1. 路由協議分類、比較
分類::對於路由器協議這個名詞,可能很多人都已經耳熟能詳,特別目前網路發展的很快,Internet路由器協議也在不斷的完善,同時也出現了很多新功能。信息技術在各個領域的廣泛應用促使信息交換網路的迅猛發展,其中Internet是最大的受益者。
Internet網路的主要節點設備是路由器,路由器技術通過路由決定數據的轉發。轉發策略稱為路由選擇(routing),這也是路由器名稱的由來(router,轉發者)。決定轉發的辦法可以是人為指定,但人為指定工作量大,而且不能採取靈活的策略,於是動態路由器協議應運而生,通過傳播、分析、計算、挑選路由,來實現路由發現、路由選擇、路由切換和負載分擔等功能。
RIP、OSPF和BGP協議
Internet上現在大量運行的路由器協議有RIP、OSPF和BGP。RIP、OSPF是內部網關協議,適用於單個ISP的統一路由器協議的運行,由一個ISP運營的網路稱為一個自治系統(AS)。BGP是自治系統間的路由器協議,是一種外部網關協議。
RIP是推出時間最長的路由器協議,也是最簡單的路由器協議。它是「路由信息協議」的縮寫,主要傳遞路由信息(路由表)來廣播路由:每隔30秒,廣播一次路由表,維護相鄰路由器的關系,同時根據收到的路由表計算自己的路由表。RIP運行簡單,適用於小型網路,Internet上還在部分使用著RIP。
OSPF協議是「開放式最短路優先」的縮寫。「開放」是針對當時某些廠家的「私有」路由器協議而言,而正是因為協議開放性,才造成OSPF今天強大的生命力和廣泛的用途。它通過傳遞鏈路狀態(連接信息)來得到網路信息,維護一張網路有向拓撲圖,利用最小生成樹演算法(SPF演算法)得到路由表。OSPF是一種相對復雜的路由器協議。
總的來說,OSPF、RIP都是自治系統內部的路由器協議,適合於單一的ISP(自治系統)使用。一般說來,整個Internet並不適合跑單一的路由器協議,因為各ISP有自己的利益,不願意提供自身網路詳細的路由信息。為了保證各ISP利益,標准化組織制定了ISP間的路由器協議BGP。
BGP是「邊界網關協議」的縮寫,處理各ISP之間的路由傳遞。其特點是有豐富的路由策略,這是RIP、OSPF等協議無法做到的,因為它們需要全局的信息計算路由表。BGP通過ISP邊界的路由器加上一定的策略,選擇過濾路由,把RIP、OSPF、BGP等的路由發送到對方。全局范圍的、廣泛的Internet是BGP處理多個ISP間的路由的實例。BGP的出現,引起了Internet的重大變革,它把多個ISP有機的連接起來,真正成為全球范圍內的網路。帶來的副作用是Internet的路由爆炸,現在Internet網的路由大概是60000條,這還是經過「聚合」後的數字。配置BGP需要對用戶需求、網路現狀和BGP協議非常了解,還有——需要非常小心,BGP運行在相對核心的地位,一旦出錯,其造成的損失可能會很大!
為適應Internet網路一對多的多點傳送應用如天氣預報、網路會議等,出現了一種新的傳輸模式——多播(multicast)。多播適合於一到多的傳輸環境,同時也可適用多到多、多到一的情況。多播轉發主要由路由器決定,路由器通過兩種方式決定所謂的下游:決定是否有主機(用戶)的下游,通過Multicastclient(IGMP)協議;決定是否有間接用戶,即通過「下游」路由器帶的組員,由下游路由器通過多播路由器協議的報文通告,路由器決定是否往該下游轉發數據。 可以看到,第二種方式中多播路由器協議的應用是大規模網路多播轉發的關鍵。多播路由器協議應該至少能正確通告組員信息,並能形成全局統一的路由拓撲。
密集模式適用於小型網路,其假設是全網有非常「密集」的組員存在,採用廣播+剪枝的工作策略。其默認假設是向所有的下游轉發數據,當收到某下游發來的明確的剪枝信息後,才把該介面從下游列表中除去。一般說來,轉發路徑應該是以「源」為根、組員為枝葉的一棵樹。密集模式的路由器協議包括DVMRP、MOSPF和PIMDM。
稀疏模式是Internet上應用廣泛的一種情形。畢竟,針對Internet網,現在任何一次多播應用都不會有1%以上的機器需要接收。稀疏模式默認所有機器都不需要收多播包,只有明確指定需要的才予以轉發,這確實能適用於「稀疏」的考慮。現在所有稀疏模式協議的主要轉發思路是所有同類報文按相同的路徑轉發,即先發送到一個匯聚點(或稱為核),再沿以匯聚點為根的組員為枝葉的共享樹轉發。稀疏方式的路由器協議包括PIMSM和CBT。
可以毫不誇張的說,路由器協議支持著IP,支持著Internet。沒有路由器協議,Internet將是一個混亂的世界,不可能有今天這樣的方便快捷。而多播則開創了一個新的發展前景,將成為引導Internet未來的主力。
比較::路由分為靜態路由和動態路由,其相應的路由表稱為靜態路由表和動態路由表。靜態路由表由網路管理員在系統安裝時根據網路的配置情況預先設定,網路結構發生變化後由網路管理員手工修改路由表。動態路由隨網路運行情況的變化而變化,路由器根據路由協議提供的功能自動計算數據傳輸的最佳路徑,由此得到動態路由表。 根據路由演算法,動態路由協議可分為距離向量路由協議(Distance Vector Routing Protocol)和鏈路狀態路由協議(Link State Routing Protocol)。距離向量路由協議基於Bellman-Ford演算法,主要有RIP、IGRP(IGRP為Cisco公司的私有協議);鏈路狀態路由協議基於圖論中非常著名的Dijkstra演算法,即最短優先路徑(Shortest Path First,SPF)演算法,如OSPF。在距離向量路由協議中,路由器將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器;而在鏈路狀態路由協議中,路由器將鏈路狀態信息傳遞給在同一區域內的所有路由器。 根據路由器在自治系統(AS)中的位置,可將路由協議分為內部網關協議(Interior Gateway Protocol,IGP)和外部網關協議(External Gateway Protocol,EGP,也叫域間路由協議)。域間路由協議有兩種:外部網關協議(EGP)和邊界網關協議(BGP)。EGP是為一個簡單的樹型拓撲結構而設計的,在處理選路循環和設置選路策略時,具有明顯的缺點,目前已被BGP代替。 EIGRP是Cisco公司的私有協議,是一種混合協議,它既有距離向量路由協議的特點,同時又繼承了鏈路狀態路由協議的優點。各種路由協議各有特點,適合不同類型的網路。下面分別加以闡述。2 靜態路由 靜態路由表在開始選擇路由之前就被網路管理員建立,並且只能由網路管理員更改,所以只適於網路傳輸狀態比較簡單的環境。靜態路由具有以下特點: · 靜態路由無需進行路由交換,因此節省網路的帶寬、CPU的利用率和路由器的內存。 · 靜態路由具有更高的安全性。在使用靜態路由的網路中,所有要連到網路上的路由器都需在鄰接路由器上設置其相應的路由。因此,在某種程度上提高了網路的安全性。 · 有的情況下必須使用靜態路由,如DDR、使用NAT技術的網路環境。 靜態路由具有以下缺點: · 管理者必須真正理解網路的拓撲並正確配置路由。 · 網路的擴展性能差。如果要在網路上增加一個網路,管理者必須在所有路由器上加一條路由。 · 配置煩瑣,特別是當需要跨越幾台路由器通信時,其路由配置更為復雜。3 動態路由 動態路由協議分為距離向量路由協議和鏈路狀態路由協議,兩種協議各有特點,分述如下。 1. 距離向量(DV)協議 距離向量指協議使用跳數或向量來確定從一個設備到另一個設備的距離。不考慮每跳鏈路的速率。 距離向量路由協議不使用正常的鄰居關系,用兩種方法獲知拓撲的改變和路由的超時: · 當路由器不能直接從連接的路由器收到路由更新時; · 當路由器從鄰居收到一個更新,通知它網路的某個地方拓撲發生了變化。 在小型網路中(少於100個路由器,或需要更少的路由更新和計算環境),距離向量路由協議運行得相當好。當小型網路擴展到大型網路時,該演算法計算新路由的收斂速度極慢,而且在它計算的過程中,網路處於一種過渡狀態,極可能發生循環並造成暫時的擁塞。再者,當網路底層鏈路技術多種多樣,帶寬各不相同時,距離向量演算法對此視而不見。 距離向量路由協議的這種特性不僅造成了網路收斂的延時,而且消耗了帶寬。隨著路由表的增大,需要消耗更多的CPU資源,並消耗了內存。 2. 鏈路狀態(LS)路由協議 鏈路狀態路由協議沒有跳數的限制,使用「圖形理論」演算法或最短路徑優先演算法。 鏈路狀態路由協議有更短的收斂時間、支持VLSM(可變長子網掩碼)和CIDR。 鏈路狀態路由協議在直接相連的路由之間維護正常的鄰居關系。這允許路由更快收斂。鏈路狀態路由協議在會話期間通過交換Hello包(也叫鏈路狀態信息)創建對等關系,這種關系加速了路由的收斂。 不像距離向量路由協議那樣,更新時發送整個路由表。鏈路狀態路由協議只廣播更新的或改變的網路拓撲,這使得更新信息更小,節省了帶寬和CPU利用率。另外,如果網路不發生變化,更新包只在特定的時間內發出(通常為30min到2h)。 3. 鏈路狀態路由協議和距離向量路由協議的比較4 常用動態路由協議的分析4.1 RIP RIP(路由信息協議)是路由器生產商之間使用的第一個開放標准,是最廣泛的路由協議,在所有IP路由平台上都可以得到。當使用RIP時,一台Cisco路由器可以與其他廠商的路由器連接。RIP有兩個版本:RIPv1和RIPv2,它們均基於經典的距離向量路由演算法,最大跳數為15跳。 RIPv1是族類路由(Classful Routing)協議,因路由上不包括掩碼信息,所以網路上的所有設備必須使用相同的子網掩碼,不支持VLSM。RIPv2可發送子網掩碼信息,是非族類路由(Classless Routing)協議,支持VLSM。 RIP使用UDP數據包更新路由信息。路由器每隔30s更新一次路由信息,如果在180s內沒有收到相鄰路由器的回應,則認為去往該路由器的路由不可用,該路由器不可到達。如果在240s後仍未收到該路由器的應答,則把有關該路由器的路由信息從路由表中刪除。 RIP具有以下特點:· 不同廠商的路由器可以通過RIP互聯;· 配置簡單; · 適用於小型網路(小於15跳);· RIPv1不支持VLSM;· 需消耗廣域網帶寬;· 需消耗CPU、內存資源。 RIP的演算法簡單,但在路徑較多時收斂速度慢,廣播路由信息時佔用的帶寬資源較多,它適用於網路拓撲結構相對簡單且數據鏈路故障率極低的小型網路中,在大型網路中,一般不使用RIP。4.2 IGRP 內部網關路由協議(Interior Gateway Routing Protocol,IGRP)是Cisco公司20世紀80年代開發的,是一種動態的、長跨度(最大可支持255跳)的路由協議,使用度量(向量)來確定到達一個網路的最佳路由,由延時、帶寬、可靠性和負載等來計算最優路由,它在同個自治系統內具有高跨度,適合復雜的網路。Cisco IOS允許路由器管理員對IGRP的網路帶寬、延時、可靠性和負載進行權重設置,以影響度量的計算。 像RIP一樣,IGRP使用UDP發送路由表項。每個路由器每隔90s更新一次路由信息,如果270s內沒有收到某路由器的回應,則認為該路由器不可到達;如果630s內仍未收到應答,則IGRP進程將從路由表中刪除該路由。 與RIP相比,IGRP的收斂時間更長,但傳輸路由信息所需的帶寬減少,此外,IGRP的分組格式中無空白位元組,從而提高了IGRP的報文效率。但IGRP為Cisco公司專有,僅限於Cisco產品。4.3 EIGRP 隨著網路規模的擴大和用戶需求的增長,原來的IGRP已顯得力不從心,於是,Cisco公司又開發了增強的IGRP,即EIGRP。EIGRP使用與IGRP相同的路由演算法,但它集成了鏈路狀態路由協議和距離向量路由協議的長處,同時加入散播更新演算法(DUAL)。 EIGRP具有如下特點: · 快速收斂。快速收斂是因為使用了散播更新演算法,通過在路由表中備份路由而實現,也就是到達目的網路的最小開銷和次最小開銷(也叫適宜後繼,feasible successor)路由都被保存在路由表中,當最小開銷的路由不可用時,快速切換到次最小開銷路由上,從而達到快速收斂的目的。 · 減少了帶寬的消耗。EIGRP不像RIP和IGRP那樣,每隔一段時間就交換一次路由信息,它僅當某個目的網路的路由狀態改變或路由的度量發生變化時,才向鄰接的EIGRP路由器發送路由更新,因此,其更新路由所需的帶寬比RIP和EIGRP小得多——這種方式叫觸發式(triggered)。 · 增大網路規模。對於RIP,其網路最大隻能是15跳(hop),而EIGRP最大可支持255跳(hop)。 · 減少路由器CPU的利用。路由更新僅被發送到需要知道狀態改變的鄰接路由器,由於使用了增量更新,EIGRP比IGRP使用更少的CPU。 · 支持可變長子網掩碼。 · IGRP和EIGRP可自動移植。IGRP路由可自動重新分發到EIGRP中,EIGRP也可將路由自動重新分發到IGRP中。如果願意,也可以關掉路由的重分發。 · EIGRP支持三種可路由的協議(IP、IPX、AppleTalk)。 · 支持非等值路徑的負載均衡。 · 因EIGIP是Cisco公司開發的專用協議,因此,當Cisco設備和其他廠商的設備互聯時,不能使用EIGRP4.4 OSPF 開放式最短路徑優先(Open Shortest Path First,OSPF)協議是一種為IP網路開發的內部網關路由選擇協議,由IETF開發並推薦使用。OSPF協議由三個子協議組成:Hello協議、交換協議和擴散協議。其中Hello協議負責檢查鏈路是否可用,並完成指定路由器及備份指定路由器;交換協議完成「主」、「從」路由器的指定並交換各自的路由資料庫信息;擴散協議完成各路由器中路由資料庫的同步維護。 OSPF協議具有以下優點: · OSPF能夠在自己的鏈路狀態資料庫內表示整個網路,這極大地減少了收斂時間,並且支持大型異構網路的互聯,提供了一個異構網路間通過同一種協議交換網路信息的途徑,並且不容易出現錯誤的路由信息。 · OSPF支持通往相同目的的多重路徑。 · OSPF使用路由標簽區分不同的外部路由。 · OSPF支持路由驗證,只有互相通過路由驗證的路由器之間才能交換路由信息;並且可以對不同的區域定義不同的驗證方式,從而提高了網路的安全性。 · OSPF支持費用相同的多條鏈路上的負載均衡。 · OSPF是一個非族類路由協議,路由信息不受跳數的限制,減少了因分級路由帶來的子網分離問題。 · OSPF支持VLSM和非族類路由查表,有利於網路地址的有效管理。 · OSPF使用AREA對網路進行分層,減少了協議對CPU處理時間和內存的需求。4.5 BGP BGP用於連接Internet。BGPv4是一種外部的路由協議。可認為是一種高級的距離向量路由協議。 在BGP網路中,可以將一個網路分成多個自治系統。自治系統間使用eBGP廣播路由,自治系統內使用iBGP在自己的網路內廣播路由。 Internet由多個互相連接的商業網路組成。每個企業網路或ISP必須定義一個自治系統號(ASN)。這些自治系統號由IANA(Internet Assigned Numbers Authority)分配。共有65535個可用的自治系統號,其中65512~65535為私用保留。當共享路由信息時,這個號碼也允許以層的方式進行維護。 BGP使用可靠的會話管理,TCP中的179埠用於觸發Update和Keepalive信息到它的鄰居,以傳播和更新BGP路由表。 在BGP網路中,自治系統有: 1. Stub AS只有一個入口和一個出口的網路。2. 轉接AS(Transit AS)當數據從一個AS到另一個AS時,必須經過Transit AS。 如果企業網路有多個AS,則在企業網路中可設置Transit AS。 IGP和BGP最大的不同之處在於運行協議的設備之間通過的附加信息的總數不同。IGP使用的路由更新包比BGP使用的路由更新包更小(因此BGP承載更多的路由屬性)。BGP可在給定的路由上附上很多屬性。 當運行BGP的兩個路由器開始通信以交換動態路由信息時,使用TCP埠179,他們依賴於面向連接的通信(會話)。 BGP必須依靠面向連接的TCP會話以提供連接狀態。因為BGP不能使用Keepalive信息(但在普通頭上存放有Keepalive信息,以允許路由器校驗會話是否Active)。標準的Keepalive是在電路上從一個路由器送往另一個路由器的信息,而不使用TCP會話。路由器使用電路上的這些信號來校驗電路沒有錯誤或沒有發現電路。 某些情況下,需要使用BGP:· 當你需要從一個AS發送流量到另一個AS時;· 當流出網路的數據流必須手工維護時;· 當你連接兩個或多個ISP、NAP(網路訪問點)和交換點時。以下三種情況不能使用BGP· 如果你的路由器不支持BGP所需的大型路由表時;· 當Internet只有一個連接時,使用默認路由;· 當你的網路沒有足夠的帶寬來傳送所需的數據時(包括BGP路由表)。
2. 路由器是什麼它的工作原理和特點是不裝可以嗎
所謂路由就是指通過相互連接的網路把信息從源地點移動到目標地點的活動。一般來說,在路由過程中,信息至少會經過一個或多個中間節點。通常,人們會把路由和交換進行對比,這主要是因為在普通用戶看來兩者所實現的功能是完全一樣的。其實,路由和交換之間的主要區別就是交換發生在OSI參考模型的第二層(數據鏈路層),而路由發生在第三層,即網路層。這一區別決定了路由和交換在移動信息的過程中需要使用不同的控制信息,所以兩者實現各自功能的方式是不同的。 早在40多年前就已經出現了對路由技術的討論,但是直到80年代路由技術才逐漸進入商業化的應用。路由技術之所以在問世之初沒有被廣泛使用主要是因為80年代之前的網路結構都非常簡單,路由技術沒有用武之地。直到最近十幾年,大規模的互聯網路才逐漸流行起來,為路由技術的發展提供了良好的基礎和平台。 路由器是互聯網的主要節點設備。路由器通過路由決定數據的轉發。轉發策略稱為路由選擇(routing),這也是路由器名稱的由來(router,轉發者)。作為不同網路之間互相連接的樞紐,路由器系統構成了基於 TCP/IP 的國際互聯網路 Internet 的主體脈絡,也可以說,路由器構成了 Internet 的骨架。它的處理速度是網路通信的主要瓶頸之一,它的可靠性則直接影響著網路互連的質量。因此,在園區網、地區網、乃至整個 Internet 研究領域中,路由器技術始終處於核心地位,其發展歷程和方向,成為整個 Internet 研究的一個縮影。在當前我國網路基礎建設和信息建設方興未艾之際,探討路由器在互連網路中的作用、地位及其發展方向,對於國內的網路技術研究、網路建設,以及明確網路市場上對於路由器和網路互連的各種似是而非的概念,都有重要的意義。 編輯本段原理路由器(Router)是用於連接多個邏輯上分開的網路,所謂邏輯網路是代表一個單獨的網路或者一個子網。當數據從一個子網傳輸到另一個子網時,可通過路由器來完成。因此,路由器具有判斷網路地址和選擇路徑的功能,它能在多網路互聯環境中,建立靈活的連接,可用完全不同的數據分組和介質訪問方法連接各種子網,路由器只接受源 站或其他路由器的信息,屬網路層的一種互聯設備。它不關心各子網使用的硬體設備,但要求運行與網路層協議相一致的軟體。路由器分本地路由器和遠程路由器,本地路由器是用來連接網路傳輸介質的,如光纖、同軸電纜、雙絞線;遠程路由器是用來連接遠程傳輸介質,並要求相應的設備,如電話線要配數據機,無線要通過無線接收機、發射機。 路由器原理其工作原理如下: (1)工作站A將工作站B的地址12.0.0.5連同數據信息以數據幀的形式發送給路由器1。 (2)路由器1收到工作站A的數據幀後,先從包頭中取出地址12.0.0.5,並根據路徑表計算出發往工作站B的最佳路徑:R1->R2->R5->B;並將數據幀發往路由器2。 (3)路由器2重復路由器1的工作,並將數據幀轉發給路由器5。 (4)路由器5同樣取出目的地址,發現12.0.0.5就在該路由器所連接的網段上,於是將該數據幀直接交給工作站B。 (5)工作站B收到工作站A的數據幀,一次通信過程宣告結束。 事實上,路由器除了上述的路由選擇這一主要功能外,還具有網路流量控制功能。有的路由器僅支持單一協議,但大部分路由器可以支持多種協議的傳輸,即多協議路由器。由於每一種協議都有自己的規則,要在一個路由器中完成多種協議的演算法,勢必會 降低路由器的性能。因此,我們以為,支持多協議的路由器性能相對較低。用戶購買路由器時,需要根據自己的實際情況,選擇自己需要的網路協議的路由器。 近年來出現了交換路由器產品,從本質上來說它不是什麼新技術,而是為了提高通信能力,把交換機的原理組合到路由器中,使數據傳輸能力更快、更好。 編輯本段作用路由器的一個作用是連通不同的網路,另一個作用是選擇信息傳送的線路。選擇通暢快捷的近路,能大大提高通信速度,減輕網路系統通信負荷,節約網路系統資源,提高網路系統暢通率,從而讓網路系統發揮出更大的效益來。 從過濾網路流量的角度來看,路由器的作用與交換機和網橋非常相似。但是與工作在網路物理層,從物理上劃分網段的交換機不同,路由器使用專門的軟體協議從邏輯上對整個網路進行劃分。例如,一台支持IP協議的路由器可以把網路劃分成多個子網段,只有指向特殊IP地址的網路流量才可以通過路由器。對於每一個接收到的數據包,路由器都會重新計算其校驗值,並寫入新的物理地址。因此,使用路由器轉發和過濾數據的速度往往要比只查看數據包物理地址的交換機慢。但是, 路由器對於那些結構復雜的網路,使用路由器可以提高網路的整體效率。路由器的另外一個明顯優勢就是可以自動過濾網路廣播。從總體上說,在網路中添加路由器的整個安裝過程要比即插即用的交換機復雜很多。 一般說來,異種網路互聯與多個子網互聯都應採用路由器來完成。 路由器的主要工作就是為經過路由器的每個數據幀尋找一條最佳傳輸路徑,並將該數據有效地傳送到目的站點。由此可見,選擇最佳路徑的策略即路由演算法是路由器的關鍵所在。為了完成這項工作,在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關數據--路徑表(Routing Table),供路由選擇時使用。路徑表中保存著子網的標志信息、網上路由器的個數和下一個路由器的名字等內容。路徑表可以是由系統管理員固定設置好的,也可以由系統動態修改,可以由路由器自動調整,也可以由主機控制。 1.靜態路徑表 由系統管理員事先設置好固定的路徑表稱之為靜態(static)路徑表,一般是在系統安裝時就根據網路的配置情況預先設定的,它不會隨未來網路結構的改變而改變。 2.動態路徑表 動態(Dynamic)路徑表是路由器根據網路系統的運行情況而自動調整的路徑表。路由器根據路由選擇協議(Routing Protocol)提供的功能,自動學習和記憶網路運行情況,在需要時自動計算數據傳輸的最佳路徑。 編輯本段使用級別分類互聯網各種級別的網路中隨處都可見到路由器。接入網路使得家庭和小型企業可以連接到某個互聯網服務提供商;企業網中的路由器連接一個校園或企業內成千上萬的計算機;骨幹網上的路由器終端系統通常是不能直接訪問的,它們連接長距離骨幹網上的ISP和企業網路。互聯網的快速發展無論是對骨幹網、企業網還是接入網都帶來了不同的挑戰。骨幹網要求路由器能對少數鏈路進行高速路由轉發。企業級路由器不但要求埠數目多、價格低廉,而且要求配置起來簡單方便,並提供QoS。 1.接入路由器接入路由器連接家庭或ISP內的小型企業客戶。接入路由器已經開始不只是提供SLIP或PPP連接,還支持諸如PPTP和IPSec等虛擬私有網路協議。這些協議要能在每個埠上運行。諸如ADSL等技術將很快提高各家庭的可用帶寬,這將進一步增加接入路由器的負擔。由於這些趨勢,接入路由器將來會支持許多異構和高速埠,並在各個埠能夠運行多種協議,同時還要避開電話交換網。 2.企業級路由器企業或校園級路由器連接許多終端系統,其主要目標是以盡量便宜的方法實現盡可能多的端點互連,並且進一步要求支持不同的服務質量。許多現有的企業網路都是由Hub或網橋連接起來的乙太網段。盡管這些設備價格便宜、易於安裝、無需配置,但是它們不支持服務等級。相反,有路由器參與的網路能夠將機器分成多個碰撞域,並因此能夠控制一個網路的大小。此外,路由器還支持一定的服務等級,至少允許分成多個優先順序別。但是路由器的每埠造價要貴些,並且在能夠 路由器
3. 路由器的特點是什麼
作用功能
連通不同的網路
從過濾網路流量的角度來看,路由器的作用與交換機和網橋非常相似
路由器
。但是與工作在網路物理層,從物理上劃分網段的交換機不同,路由器使用專門的軟體協議從邏輯上對整個網路進行劃分。例如,一台支持IP協議的路由器可以把網路劃分成多個子網段,只有指向特殊IP地址的網路流量才可以通過路由器。對於每一個接收到的數據包,路由器都會重新計算其校驗值,並寫入新的物理地址。因此,使用路由器轉發和過濾數據的速度往往要比只查看數據包物理地址的交換機慢。但是,對於那些結構復雜的網路,使用路由器可以提高網路的整體效率。路由器的另外一個明顯優勢就是可以自動過濾網路廣播。總體上說,在網路中添加路由器的整個安裝過程要比即插即用的交換機復雜很多。
信息傳輸
有的路由器僅支持單一協議,但大部分路由器可以支持多種協議的傳輸,即多協議路由器。由於每一種協議都有自己的規則,要在一個路由器中完成多種協議的演算法,勢必會降低路由器的性能。路由器的主要工作就是為經過路由器的每個數據幀尋找一條最佳傳輸路徑,並將該數據有效地傳送到目的站點。由此可見,選擇最佳路徑的策略即路由演算法是路由器的關鍵所在。為了完成這項工作,在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關數據--路徑表(Routing Table),供路由選擇時使用。路徑表中保存著子網的標志信息、網上路由器的個數和下一個路由器的名字等內容。路徑表可以是由系統管理員固定設置好的。
靜態路由表:由系統管理員事先設置好固定的路徑表稱之為靜態(static)路徑表。
動態路由表:動態(Dynamic)路徑表是路由器根據網路系統的運行情況而自動調整的路徑表。
路由器是一種多埠設備,它可以連接不同傳輸速率並運行於各種環境的區域網和廣域網,也可以採用不同的協議。路由器屬於O S I 模型的第三層--網路層。指導從一個網段到另一個網段的數據傳輸,也能指導從一種網路向另一種網路的數據傳輸。
第一,網路互連:路由器支持各種區域網和廣域網介面,主要用於互連區域網和廣域網,實現不同網路互相通信;
第二,數據處理:提供包括分組過濾、分組轉發、優先順序、復用、加密、壓縮和防火牆等功能;
第三,網路管理:路由器提供包括路由器配置管理、性能管理、容錯管理和流量控制等功能。
所謂「路由」,是指把數據從一個地方傳送到另一個地方的行為和動作,而路由器,正是執行這種行為動作的機器,它的英文名稱為Router,是一種連接多個網路或網段的網路設備,它能將不同網路或網段之間的數據信息進行「翻譯」,以使它們能夠相互「讀懂」對方的數據,從而構成一個更大的網路。
為了完成「路由」的工作,在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關數據--路由表(Routing Table),供路由選擇時使用。路由表中保存著子網的標志信息、網上路由器的個數和下一個路由器的名字等內容。路由表可以是由系統管理員固定設置好的,也可以由系統動態修改,可以由路由器自動調整,也可以由主機控制。在路由器中涉及到兩個有關地址的名字概念,那就是:靜態路由表和動態路由表。由系統管理員事先設置好固定的路由表稱之為靜態(static)路由表,一般是在系統安裝時就根據網路的配置情況預先設定的,它不會隨未來網路結構的改變而改變。動態(Dynamic)路由表是路由器根據網路系統的運行情況而自動調整的路由表。路由器根據路由選擇協議(Routing Protocol)提供的功能,自動學習和記憶網路運行情況,在需要時自動計算數據傳輸的最佳路徑。
發展歷史
早在40多年前就已經出現了對路由技術的討論,但是直到80年代路由技術才逐漸進入商業化的應用。路由技術之所以在問世之初沒有被廣泛使用主要是因為80年代之前的網路結構都非常簡單,路由技術沒有用武之地。大規模的互聯網路才逐漸流行起來,為路由技術的發展提供了良好的基礎和平台。
隨著網路逐步走向大眾,網吧也如雨後春筍般出現在街頭小巷。但隨著數量的增加,網吧之間的競爭也越來越激烈。而通過擴大規模、降低成本來優化經營環境已經成為網吧發展的必然趨勢。以往,國內大多數網吧的主流規模是PC數目在60-100台,通過SOHO路由器連接至互聯網,其網路連接具有架構簡單、成本低的優勢。但隨著網路PC數目的增多,原來的網路接入系統經常出現網路掉線、游戲被卡、黑客攻擊、病毒泛濫等問題。面對這些,網吧業主是否考慮過網吧路由器該升級了。
限制網吧良性運營的接入瓶頸:
PC規模在60-100台的網吧網路,SOHO路由器基本可以滿足網路接入的需求。但PC數量超過100台之後,如果仍然採用SOHO路由器接入,整個網路系統就相對比較脆弱了,這主要表現在以下幾個方面:
首先是性能低。為了節省成本,SOHO路由器一般採用性能一般的CPU,內存的速度也比較慢。在具體的使用中,會出現下載速度慢,游戲會卡,這都是性能低的表現。
其次是穩定性差,容易掉線,而這是游戲玩家最忌諱的。一些SOHO路由器在用戶數少的時候,可以保持穩定的連接;但如果規模稍微有些增大,網路的穩定性就很難保證了,當網路流量增大時,便會頻繁地重新啟動。而且SOHO路由器採用普通外置電源,當電壓起伏時,SOHO路由器的供電也無法得到保障。
第三是散熱差。一般情況下,SOHO路由器體積很小,機器內沒有合理的散熱設計,而網吧通常是24小時營業,因此SOHO路由器散熱便成了問題。路由器過熱最直接的影響就是運行不穩定。
最後支持PC數量小。SOHO路由器內存容量小(一般在2M-8M),FLASH容量小(一般只有1M),支持的用戶數量有限,基本上NAT最大的進行數量在1024個以內。可以算一算,打開一個網頁,大約需要10-50個NAT進程數,所以SOHO路由器支持的PC數量小,很難進行功能擴展升級。
4. 路由協議的常用分析
路由分為靜態路由和動態路由,其相應的路由表稱為靜態路由表和動態路由表。靜態路由表由網路管理員在系統安裝時根據網路的配置情況預先設定,網路結構 發生變化後由網路管理員手工修改路由表。動態路由隨網路運行情況的變化而變化,路由器根據路由協議提供的功能自動計算數據傳輸的最佳路徑,由此得到動態路由表。
根據路由演算法,動態路由協議可分為距離向量路由協議(Distance Vector Routing Protocol)和鏈路狀態路由協議(Link State Routing Protocol)。距離向量路由協議基於Bellman-Ford演算法,主要有RIP、IGRP(IGRP為 Cisco公司的私有協議);鏈路狀態路由協議基於圖論中非常著名的Dijkstra演算法,即最短優先路徑(Shortest Path First, SPF)演算法,如OSPF。在距離向量路由協議中,路由器將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器;而在鏈路狀態路由協議中,路由器將鏈路狀態信息傳 遞給在同一區域內的所有路由器。 根據路由器在自治系統(AS)中的位置,可將路由協議分為內部網關協議 (Interior Gateway Protocol,IGP)和外部網關協議(External Gateway Protocol,EGP,也叫域 間路由協議)。域間路由協議有兩種:外部網關協議(EGP)和邊界網關協議(BGP)。EGP是為一個簡單的樹型拓撲結構而設計的,在處理選路循環和設置 選路策略時,具有明顯的缺點,已被BGP代替。
EIGRP是Cisco公司的私有協議,是一種混合協議,它既有距離向量路由協議的特點,同時又繼承了鏈路狀態路由協議的優點。各種路由協議各有特點,適合不同類型的網路。下面分別加以闡述。 靜態路由表在開始選擇路由之前就被網路管理員建立,並且只能由網路管理員更改,所以只適於網路傳輸狀態比較簡單的環境。靜態路由具有以下特點:
· 靜態路由無需進行路由交換,因此節省網路的帶寬、CPU的利用率和路由器的內存。
· 靜態路由具有更高的安全性。在使用靜態路由的網路中,所有要連到網路上的路由器都需在鄰接路由器上設置其相應的路由。因此,在某種程度上提高了網路的安全性。
· 有的情況下必須使用靜態路由,如DDR、使用NAT技術的網路環境。
靜態路由具有以下缺點:
· 管理者必須真正理解網路的拓撲並正確配置路由。
· 網路的擴展性能差。如果要在網路上增加一個網路,管理者必須在所有路由器上加一條路由。
· 配置煩瑣,特別是當需要跨越幾台路由器通信時,其路由配置更為復雜。 動態路由協議內部網關協議IGP和外部網關協議EGP。而內部網關協議IGP可以分為距離矢量路由協議和鏈路狀態路由協議,兩種協議各有特點,分述如下:
1. 距離矢量(DV)協議
距離向量指協議使用跳數或向量來確定從一個設備到另一個設備的距離。不考慮每跳鏈路的速率。
距離向量路由協議不使用正常的鄰居關系,用兩種方法獲知拓撲的改變和路由的超時:
· 當路由器不能直接從連接的路由器收到路由更新時;
· 當路由器從鄰居收到一個更新,通知它網路的某個地方拓撲發生了變化。
在小型網路中(少於100個路由器,或需要更少的路由更新和計算環境),距離向量路由協議運行得相當好。當小型網路擴展到大型網路時,該演算法計算新路 由的收斂速度極慢,而且在它計算的過程中,網路處於一種過渡狀態,極可能發生循環並造成暫時的擁塞。再者,當網路底層鏈路技術多種多樣,帶寬各不相同時, 距離向量演算法對此視而不見。
距離向量路由協議的這種特性不僅造成了網路收斂的延時,而且消耗了帶寬。隨著路由表的增大,需要消耗更多的CPU資源,並消耗了內存。
2. 鏈路狀態(LS)路由協議
鏈路狀態路由協議沒有跳數的限制,使用「圖形理論」演算法或最短路徑優先演算法。
鏈路狀態路由協議有更短的收斂時間、支持VLSM(可變長子網掩碼)和CIDR。
鏈路狀態路由協議在直接相連的路由之間維護正常的鄰居關系。這允許路由更快收斂。鏈路狀態路由協議在會話期間通過交換Hello包(也叫鏈路狀態信息)創建對等關系,這種關系加速了路由的收斂。
3.鏈路狀態路由協議和距離向量路由協議的比較
不像距離向量路由協議那樣,更新時發送整個路由表。鏈路狀態路由協議只廣播更新的或改變的網路拓撲,這使得更新信息更小,節省了帶寬和CPU利用率。另外,如果網路不發生變化,更新包只在特定的時間內發出(通常為30min到2h)。
4 常用動態路由協議的分析
4.1 RIP(國際公有,最古老的路由協議,不過有很多缺陷)
RIP(路由信息協議)是路由器生產商之間使用的第一個開放標准,是最廣泛的路由協議,在所有IP路由平台上都可以得到。當使用RIP時,一台 Cisco路由器可以與其他廠商的路由器連接。RIP有兩個版本:RIPv1和RIPv2,它們均基於經典的距離向量路由演算法,最大跳數為15跳。
RIPv1是有類路由(Classful Routing)協議,因路由上不包括掩碼信息,所以網路上的所有設備必須使用相同的子網掩碼,不支持VLSM。RIPv2可發送子網掩碼信息,是無類路由(Classless Routing)協議,支持VLSM。
RIP使用UDP數據包更新路由信息。路由器每隔30s更新一次路由信息,如果在180s內沒有收到相鄰路由器的回應,則認為去往該路由器的路由不可用,該路由器不可到達。如果在240s後仍未收到該路由器的應答,則把有關該路由器的路由信息從路由表中刪除。
RIP具有以下特點:
· 不同廠商的路由器可以通過RIP互聯;
· 配置簡單; · 適用於小型網路(小於15跳);
· RIPv1不支持VLSM;
· 需消耗廣域網帶寬;
· 需消耗CPU、內存資源。
RIP的演算法簡單,但在路徑較多時收斂速度慢,廣播路由信息時佔用的帶寬資源較多,它適用於網路拓撲結構相對簡單且數據鏈路故障率極低的小型網路中,在大型網路中,一般不使用RIP。
4.2 IGRP(已經退出歷史的舞台)
內部網關路由協議(Interior Gateway Routing Protocol,IGRP)是Cisco公司20世紀80年代開發的,是一 種動態的、長跨度(最大可支持255跳)的路由協議,使用度量(向量)來確定到達一個網路的最佳路由,由延時、帶寬、可靠性和負載等來計算最優路由,它在 同個自治系統內具有高跨度,適合復雜的網路。Cisco IOS允許路由器管理員對IGRP的網路帶寬、延時、可靠性和負載進行權重設置,以影響度量的計 算。
像RIP一樣,IGRP使用UDP發送路由表項。每個路由器每隔90s更新一次路由信息,如果270s內沒有收到某路由器的回應,則認為該路由器不可到達;如果630s內仍未收到應答,則IGRP進程將從路由表中刪除該路由。
與RIP相比,IGRP的收斂時間更長,但傳輸路由信息所需的帶寬減少,此外,IGRP的分組格式中無空白位元組,從而提高了IGRP的報文效率。但IGRP為Cisco公司專有,僅限於Cisco產品。
4.3 EIGRP(思科私有)
隨著網路規模的擴大和用戶需求的增長,原來的IGRP已顯得力不從心,於是,Cisco公司又開發了增強的IGRP,即EIGRP。EIGRP使用與IGRP相同的路由演算法,但它集成了鏈路狀態路由協議和距離向量路由協議的長處,同時加入散播更新演算法(DUAL)。
EIGRP具有如下特點:
· 快速收斂。快速收斂是因為使用了散播更新演算法,通過在路由表中備份路由而實現,也就是到達目的網路的最小開銷和次最小開銷(也叫適宜後繼, feasible successor)路由都被保存在路由表中,當最小開銷的路由不可用時,快速切換到次最小開銷路由上,從而達到快速收斂的目的。
· 減少了帶寬的消耗。EIGRP不像RIP和IGRP那樣,每隔一段時間就交換一次路由信息,它僅當某個目的網路的路由狀態改變或路由的度量發生變 化時,才向鄰接的EIGRP路由器發送路由更新,因此,其更新路由所需的帶寬比RIP和EIGRP小得多——這種方式叫觸發式(triggered)。
· 增大網路規模。對於RIP,其網路最大隻能是15跳(hop),而EIGRP最大可支持255跳(hop)。
· 減少路由器CPU的利用。路由更新僅被發送到需要知道狀態改變的鄰接路由器,由於使用了增量更新,EIGRP比IGRP使用更少的CPU。
· 支持可變長子網掩碼。
· IGRP和EIGRP可自動移植。IGRP路由可自動重新分發到EIGRP中,EIGRP也可將路由自動重新分發到IGRP中。如果願意,也可以關掉路由的重分發。
· EIGRP為模塊化設計,支持三種可路由的協議(IP、IPX、AppleTalk),更新版本支持IPv6。
· 支持非等值路徑的負載均衡。
· 因EIGIP是Cisco公司開發的專用協議,因此,當Cisco設備和其他廠商的設備互聯時,不能使用EIGRP
4.4 OSPF(國際公有)
開放式最短路徑優先(Open Shortest Path First,OSPF)協議是一種為IP網路開發的內部網關路由選擇協議,由IETF開 發並推薦使用。OSPF協議由三個子協議組成:Hello協議、交換協議和擴散協議。其中Hello協議負責檢查鏈路是否可用,並完成指定路由器及備份指 定路由器;交換協議完成「主」、「從」路由器的指定並交換各自的路由資料庫信息;擴散協議完成各路由器中路由資料庫的同步維護。
OSPF協議具有以下優點:
· OSPF能夠在自己的鏈路狀態資料庫內表示整個網路,這極大地減少了收斂時間,並且支持大型異構網路的互聯,提供了一個異構網路間通過同一種協議交換網路信息的途徑,並且不容易出現錯誤的路由信息。 · OSPF支持通往相同目的的多重路徑。
· OSPF使用路由標簽區分不同的外部路由。
· OSPF支持路由驗證,只有互相通過路由驗證的路由器之間才能交換路由信息;並且可以對不同的區域定義不同的驗證方式,從而提高了網路的安全性。
· OSPF支持費用相同的多條鏈路上的負載均衡。
· OSPF是一個無類路由協議,路由信息不受跳數的限制,減少了因分級路由帶來的子網分離問題。
· OSPF支持VLSM和無類路由查表,有利於網路地址的有效管理。
· OSPF使用AREA對網路進行分層,減少了協議對CPU處理時間和內存的需求。
4.5 BGP
BGP用於連接Internet。BGPv4是一種外部的路由協議。可認為是一種高級的距離向量路由協議。
在BGP網路中,可以將一個網路分成多個自治系統。自治系統間使用eBGP廣播路由,自治系統內使用iBGP在自己的網路內廣播路由。
Internet由多個互相連接的商業網路組成。每個企業網路或ISP必須定義一個自治系統號(ASN)。這些自治系統號由IANA (Internet Assigned Numbers Authority)分配。共有65535個可用的自治系統號,其中65512~65535為私 用保留。當共享路由信息時,這個號碼也允許以層的方式進行維護。
BGP使用可靠的會話管理,TCP中的179埠用於觸發Update和Keepalive信息到它的鄰居,以傳播和更新BGP路由表。
在BGP網路中,自治系統有: 1. Stub AS
只有一個入口和一個出口的網路。
2. 轉接AS(Transit AS)
當數據從一個AS到另一個AS時,必須經過Transit AS。
如果企業網路有多個AS,則在企業網路中可設置Transit AS。
IGP和BGP最大的不同之處在於運行協議的設備之間通過的附加信息的總數不同。IGP使用的路由更新包比BGP使用的路由更新包更小(因此BGP承載更多的路由屬性)。BGP可在給定的路由上附上很多屬性。
當運行BGP的兩個路由器開始通信以交換動態路由信息時,使用TCP埠179,他們依賴於面向連接的通信(會話)。
BGP必須依靠面向連接的TCP會話以提供連接狀態。因為BGP不能使用Keepalive信息(但在普通頭上存放有Keepalive信息,以允許 路由器校驗會話是否Active)。標準的Keepalive是在電路上從一個路由器送往另一個路由器的信息,而不使用TCP會話。路由器使用電路上的這 些信號來校驗電路沒有錯誤或沒有發現電路。 某些情況下,需要使用BGP:
· 當你需要從一個AS發送流量到另一個AS時;
· 當流出網路的數據流必須手工維護時;
· 當你連接兩個或多個ISP、NAP(網路訪問點)和交換點時。
以下三種情況不能使用BGP:
· 如果你的路由器不支持BGP所需的大型路由表時;
· 當Internet只有一個連接時,使用默認路由;
· 當你的網路沒有足夠的帶寬來傳送所需的數據時(包括BGP路由表)。
5. 如何利用路由器協議來節省網路帶寬
路由分為靜態路由和動態路由,其相應的路由表稱為靜態路由表和動態路由表。靜態路由表由網路管理員在系統安裝時根據網路的配置情況預先設定,網路結構發生變化後由網路管理員手工修改路由表。動態路由隨網路運行情況的變化而變化,路由器根據路由協議提供的功能自動計算數據傳輸的最佳路徑,由此得到動態路由表。
根據路由演算法,動態路由協議可分為距離向量路由協議(Distance Vector Routing Protocol)和鏈路狀態路由協議(Link State Routing Protocol)。距離向量路由協議基於Bellman-Ford演算法,主要有RIP、IGRP(IGRP為Cisco公司的私有協議);鏈路狀態路由協議基於圖論中非常著名的Dijkstra演算法,即最短優先路徑(Shortest Path First,SPF)演算法,如OSPF。在距離向量路由協議中,路由器將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器;而在鏈路狀態路由協議中,路由器將鏈路狀態信息傳遞給在同一區域內的所有路由器。 根據路由器在自治系統(AS)中的位置,可將路由協議分為內部網關協議(Interior Gateway Protocol,IGP)和外部網關協議(External Gateway Protocol,EGP,也叫域間路由協議)。域間路由協議有兩種:外部網關協議(EGP)和邊界網關協議(BGP)。EGP是為一個簡單的樹型拓撲結構而設計的,在處理選路循環和設置選路策略時,具有明顯的缺點,目前已被BGP代替。
EIGRP是Cisco公司的私有協議,是一種混合協議,它既有距離向量路由協議的特點,同時又繼承了鏈路狀態路由協議的優點。各種路由協議各有特點,適合不同類型的網路。下面分別加以闡述。
2 靜態路由
靜態路由表在開始選擇路由之前就被網路管理員建立,並且只能由網路管理員更改,所以只適於網路傳輸狀態比較簡單的環境。靜態路由具有以下特點:
· 靜態路由無需進行路由交換,因此節省網路的帶寬、CPU的利用率和路由器的內存。
· 靜態路由具有更高的安全性。在使用靜態路由的網路中,所有要連到網路上的路由器都需在鄰接路由器上設置其相應的路由。因此,在某種程度上提高了網路的安全性。
· 有的情況下必須使用靜態路由,如DDR、使用NAT技術的網路環境。
靜態路由具有以下缺點:
· 管理者必須真正理解網路的拓撲並正確配置路由。
· 網路的擴展性能差。如果要在網路上增加一個網路,管理者必須在所有路由器上加一條路由。
· 配置煩瑣,特別是當需要跨越幾台路由器通信時,其路由配置更為復雜。
3 動態路由
動態路由協議分為距離向量路由協議和鏈路狀態路由協議,兩種協議各有特點,分述如下。
1. 距離向量(DV)協議
距離向量指協議使用跳數或向量來確定從一個設備到另一個設備的距離。不考慮每跳鏈路的速率。
距離向量路由協議不使用正常的鄰居關系,用兩種方法獲知拓撲的改變和路由的超時:
· 當路由器不能直接從連接的路由器收到路由更新時;
· 當路由器從鄰居收到一個更新,通知它網路的某個地方拓撲發生了變化。
在小型網路中(少於100個路由器,或需要更少的路由更新和計算環境),距離向量路由協議運行得相當好。當小型網路擴展到大型網路時,該演算法計算新路由的收斂速度極慢,而且在它計算的過程中,網路處於一種過渡狀態,極可能發生循環並造成暫時的擁塞。再者,當網路底層鏈路技術多種多樣,帶寬各不相同時,距離向量演算法對此視而不見。
距離向量路由協議的這種特性不僅造成了網路收斂的延時,而且消耗了帶寬。隨著路由表的增大,需要消耗更多的CPU資源,並消耗了內存。
2. 鏈路狀態(LS)路由協議
鏈路狀態路由協議沒有跳數的限制,使用「圖形理論」演算法或最短路徑優先演算法。
鏈路狀態路由協議有更短的收斂時間、支持VLSM(可變長子網掩碼)和CIDR。
鏈路狀態路由協議在直接相連的路由之間維護正常的鄰居關系。這允許路由更快收斂。鏈路狀態路由協議在會話期間通過交換Hello包(也叫鏈路狀態信息)創建對等關系,這種關系加速了路由的收斂。
不像距離向量路由協議那樣,更新時發送整個路由表。鏈路狀態路由協議只廣播更新的或改變的網路拓撲,這使得更新信息更小,節省了帶寬和CPU利用率。另外,如果網路不發生變化,更新包只在特定的時間內發出(通常為30min到2h)。
3. 鏈路狀態路由協議和距離向量路由協議的比較
4 常用動態路由協議的分析
4.1 RIP
RIP(路由信息協議)是路由器生產商之間使用的第一個開放標准,是最廣泛的路由協議,在所有IP路由平台上都可以得到。當使用RIP時,一台Cisco路由器可以與其他廠商的路由器連接。RIP有兩個版本:RIPv1和RIPv2,它們均基於經典的距離向量路由演算法,最大跳數為15跳。
RIPv1是族類路由(Classful Routing)協議,因路由上不包括掩碼信息,所以網路上的所有設備必須使用相同的子網掩碼,不支持VLSM。RIPv2可發送子網掩碼信息,是非族類路由(Classless Routing)協議,支持VLSM。
RIP使用UDP數據包更新路由信息。路由器每隔30s更新一次路由信息,如果在180s內沒有收到相鄰路由器的回應,則認為去往該路由器的路由不可用,該路由器不可到達。如果在240s後仍未收到該路由器的應答,則把有關該路由器的路由信息從路由表中刪除。
RIP具有以下特點:
· 不同廠商的路由器可以通過RIP互聯;
· 配置簡單; · 適用於小型網路(小於15跳);
· RIPv1不支持VLSM;
· 需消耗廣域網帶寬;
· 需消耗CPU、內存資源。
6. 路由器的功能和特點
路由器是一種連接多個網路或網段的網路設備,它能將不同網路或網段之間的數據信息進行「翻譯」,以使它們能夠相互「讀」懂對方的數據,從而構成一個更大的網路。
路由器有兩大典型功能,即數據通道功能和控制功能。數據通道功能包括轉發決定、背板轉發以及輸出鏈路調度等,一般由特定的硬體來完成;控制功能一般用軟體來實現,包括與相鄰路由器之間的信息交換、系統配置、系統管理等。
多少年來,路由器的發展有起有伏。90年代中期,傳統路由器成為制約網際網路發展的瓶頸。ATM交換機取而代之,成為IP骨幹網的核心,路由器變成了配角。進入90年代末期,Internet規模進一步擴大,流量每半年翻一番,ATM網又成為瓶頸,路由器東山再起,Gbps路由交換機在1997年面世後,人們又開始以Gbps路由交換機取代ATM交換機,架構以路由器為核心的骨幹網。
2》路由器的原理與作用
路由器是一種典型的網路層設備。它是兩個區域網之間接幀傳輸數據,在OSI/RM之中被稱之為中介系統,完成網路層中繼或第三層中繼的任務。路由器負責在兩個區域網的網路層間接幀傳輸數據,轉發幀時需要改變幀中的地址。
一、原理與作用
路由器(Router)是用於連接多個邏輯上分開的網路,所謂邏輯網路是代表一個單獨的網路或者一個子網。當數據從一個子網傳輸到另一個子網時,可通過路由器來完成。因此,路由器具有判斷網路地址和選擇路徑的功能,它能在多網路互聯環境中,建立靈活的連接,可用完全不同的數據分組和介質訪問方法連接各種子網,路由器只接受源 站或其他路由器的信息,屬網路層的一種互聯設備。它不關心各子網使用的硬體設備,但要求運行與網路層協議相一致的軟體。路由器分本地路由器和遠程路由器,本地路由器是用來連接網路傳輸介質的,如光纖、同軸電纜、雙絞線;遠程路由器是用來連接遠程傳輸介質,並要求相應的設備,如電話線要配數據機,無線要通過無線接收機、發射機。
一般說來,異種網路互聯與多個子網互聯都應採用路由器來完成。
路由器的主要工作就是為經過路由器的每個數據幀尋找一條最佳傳輸路徑,並將該數據有效地傳送到目的站點。由此可見,選擇最佳路徑的策略即路由演算法是路由器的關鍵所在。為了完成這項工作,在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關數據——路徑表(Routing Table),供路由選擇;時使用。路徑表中保存著子網的標志信息、網上路由器的個數和下一個路由器的名字等內容。路徑表可以是由系統管理員固定設置好的,也可以由系統動態修改,可以由路由器自動調整,也可以由主機控制。
1.靜態路徑表
由系統管理員事先設置好固定的路徑表稱之為靜態(static)路徑表,一般是在系統安裝時就根據網路的配置情況預先設定的,它不會隨未來網路結構的改變而改變。
2.動態路徑表
動態(Dynamic)路徑表是路由器根據網路系統的運行情況而自動調整的路徑表。路由器根據路由選擇協議(Routing Protocol)提供的功能,自動學習和記憶網路運行情況,在需要時自動計算數據傳輸的最佳路徑。
二、路由器的優缺點
1.優點
適用於大規模的網路;
復雜的網路拓撲結構,負載共享和最優路徑;
能更好地處理多媒體;
安全性高;
隔離不需要的通信量;
節省區域網的頻寬;
減少主機負擔。
2.缺點
它不支持非路由協議;
安裝復雜;
價格高。
三、路由器的功能
(1)在網路間截獲發送到遠地網段的報文,起轉發的作用。
(2)選擇最合理的路由,引導通信。為了實現這一功能,路由器要按照某種路由通信協議,查找路由表,路由表中列出整個互聯網路中包含的各個節點,以及節點間的路徑情況和與它們相聯系的傳輸費用。如果到特定的節點有一條以上路徑,則基於預先確定的准則選擇最優(最經濟)的路徑。由於各種網路段和其相互連接情況可能發生變化,因此路由情況的信息需要及時更新,這是由所使用的路由信息協議規定的定時更新或者按變化情況更新來完成。網路中的每個路由器按照這一規則動態地更新它所保持的路由表,以便保持有效的路由信息。
(3)路由器在轉發報文的過程中,為了便於在網路間傳送報文,按照預定的規則把大的數據包分解成適當大小的數據包,到達目的地後再把分解的數據包包裝成原有形式。
(4)多協議的路由器可以連接使用不同通信協議的網路段,作為不同通信協議網路段通信連接的平台。
(5)路由器的主要任務是把通信引導到目的地網路,然後到達特定的節點站地址。後一個功能是通過網路地址分解完成的。例如,把網路地址部分的分配指定成網路、子網和區域的一組節點,其餘的用來指明子網中的特別站。分層定址允許路由器對有很多個節點站的網路存儲定址信息。
在廣域網范圍內的路由器按其轉發報文的性能可以分為兩種類型,即中間節點路由器和邊界路由器。盡管在不斷改進的各種路由協議中,對這兩類路由器所使用的名稱可能有很大的差別,但所發揮的作用卻是一樣的。
中間節點路由器在網路中傳輸時,提供報文的存儲和轉發。同時根據當前的路由表所保持的路由信息情況,選擇最好的路徑傳送報文。由多個互連的LAN組成的公司或企業網路一側和外界廣域網相連接的路由器,就是這個企業網路的邊界路由器。它從外部廣域網收集向本企業網路定址的信息,轉發到企業網路中有關的網路段;另一方面集中企業網路中各個LAN段向外部廣域網發送的報文,對相關的報文確定最好的傳輸路徑。
我們通過一個例子來說明路由器工作原理。
例:工作站A需要向工作站B傳送信息(並假定工作站B的IP地址為120.0.5),它們之間需要通過多個路由器的接力傳遞。
其工作原理如下:
(1)工作站A將工作站B的地址120.0.5連同數據信息以數據幀的形式發送給路由器1。
(2)路由器1收到工作站A的數據幀後,先從報頭中取出地址120.0.5,並根據路徑表計算出發往工作站B的最佳路徑:R1->R2->R5->B;並將數據幀發往路由器2。
(3)路由器2重復路由器1的工作,並將數據幀轉發給路由器5。
(4)路由器5同樣取出目的地址,發現120.0.5就在該路由器所連接的網段上,於是將該數據幀直接交給工作站B。
(5)工作站B收到工作站A的數據幀,一次通信過程宣告結束。
事實上,路由器除了上述的路由選擇這一主要功能外,還具有網路流量控制功能。有的路由器僅支持單一協議,但大部分路由器可以支持多種協議的傳輸,即多協議路由器。由於每一種協議都有自己的規則,要在一個路由器中完成多種協議的演算法,勢必會 降低路由器的性能。因此支持多協議的路由器性能相對較低。用戶購買路由器時,需要根據自己的實際情況,選擇自己需要的網路協議的路由器。
7. 路由器的作用.
對你電腦肯定是無害的,
路由器(Router)是一種用來傳遞資料封包的網路裝置,而傳遞資料封包的過程稱為路由。路由發生於七層OSI模型中的第三層。
路由通常是基於IP(Internet Protocal,即網際網路協議),但亦會出現在其他較少見的網路協定之上,例如IPX協議。
在1960年代,路由器是由普通的電腦扮演。雖然普通的電腦可以達成路由的作用,但現代的高速路由器是由專門為路由而設計的硬體組成的。這些路由器除可提高路由速度外,亦能發揮其他網路功能,如IPsec加密。
其他的一些改變也提高了路由器的可靠性,例如使用直流電而不是交流(直流電可以由數據中心的電池提供),使用固態存儲而不是磁性存儲介質來載入程序。現代大型路由器變得越來越象電話交換機,隨著使用這些技術,兩者變得越來越相似也許最終路由器將取代電話交換機,同時一些小型路由器正在成為家用電器。
第一個現代(專門,獨立的)路由器是Fuzzball Routers
一個路由器可以用來至少連接兩個網路或是移動無線網路(mobile ad-hoc network)。一種特殊類型的路由器(one-armed-router)用來在虛擬區域網(Virtual LAN)環境中傳遞數據包。一個one-armed-router上的連接的多個網路都位於同一個物理鏈路上。
將客戶連接到Internet的路由器被稱為邊緣路由器(edge router)。在其他路由器之間傳送數據的路由器被稱為核心路由器(core router)。
路由器創建並/或維護一張表,稱為「路由表」。裡面存放了到特定網路目的地的最佳路由以及相應的「路由屬性」。參見相關的路由(Routing)文章以獲得關於其如何工作的更詳細的討論。
近來,許多路由的功能被加入到了區域網交換機上,從而創造出「二/三層交換機」,可以以接近線速的速度來轉發流量。
路由器也被實現用作Internet網關,主要用在小型網路中如家庭或小型辦公室。這種設備使用的Internet連接往往是一直聯機的寬頻連接如cable modem和DSL。這些並不是真正意義上的路由器,但是它所使用的術語和「網路地址轉換」發生了混淆。
8. 無線路由器說明文600字
1970年代中期至1980年代,多功能的小型計算機充當路由器。ARPAnet(互聯網的前身)稱之為介面信息處理機。盡管多功能小型計算機可以勝任路由工作,但現代高速路由器卻由專門的高性能計算機充當,它加入了額外的硬體以便更高速地執行普通路由功能例如數據包轉發,以及特殊功能例如IPsec加密。其它的一些改變也提升了路由器的可靠性,例如使用直流電而不是交流(直流電可以由數據中心的電池提供),使用固態存儲而不是磁性存儲介質來載入程序。現代大型路由器變得越來越象電話交換機,隨著使用這些技術,兩者變得越來越相似也許最終路由器將取代電話交換機,同時一些小型路由器正在成為家用電器。將客戶連接到Internet的路由器被稱為邊緣路由器(edge router)。只負責與其它路由器之間(例如ISP的網路)傳遞數據的路由器被稱為核心路由器(core router)。一台路由器可以用來至少連接兩個網路。一種特殊類型的路由器(單臂路由器,one-armed-router)用來在虛擬區域網(Virtual LAN-VLan)環境中傳遞數據包。一個單臂路由器上連接的多個網路都位於同一個物理連接上。在無線ad-hoc網路中的每台主機自己進行路由和數據轉發,而在有線網路中通常一個廣播域就有一台路由器。近來,許多路由的功能被加入到了區域網交換機(實質是高速網橋)上,從而創造出「三層交換機」,可以以接近線速的速度來轉發流量。路由器也被當作Internet網關,主要用在小型網路中如家庭或小型辦公室。這種設備使用的Internet連接往往是一直在線的寬頻連接如線纜數據機和DSL。這種路由器連接兩個網路-WAN和LAN-並有自己的路由表。盡管在家庭應用中並不需要太多路由功能(因為只存在兩條路-WAN和LAN),但這些小型路由器仍然支持RIP。額外地,這種路由器還支持DHCP、NAT、DMZ和防火牆功能,也有一些支持內容過濾和VPN。通常這種路由器和線纜或DSL數據機協同工作,但調制解調功能也可以內建在這種路由器中。這種路由器往往同時具有阻止特定外部請求的安全特性。大型的路由器一般只能在數據中心找到。這些路由器將許多網路用大量的帶寬連接起來。根據分工的不同,這些路由器可以支持路由協議中的幾種,包括IS-IS、OSPF、IGRP、EIGRP、RIP、BGP。
9. 網卡、交換機、路由器各自的特點及作用
換機
交換機也叫交換式集線器,它通過對信息進行重新生成,並經過內部處理後轉發至指定埠,具備自動定址能力和交換作用,由於交換機根據所傳遞信息包的目的地址,將每一信息包獨立地從源埠送至目的埠,避免了和其他埠發生碰撞。廣義的交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備。
在計算機網路系統中,交換機是針對共享工作模式的弱點而推出的。集線器是採用共享工作模式的代表,如果把集線器比作一個郵遞員,那麼這個郵遞員是個不認識字的「傻瓜」——要他去送信,他不知道直接根據信件上的地址將信件送給收信人,只會拿著信分發給所有的人,然後讓接收的人根據地址信息來判斷是不是自己的!而交換機則是一個「聰明」的郵遞員——交換機擁有一條高帶寬的背部匯流排和內部交換矩陣。交換機的所有的埠都掛接在這條背部匯流排上,當控制電路收到數據包以後,處理埠會查找內存中的地址對照表以確定目的MAC(網卡的硬體地址)的NIC(網卡)掛接在哪個埠上,通過內部交換矩陣迅速將數據包傳送到目的埠。目的MAC若不存在,交換機才廣播到所有的埠,接收埠回應後交換機會「學習」新的地址,並把它添加入內部地址表中。
可見,交換機在收到某個網卡發過來的「信件」時,會根據上面的地址信息,以及自己掌握的「常住居民戶口簿」快速將信件送到收信人的手中。萬一收信人的地址不在「戶口簿」上,交換機才會像集線器一樣將信分發給所有的人,然後從中找到收信人。而找到收信人之後,交換機會立刻將這個人的信息登記到「戶口簿」上,這樣以後再為該客戶服務時,就可以迅速將信件送達了。
路由器
路由器是網路中進行網間連接的關鍵設備。作為不同網路之間互相連接的樞紐,路由器系統構成了基於 TCP/IP 的國際互連網路Internet 的主體脈絡。
路由器之所以在互連網路中處於關鍵地位,是因為它處於網路層,一方面能夠跨越不同的物理網路類型(DDN、FDDI、乙太網等等),另一方面在邏輯上將整個互連網路分割成邏輯上獨立的網路單位,使網路具有一定的邏輯結構。路由器的主要工作就是為經過路由器的每個數據幀尋找一條最佳傳輸路徑,並將該數據有效地傳送到目的站點。
路由器的基本功能是,把數據(IP 報文)傳送到正確的網路,細分則包括:1、IP 數據報的轉發,包括數據報的尋徑和傳送;2、子網隔離,抑制廣播風暴;3、維護路由表,並與其它路由器交換路由信息,這是 IP 報文轉發的基礎;4、IP 數據報的差錯處理及簡單的擁塞控制;5、實現對 IP 數據報的過濾和記帳。
路由器構成了 Internet 的骨架。它的處理速度是網路通信的主要瓶頸之一,它的可靠性則直接影響著網路互連的質量。因此Internet 研究領域中,路由器技術始終處於核心地位。
總的來說,路由器與交換機的主要區別體現在以下幾個方面:
(1)工作層次不同
最初的的交換機是工作在OSI/RM開放體系結構的數據鏈路層,也就是第二層,而路由器一開始就設計工作在OSI模型的網路層。由於交換機工作在OSI的第二層(數據鏈路層),所以它的工作原理比較簡單,而路由器工作在OSI的第三層(網路層),可以得到更多的協議信息,路由器可以做出更加智能的轉發決策。
(2)數據轉發所依據的對象不同
交換機是利用物理地址或者說MAC地址來確定轉發數據的目的地址。而路由器則是利用不同網路的ID號(即IP地址)來確定數據轉發的地址。IP地址是在軟體中實現的,描述的是設備所在的網路,有時這些第三層的地址也稱為協議地址或者網路地址。MAC地址通常是硬體自帶的,由網卡生產商來分配的,而且已經固化到了網卡中去,一般來說是不可更改的。而IP地址則通常由網路管理員或系統自動分配。
(3)傳統的交換機只能分割沖突域,不能分割廣播域;而路由器可以分割廣播域
由交換機連接的網段仍屬於同一個廣播域,廣播數據包會在交換機連接的所有網段上傳播,在某些情況下會導致通信擁擠和安全漏洞。連接到路由器上的網段會被分配成不同的廣播域,廣播數據不會穿過路由器。雖然第三層以上交換機具有VLAN功能,也可以分割廣播域,但是各子廣播域之間是不能通信交流的,它們之間的交流仍然需要路由器。
(4)路由器提供了防火牆的服務
路由器僅僅轉發特定地址的數據包,不傳送不支持路由協議的數據包傳送和未知目標網路數據包的傳送,從而可以防止廣播風暴。
交換機一般用於LAN-WAN的連接,交換機歸於網橋,是數據鏈路層的設備,有些交換機也可實現第三層的交換。 路由器用於WAN-WAN之間的連接,可以解決異性網路之間轉發分組,作用於網路層。他們只是從一條線路上接受輸入分組,然後向另一條線路轉發。這兩條線路可能分屬於不同的網路,並採用不同協議。相比較而言,路由器的功能較交換機要強大,但速度相對也慢,價格昂貴,第三層交換機既有交換機線速轉發報文能力,又有路由器良好的控制功能,因此得以廣泛應用。
路由器是,解析作用,交換機是轉發作用,簡單的說都不可以提高網速的,謝謝。都只是個連接的介質。網卡是工作在數據鏈路層的網路組件,是區域網中連接計算機和傳輸介質的介面,不僅能實現與區域網傳輸介質之間的物理連接和電信號匹配,還涉及幀的發送與接收、幀的封裝與拆封、介質訪問控制、數據的編碼與解碼以及數據緩存的功能等。無線網卡是終端無線網路的設備,是無線區域網的無線覆蓋下通過無線連接網路進行上網使用的無線終端設備。具體來說無線網卡就是使你的電腦可以利用無線來上網的一個裝置,但是有了無線網卡也還需要一個可以連接的無線網路,如果你在家裡或者所在地有無線路由器或者無線AP(AccessPoint無線接入點)的覆蓋,就可以通過無線網卡以無線的方式連接無線網路可上網。