詳解路由器的工作原理
很多人都知道路由器是現(xiàn)在很重要的上網(wǎng)連接設(shè)備，但可能都不太了解路由器的工作原理，下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的一些關(guān)于路由器的相關(guān)資料，供你參考。
詳解路由器的工作原理
我們知道路由器是用來連接不同網(wǎng)段或網(wǎng)絡(luò)的，在一個(gè)局域網(wǎng)中，如果不需與外界網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的話，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的各工作站都能識(shí)別其它各節(jié)點(diǎn)，完全可以通過交換機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)目的發(fā)送，根本用不上路由器來記憶局域網(wǎng)的各節(jié)點(diǎn)MAC地址。路由器識(shí)別不同網(wǎng)絡(luò)的方法是通過識(shí)別不同網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)進(jìn)行的，所以為了保證路由成功，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都必須有一個(gè)唯一的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)。路由器要識(shí)別另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，首先要識(shí)別的就是對(duì)方網(wǎng)絡(luò)的路由器IP地址的網(wǎng)絡(luò)ID，看是不是與目的節(jié)點(diǎn)地址中的網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)相一致。如果是當(dāng)然就向這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由器發(fā)送了，接收網(wǎng)絡(luò)的路由器在接收到源網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的報(bào)文后，根據(jù)報(bào)文中所包括的目的節(jié)點(diǎn)IP地址中的主機(jī)ID號(hào)來識(shí)別是發(fā)給哪一個(gè)節(jié)點(diǎn)的，然后再直接發(fā)送。
為了更清楚地說明路由器的工作原理，現(xiàn)在我們假設(shè)有這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)。假設(shè)其中一個(gè)網(wǎng)段網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)為"A"，在同一網(wǎng)段中有4臺(tái)終端設(shè)備連接在一起，這個(gè)網(wǎng)段的每個(gè)設(shè)備的IP地址分別假設(shè)為：A1、A2、A3和A4。連接在這個(gè)網(wǎng)段上的一臺(tái)路由器是用來連接其它網(wǎng)段的，路由器連接于A網(wǎng)段的那個(gè)端口IP地址為A5。同樣路由器連接另一網(wǎng)段為B網(wǎng)段，這個(gè)網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)為"B"，那連接在B網(wǎng)段的另幾臺(tái)工作站設(shè)備設(shè)的IP地址我們?cè)O(shè)為：B1、B2、B3、B4，同樣連接與B網(wǎng)段的路由器端口的IP地址我們?cè)O(shè)為B5。
在這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)存在著兩個(gè)不同的網(wǎng)段，現(xiàn)如果A網(wǎng)段中的A1用戶想發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)給B網(wǎng)段的B2用戶，有了路由器就非常簡(jiǎn)單了。
首先A1用戶把所發(fā)送的數(shù)據(jù)及發(fā)送報(bào)文準(zhǔn)備好，以數(shù)據(jù)幀的形式通過集線器或交換機(jī)廣播發(fā)給同一網(wǎng)段的所有節(jié)點(diǎn)(集線器都是采取廣播方式，而交換機(jī)因?yàn)椴荒茏R(shí)別這個(gè)地址，也采取廣播方式)，路由器在偵聽到A1發(fā)送的數(shù)據(jù)幀后，分析目的節(jié)點(diǎn)的IP地址信息(路由器在得到數(shù)據(jù)包后總是要先進(jìn)行分析)。得知不是本網(wǎng)段的，就把數(shù)據(jù)幀接收下來，進(jìn)一步根據(jù)其路由表分析得知接收節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)與B5端口的網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)相同，這時(shí)路由器的A5端口就直接把數(shù)據(jù)幀發(fā)給路由器B5端口。B5端口再根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的目的節(jié)點(diǎn)IP地址信息中的主機(jī)ID號(hào)來確定最終目的節(jié)點(diǎn)為B2，然后再發(fā)送數(shù)據(jù)到節(jié)點(diǎn)B2。這樣一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀的路由轉(zhuǎn)發(fā)過程就完成了，數(shù)據(jù)也正確、順利地到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。
當(dāng)然實(shí)際上像以上這樣的網(wǎng)絡(luò)算是非常簡(jiǎn)單的，路由器的功能還不能從根本上體現(xiàn)出來，一般一個(gè)網(wǎng)絡(luò)都會(huì)同時(shí)連接其它多個(gè)網(wǎng)段或網(wǎng)絡(luò)，就像圖2所示的一樣，A、B、C、D四個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過路由器連接在一起。
現(xiàn)在我們來看一下在如圖2所示網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下路由器又是如何發(fā)揮其路由、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)作用的。我們同樣需要假設(shè)，各網(wǎng)絡(luò)用戶的IP地址分配就不多講了，圖2已有標(biāo)注?，F(xiàn)假設(shè)網(wǎng)絡(luò)A中一個(gè)用戶A1要向C網(wǎng)絡(luò)中的C3用戶發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，信號(hào)傳遞的步驟如下：
第1步：用戶A1將目的用戶C3的地址C3，連同數(shù)據(jù)信息以數(shù)據(jù)幀的形式通過集線器或交換機(jī)以廣播的形式發(fā)送給同一網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)，當(dāng)路由器A5端口偵聽到這個(gè)地址后，分析得知所發(fā)目的節(jié)點(diǎn)不是本網(wǎng)段的，需要路由轉(zhuǎn)發(fā)，就把數(shù)據(jù)幀接收下來。
第2步：路由器A5端口接收到用戶A1的數(shù)據(jù)幀后，先從報(bào)頭中取出目的用戶C3的IP地址，并根據(jù)路由表計(jì)算出發(fā)往用戶C3的最佳路徑。因?yàn)閺姆治龅弥紺3的網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)與路由器的C5網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)相同，所以由路由器的A5端口直接發(fā)向路由器的C5端口應(yīng)是信號(hào)傳遞的最佳途經(jīng)。
第3步：路由器的C5端口再次取出目的用戶C3的IP地址，找出C3的IP地址中的主機(jī)ID號(hào)，如果在網(wǎng)絡(luò)中有交換機(jī)則可先發(fā)給交換機(jī)，由交換機(jī)根據(jù)MAC地址表找出具體的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置;如果沒有交換機(jī)設(shè)備則根據(jù)其IP地址中的主機(jī)ID直接把數(shù)據(jù)幀發(fā)送給用戶C3，這樣一個(gè)完整的數(shù)據(jù)通信轉(zhuǎn)發(fā)過程也完成了。
從上面可以看出，不管網(wǎng)絡(luò)有多么復(fù)雜，路由器其實(shí)所作的工作就是這么幾步，所以整個(gè)路由器的工作原理都差不多。當(dāng)然在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中還遠(yuǎn)比上圖2所示的要復(fù)雜許多，實(shí)際的步驟也不會(huì)像上述那么簡(jiǎn)單，但總的過程是這樣的。
路由器使用分類
互聯(lián)網(wǎng)各種級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)中隨處都可見到路由器。接入網(wǎng)絡(luò)使得家庭和小型企業(yè)可以連接到某個(gè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商;企業(yè)網(wǎng)中的路由器連接一個(gè)校園或企業(yè)內(nèi)成千上萬的計(jì)算機(jī);骨干網(wǎng)上的路由器終端系統(tǒng)通常是不能直接訪問的，它們連接長(zhǎng)距離骨干網(wǎng)上的ISP和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)的快速發(fā)展無論是對(duì)骨干網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)還是接入網(wǎng)都帶來了不同的挑戰(zhàn)。骨干網(wǎng)要求路由器能對(duì)少數(shù)鏈路進(jìn)行高速路由轉(zhuǎn)發(fā)。企業(yè)級(jí)路由器不但要求端口數(shù)目多、價(jià)格低廉，而且要求配置起來簡(jiǎn)單方便，并提供QoS，像飛魚星的企業(yè)級(jí)路由器就提供SmartQoSIII。
接入
接入路由器連接家庭或ISP內(nèi)的小型企業(yè)客戶。接入路由器已經(jīng)開始不只是提供SLIP或PPP連接。諸如ADSL等技術(shù)將很快提高各家庭的可用帶寬，這將進(jìn)一步增加接入路由器的負(fù)擔(dān)。由于這些趨勢(shì)，接入路由器將來會(huì)支持許多異構(gòu)和高速端口，并在各個(gè)端口能夠運(yùn)行多種協(xié)議，同時(shí)還要避開電話交換網(wǎng)。
企業(yè)級(jí)
企業(yè)或校園級(jí)路由器連接許多終端系統(tǒng)，其主要目標(biāo)是以盡量便宜的方法實(shí)現(xiàn)盡可能多的端點(diǎn)互連，并且進(jìn)一步要求支持不同的服務(wù)質(zhì)量。許多現(xiàn)有的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)都是由Hub或網(wǎng)橋連接起來的以太網(wǎng)段。盡管這些設(shè)備價(jià)格便宜、易于安裝、無需配置，但是它們不支持服務(wù)等級(jí)。相反，有路由器參與的網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)C(jī)器分成多個(gè)碰撞域，并因此能夠控制一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的大小。此外，路由器還支持一定的服務(wù)等級(jí)，至少允許分成多個(gè)優(yōu)先級(jí)別。但是路由器的每端口造價(jià)要貴些，并且在能夠使用之前要進(jìn)行大量的配置工作。因此，企業(yè)路由器的成敗就在于是否提供大量端口且每端口的造價(jià)很低，是否容易配置，是否支持QoS。另外‘還要求企業(yè)級(jí)路由器有效地支持廣播和組播。企業(yè)網(wǎng)絡(luò)還要處理歷史遺留的各種LAN技術(shù)，支持多種協(xié)議，包括IP、IPX和Vine。它們還要支持防火墻、包過濾以及大量的管理和安全策略以及VLAN。
骨干級(jí)
骨干級(jí)路由器實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。對(duì)它的要求是速度和可靠性，而代價(jià)則處于次要地位。
硬件可靠性可以采用電話交換網(wǎng)中使用的技術(shù)，如熱備份、雙電源、雙數(shù)據(jù)通路等來獲得。這些技術(shù)對(duì)所有骨干路由器而言差不多是標(biāo)準(zhǔn)的。骨干IP路由器的主要性能瓶頸是在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找某個(gè)路由所耗的時(shí)間。當(dāng)收到一個(gè)包時(shí)，輸入端口在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找該包的目的地址以確定其目的端口，當(dāng)包越短或者當(dāng)包要發(fā)往許多目的端口時(shí)，勢(shì)必增加路由查找的代價(jià)。因此，將一些常訪問的目的端口放到緩存中能夠提高路由查找的效率。不管是輸入緩沖還是輸出緩沖路由器，都存在路由查找的瓶頸問題。除了性能瓶頸問題，路由器的穩(wěn)定性也是一個(gè)常被忽視的問題。
太比特
在未來核心互聯(lián)網(wǎng)使用的三種主要技術(shù)中，光纖和DWDM都已經(jīng)是很成熟的并且是現(xiàn)成的。如果沒有與現(xiàn)有的光纖技術(shù)和DWDM技術(shù)提供的原始帶寬對(duì)應(yīng)的路由器，新的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將無法從根本上得到性能的改善，因此開發(fā)高性能的骨干交換/路由器(太比特路由器)已經(jīng)成為一項(xiàng)迫切的要求。太比特路由器技術(shù)還主要處于開發(fā)實(shí)驗(yàn)階段。
多WAN
雙WAN路由器具有物理上的2個(gè)WAN口作為外網(wǎng)接入，這樣內(nèi)網(wǎng)電腦就可以經(jīng)過雙WAN路由器的負(fù)載均衡功能同時(shí)使用2條外網(wǎng)接入線路，大幅提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬。當(dāng)前雙WAN路由器主要有“帶寬匯聚”和“一網(wǎng)雙線”的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，這是傳統(tǒng)單WAN路由器做不到的。
3G無線
3G無線路由器采用32位高性能工業(yè)級(jí)ARM9通信處理器，以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS為軟件支撐平臺(tái)，系統(tǒng)集成了全系列從邏輯鏈路層到應(yīng)用層通信協(xié)議，支持靜態(tài)及動(dòng)態(tài)路由、PPP server及PPP client、(包括、PPTP和IPSEC)、DHCP server及DHCP client、DDNS、防火墻、NAT、DMZ主機(jī)等功能。為用戶提供安全、高速、穩(wěn)定可靠，各種協(xié)議路由轉(zhuǎn)發(fā)的無線路由網(wǎng)絡(luò)。
隨著3G無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們?cè)絹碓较硎軣o線網(wǎng)絡(luò)給人們帶來的價(jià)值，市場(chǎng)上有多種類的3G無線路由器，其中有小黑A8 系列，小黑華為e5等。3G無線路由器在改變?nèi)藗兊纳睢?/p>
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