,傳統(tǒng)路由器成為制約因特網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。ATM交換機(jī)取而代之,成為IP骨干網(wǎng)的核心,路由器變成了配角。進(jìn)入90年代末期,Internet規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大,流量每半年翻一番,ATM網(wǎng)又成為瓶頸,路由器東山再起,Gbps路由交換機(jī)在1997年面世后,人們又開(kāi)始以Gbps路由交換機(jī)取代ATM交換機(jī),架構(gòu)以路由器為核心的骨干網(wǎng)。
路由器原理及路由協(xié)議
本文通過(guò)闡述TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中路由器的基本工作原理,介紹了IP路由器的幾大功能,給出了靜態(tài)路由協(xié)議和動(dòng)態(tài)路由協(xié)議,以及內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議的概念,同時(shí)簡(jiǎn)要介紹了目前最常見(jiàn)的RIP、OSPF、BGP和BGP-4這幾種路由協(xié)議,然后描述了路由算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)和種類(lèi),著重介紹了鏈路狀態(tài)法和距離向量法。在文章的最后,扼要講述了新一代路由器的特征。
近十年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,大型互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(如Internet)的迅猛發(fā)展,路由技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中已逐漸成為關(guān)鍵部分,路由器也隨之成為最重要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。用戶的需求推動(dòng)著路由技術(shù)的發(fā)展和路由器的普及,人們已經(jīng)不滿足于僅在本地網(wǎng)絡(luò)上共享信息,而希望最大限度地利用全球各個(gè)地區(qū)、各種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)資源。而在目前的情況下,任何一個(gè)有一定規(guī)模的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(如企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)、智能大廈等),無(wú)論采用的是快速以大網(wǎng)技術(shù)、FDDI技術(shù),還是ATM技術(shù),都離不開(kāi)路由器,否則就無(wú)法正常運(yùn)作和管理。
網(wǎng)絡(luò)互連
把自己的網(wǎng)絡(luò)同其它的網(wǎng)絡(luò)互連起來(lái),從網(wǎng)絡(luò)中獲取更多的信息和向網(wǎng)絡(luò)發(fā)布自己的消息,是網(wǎng)絡(luò)互連的最主要的動(dòng)力。網(wǎng)絡(luò)的互連有多種方式,其中使用最多的是網(wǎng)橋互連和路由器互連。
網(wǎng)橋互連的網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)橋工作在OSI模型中的第二層,即鏈路層。完成數(shù)據(jù)幀(frame)的轉(zhuǎn)發(fā),主要目的是在連接的網(wǎng)絡(luò)間提供透明的通信。網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)是依據(jù)數(shù)據(jù)幀中的源地址和目的地址來(lái)判斷一個(gè)幀是否應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)發(fā)到哪個(gè)端口。幀中的地址稱為“MAC”地址或“硬件”地址,一般就是網(wǎng)卡所帶的地址。
網(wǎng)橋的作用是把兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連起來(lái),提供透明的通信。網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備看不到網(wǎng)橋的存在,設(shè)備之間的通信就如同在一個(gè)網(wǎng)上一樣方便。由于網(wǎng)橋是在數(shù)據(jù)幀上進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的,因此只能連接相同或相似的網(wǎng)絡(luò)(相同或相似結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)幀),如以太網(wǎng)之間、以太網(wǎng)與令牌環(huán)(token ring)之間的互連,對(duì)于不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)(數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)不同),如以太網(wǎng)與X.25之間,網(wǎng)橋就無(wú)能為力了。
網(wǎng)橋擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模,提高了網(wǎng)絡(luò)的性能,給網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用帶來(lái)了方便,在以前的網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)橋的應(yīng)用較為廣泛。但網(wǎng)橋互連也帶來(lái)了不少問(wèn)題:一個(gè)是廣播風(fēng)暴,網(wǎng)橋不阻擋網(wǎng)絡(luò)中廣播消息,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較大時(shí)(幾個(gè)網(wǎng)橋,多個(gè)以太網(wǎng)段),有可能引起廣播風(fēng)暴(broadcasting storm),導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)全被廣播信息充滿,直至完全癱瘓。第二個(gè)問(wèn)題是,當(dāng)與外部網(wǎng)絡(luò)互連時(shí),網(wǎng)橋會(huì)把內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)合二為一,成為一個(gè)網(wǎng),雙方都自動(dòng)向?qū)Ψ酵耆_(kāi)放自己的網(wǎng)絡(luò)資源。這種互連方式在與外部網(wǎng)絡(luò)互連時(shí)顯然是難以接受的。問(wèn)題的主要根源是網(wǎng)橋只是最大限度地把網(wǎng)絡(luò)溝通,而不管傳送的信息是什么。
路由器互連網(wǎng)絡(luò)
路由器互連與網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議有關(guān),我們討論限于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的情況。
路由器工作在OSI模型中的第三層,即網(wǎng)絡(luò)層。路由器利用網(wǎng)絡(luò)層定義的“邏輯”上的網(wǎng)絡(luò)地址(即IP地址)來(lái)區(qū)別不同的網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連和隔離,保持各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立性。路由器不轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息,而把廣播消息限制在各自的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。發(fā)送到其他網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)茵先被送到路由器,再由路由器轉(zhuǎn)發(fā)出去。
IP路由器只轉(zhuǎn)發(fā)IP分組,把其余的部分擋在網(wǎng)內(nèi)(包括廣播),從而保持各個(gè)網(wǎng)絡(luò)具有相對(duì)的獨(dú)立性,這樣可以組成具有許多網(wǎng)絡(luò)(子網(wǎng))互連的大型的網(wǎng)絡(luò)。由于是在網(wǎng)絡(luò)層的互連,路由器可方便地連接不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò),只要網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)行的是IP協(xié)議,通過(guò)路由器就可互連起來(lái)。
網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備用它們的網(wǎng)絡(luò)地址(TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中為IP地址)互相通信。IP地址是與硬件地址無(wú)關(guān)的“邏輯”地址。路由器只根據(jù)IP地址來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。IP地址的結(jié)構(gòu)有兩部分,一部分定義網(wǎng)絡(luò)號(hào),另一部分定義網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)號(hào)。目前,在Internet網(wǎng)絡(luò)中采用子網(wǎng)掩碼來(lái)確定IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。子網(wǎng)掩碼與IP地址一樣也是32bit,并且兩者是一一對(duì)應(yīng)的,并規(guī)定,子網(wǎng)掩碼中數(shù)字為“1”所對(duì)應(yīng)的IP地址中的部分為網(wǎng)絡(luò)號(hào),為“0”所對(duì)應(yīng)的則