1. 路由协议分类、比较
分类::对于路由器协议这个名词,可能很多人都已经耳熟能详,特别目前网络发展的很快,Internet路由器协议也在不断的完善,同时也出现了很多新功能。信息技术在各个领域的广泛应用促使信息交换网络的迅猛发展,其中Internet是最大的受益者。
Internet网络的主要节点设备是路由器,路由器技术通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择(routing),这也是路由器名称的由来(router,转发者)。决定转发的办法可以是人为指定,但人为指定工作量大,而且不能采取灵活的策略,于是动态路由器协议应运而生,通过传播、分析、计算、挑选路由,来实现路由发现、路由选择、路由切换和负载分担等功能。
RIP、OSPF和BGP协议
Internet上现在大量运行的路由器协议有RIP、OSPF和BGP。RIP、OSPF是内部网关协议,适用于单个ISP的统一路由器协议的运行,由一个ISP运营的网络称为一个自治系统(AS)。BGP是自治系统间的路由器协议,是一种外部网关协议。
RIP是推出时间最长的路由器协议,也是最简单的路由器协议。它是“路由信息协议”的缩写,主要传递路由信息(路由表)来广播路由:每隔30秒,广播一次路由表,维护相邻路由器的关系,同时根据收到的路由表计算自己的路由表。RIP运行简单,适用于小型网络,Internet上还在部分使用着RIP。
OSPF协议是“开放式最短路优先”的缩写。“开放”是针对当时某些厂家的“私有”路由器协议而言,而正是因为协议开放性,才造成OSPF今天强大的生命力和广泛的用途。它通过传递链路状态(连接信息)来得到网络信息,维护一张网络有向拓扑图,利用最小生成树算法(SPF算法)得到路由表。OSPF是一种相对复杂的路由器协议。
总的来说,OSPF、RIP都是自治系统内部的路由器协议,适合于单一的ISP(自治系统)使用。一般说来,整个Internet并不适合跑单一的路由器协议,因为各ISP有自己的利益,不愿意提供自身网络详细的路由信息。为了保证各ISP利益,标准化组织制定了ISP间的路由器协议BGP。
BGP是“边界网关协议”的缩写,处理各ISP之间的路由传递。其特点是有丰富的路由策略,这是RIP、OSPF等协议无法做到的,因为它们需要全局的信息计算路由表。BGP通过ISP边界的路由器加上一定的策略,选择过滤路由,把RIP、OSPF、BGP等的路由发送到对方。全局范围的、广泛的Internet是BGP处理多个ISP间的路由的实例。BGP的出现,引起了Internet的重大变革,它把多个ISP有机的连接起来,真正成为全球范围内的网络。带来的副作用是Internet的路由爆炸,现在Internet网的路由大概是60000条,这还是经过“聚合”后的数字。配置BGP需要对用户需求、网络现状和BGP协议非常了解,还有——需要非常小心,BGP运行在相对核心的地位,一旦出错,其造成的损失可能会很大!
为适应Internet网络一对多的多点传送应用如天气预报、网络会议等,出现了一种新的传输模式——多播(multicast)。多播适合于一到多的传输环境,同时也可适用多到多、多到一的情况。多播转发主要由路由器决定,路由器通过两种方式决定所谓的下游:决定是否有主机(用户)的下游,通过Multicastclient(IGMP)协议;决定是否有间接用户,即通过“下游”路由器带的组员,由下游路由器通过多播路由器协议的报文通告,路由器决定是否往该下游转发数据。 可以看到,第二种方式中多播路由器协议的应用是大规模网络多播转发的关键。多播路由器协议应该至少能正确通告组员信息,并能形成全局统一的路由拓扑。
密集模式适用于小型网络,其假设是全网有非常“密集”的组员存在,采用广播+剪枝的工作策略。其默认假设是向所有的下游转发数据,当收到某下游发来的明确的剪枝信息后,才把该接口从下游列表中除去。一般说来,转发路径应该是以“源”为根、组员为枝叶的一棵树。密集模式的路由器协议包括DVMRP、MOSPF和PIMDM。
稀疏模式是Internet上应用广泛的一种情形。毕竟,针对Internet网,现在任何一次多播应用都不会有1%以上的机器需要接收。稀疏模式默认所有机器都不需要收多播包,只有明确指定需要的才予以转发,这确实能适用于“稀疏”的考虑。现在所有稀疏模式协议的主要转发思路是所有同类报文按相同的路径转发,即先发送到一个汇聚点(或称为核),再沿以汇聚点为根的组员为枝叶的共享树转发。稀疏方式的路由器协议包括PIMSM和CBT。
可以毫不夸张的说,路由器协议支持着IP,支持着Internet。没有路由器协议,Internet将是一个混乱的世界,不可能有今天这样的方便快捷。而多播则开创了一个新的发展前景,将成为引导Internet未来的主力。
比较::路由分为静态路由和动态路由,其相应的路由表称为静态路由表和动态路由表。静态路由表由网络管理员在系统安装时根据网络的配置情况预先设定,网络结构发生变化后由网络管理员手工修改路由表。动态路由随网络运行情况的变化而变化,路由器根据路由协议提供的功能自动计算数据传输的最佳路径,由此得到动态路由表。 根据路由算法,动态路由协议可分为距离向量路由协议(Distance Vector Routing Protocol)和链路状态路由协议(Link State Routing Protocol)。距离向量路由协议基于Bellman-Ford算法,主要有RIP、IGRP(IGRP为Cisco公司的私有协议);链路状态路由协议基于图论中非常着名的Dijkstra算法,即最短优先路径(Shortest Path First,SPF)算法,如OSPF。在距离向量路由协议中,路由器将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器;而在链路状态路由协议中,路由器将链路状态信息传递给在同一区域内的所有路由器。 根据路由器在自治系统(AS)中的位置,可将路由协议分为内部网关协议(Interior Gateway Protocol,IGP)和外部网关协议(External Gateway Protocol,EGP,也叫域间路由协议)。域间路由协议有两种:外部网关协议(EGP)和边界网关协议(BGP)。EGP是为一个简单的树型拓扑结构而设计的,在处理选路循环和设置选路策略时,具有明显的缺点,目前已被BGP代替。 EIGRP是Cisco公司的私有协议,是一种混合协议,它既有距离向量路由协议的特点,同时又继承了链路状态路由协议的优点。各种路由协议各有特点,适合不同类型的网络。下面分别加以阐述。2 静态路由 静态路由表在开始选择路由之前就被网络管理员建立,并且只能由网络管理员更改,所以只适于网络传输状态比较简单的环境。静态路由具有以下特点: · 静态路由无需进行路由交换,因此节省网络的带宽、CPU的利用率和路由器的内存。 · 静态路由具有更高的安全性。在使用静态路由的网络中,所有要连到网络上的路由器都需在邻接路由器上设置其相应的路由。因此,在某种程度上提高了网络的安全性。 · 有的情况下必须使用静态路由,如DDR、使用NAT技术的网络环境。 静态路由具有以下缺点: · 管理者必须真正理解网络的拓扑并正确配置路由。 · 网络的扩展性能差。如果要在网络上增加一个网络,管理者必须在所有路由器上加一条路由。 · 配置烦琐,特别是当需要跨越几台路由器通信时,其路由配置更为复杂。3 动态路由 动态路由协议分为距离向量路由协议和链路状态路由协议,两种协议各有特点,分述如下。 1. 距离向量(DV)协议 距离向量指协议使用跳数或向量来确定从一个设备到另一个设备的距离。不考虑每跳链路的速率。 距离向量路由协议不使用正常的邻居关系,用两种方法获知拓扑的改变和路由的超时: · 当路由器不能直接从连接的路由器收到路由更新时; · 当路由器从邻居收到一个更新,通知它网络的某个地方拓扑发生了变化。 在小型网络中(少于100个路由器,或需要更少的路由更新和计算环境),距离向量路由协议运行得相当好。当小型网络扩展到大型网络时,该算法计算新路由的收敛速度极慢,而且在它计算的过程中,网络处于一种过渡状态,极可能发生循环并造成暂时的拥塞。再者,当网络底层链路技术多种多样,带宽各不相同时,距离向量算法对此视而不见。 距离向量路由协议的这种特性不仅造成了网络收敛的延时,而且消耗了带宽。随着路由表的增大,需要消耗更多的CPU资源,并消耗了内存。 2. 链路状态(LS)路由协议 链路状态路由协议没有跳数的限制,使用“图形理论”算法或最短路径优先算法。 链路状态路由协议有更短的收敛时间、支持VLSM(可变长子网掩码)和CIDR。 链路状态路由协议在直接相连的路由之间维护正常的邻居关系。这允许路由更快收敛。链路状态路由协议在会话期间通过交换Hello包(也叫链路状态信息)创建对等关系,这种关系加速了路由的收敛。 不像距离向量路由协议那样,更新时发送整个路由表。链路状态路由协议只广播更新的或改变的网络拓扑,这使得更新信息更小,节省了带宽和CPU利用率。另外,如果网络不发生变化,更新包只在特定的时间内发出(通常为30min到2h)。 3. 链路状态路由协议和距离向量路由协议的比较4 常用动态路由协议的分析4.1 RIP RIP(路由信息协议)是路由器生产商之间使用的第一个开放标准,是最广泛的路由协议,在所有IP路由平台上都可以得到。当使用RIP时,一台Cisco路由器可以与其他厂商的路由器连接。RIP有两个版本:RIPv1和RIPv2,它们均基于经典的距离向量路由算法,最大跳数为15跳。 RIPv1是族类路由(Classful Routing)协议,因路由上不包括掩码信息,所以网络上的所有设备必须使用相同的子网掩码,不支持VLSM。RIPv2可发送子网掩码信息,是非族类路由(Classless Routing)协议,支持VLSM。 RIP使用UDP数据包更新路由信息。路由器每隔30s更新一次路由信息,如果在180s内没有收到相邻路由器的回应,则认为去往该路由器的路由不可用,该路由器不可到达。如果在240s后仍未收到该路由器的应答,则把有关该路由器的路由信息从路由表中删除。 RIP具有以下特点:· 不同厂商的路由器可以通过RIP互联;· 配置简单; · 适用于小型网络(小于15跳);· RIPv1不支持VLSM;· 需消耗广域网带宽;· 需消耗CPU、内存资源。 RIP的算法简单,但在路径较多时收敛速度慢,广播路由信息时占用的带宽资源较多,它适用于网络拓扑结构相对简单且数据链路故障率极低的小型网络中,在大型网络中,一般不使用RIP。4.2 IGRP 内部网关路由协议(Interior Gateway Routing Protocol,IGRP)是Cisco公司20世纪80年代开发的,是一种动态的、长跨度(最大可支持255跳)的路由协议,使用度量(向量)来确定到达一个网络的最佳路由,由延时、带宽、可靠性和负载等来计算最优路由,它在同个自治系统内具有高跨度,适合复杂的网络。Cisco IOS允许路由器管理员对IGRP的网络带宽、延时、可靠性和负载进行权重设置,以影响度量的计算。 像RIP一样,IGRP使用UDP发送路由表项。每个路由器每隔90s更新一次路由信息,如果270s内没有收到某路由器的回应,则认为该路由器不可到达;如果630s内仍未收到应答,则IGRP进程将从路由表中删除该路由。 与RIP相比,IGRP的收敛时间更长,但传输路由信息所需的带宽减少,此外,IGRP的分组格式中无空白字节,从而提高了IGRP的报文效率。但IGRP为Cisco公司专有,仅限于Cisco产品。4.3 EIGRP 随着网络规模的扩大和用户需求的增长,原来的IGRP已显得力不从心,于是,Cisco公司又开发了增强的IGRP,即EIGRP。EIGRP使用与IGRP相同的路由算法,但它集成了链路状态路由协议和距离向量路由协议的长处,同时加入散播更新算法(DUAL)。 EIGRP具有如下特点: · 快速收敛。快速收敛是因为使用了散播更新算法,通过在路由表中备份路由而实现,也就是到达目的网络的最小开销和次最小开销(也叫适宜后继,feasible successor)路由都被保存在路由表中,当最小开销的路由不可用时,快速切换到次最小开销路由上,从而达到快速收敛的目的。 · 减少了带宽的消耗。EIGRP不像RIP和IGRP那样,每隔一段时间就交换一次路由信息,它仅当某个目的网络的路由状态改变或路由的度量发生变化时,才向邻接的EIGRP路由器发送路由更新,因此,其更新路由所需的带宽比RIP和EIGRP小得多——这种方式叫触发式(triggered)。 · 增大网络规模。对于RIP,其网络最大只能是15跳(hop),而EIGRP最大可支持255跳(hop)。 · 减少路由器CPU的利用。路由更新仅被发送到需要知道状态改变的邻接路由器,由于使用了增量更新,EIGRP比IGRP使用更少的CPU。 · 支持可变长子网掩码。 · IGRP和EIGRP可自动移植。IGRP路由可自动重新分发到EIGRP中,EIGRP也可将路由自动重新分发到IGRP中。如果愿意,也可以关掉路由的重分发。 · EIGRP支持三种可路由的协议(IP、IPX、AppleTalk)。 · 支持非等值路径的负载均衡。 · 因EIGIP是Cisco公司开发的专用协议,因此,当Cisco设备和其他厂商的设备互联时,不能使用EIGRP4.4 OSPF 开放式最短路径优先(Open Shortest Path First,OSPF)协议是一种为IP网络开发的内部网关路由选择协议,由IETF开发并推荐使用。OSPF协议由三个子协议组成:Hello协议、交换协议和扩散协议。其中Hello协议负责检查链路是否可用,并完成指定路由器及备份指定路由器;交换协议完成“主”、“从”路由器的指定并交换各自的路由数据库信息;扩散协议完成各路由器中路由数据库的同步维护。 OSPF协议具有以下优点: · OSPF能够在自己的链路状态数据库内表示整个网络,这极大地减少了收敛时间,并且支持大型异构网络的互联,提供了一个异构网络间通过同一种协议交换网络信息的途径,并且不容易出现错误的路由信息。 · OSPF支持通往相同目的的多重路径。 · OSPF使用路由标签区分不同的外部路由。 · OSPF支持路由验证,只有互相通过路由验证的路由器之间才能交换路由信息;并且可以对不同的区域定义不同的验证方式,从而提高了网络的安全性。 · OSPF支持费用相同的多条链路上的负载均衡。 · OSPF是一个非族类路由协议,路由信息不受跳数的限制,减少了因分级路由带来的子网分离问题。 · OSPF支持VLSM和非族类路由查表,有利于网络地址的有效管理。 · OSPF使用AREA对网络进行分层,减少了协议对CPU处理时间和内存的需求。4.5 BGP BGP用于连接Internet。BGPv4是一种外部的路由协议。可认为是一种高级的距离向量路由协议。 在BGP网络中,可以将一个网络分成多个自治系统。自治系统间使用eBGP广播路由,自治系统内使用iBGP在自己的网络内广播路由。 Internet由多个互相连接的商业网络组成。每个企业网络或ISP必须定义一个自治系统号(ASN)。这些自治系统号由IANA(Internet Assigned Numbers Authority)分配。共有65535个可用的自治系统号,其中65512~65535为私用保留。当共享路由信息时,这个号码也允许以层的方式进行维护。 BGP使用可靠的会话管理,TCP中的179端口用于触发Update和Keepalive信息到它的邻居,以传播和更新BGP路由表。 在BGP网络中,自治系统有: 1. Stub AS只有一个入口和一个出口的网络。2. 转接AS(Transit AS)当数据从一个AS到另一个AS时,必须经过Transit AS。 如果企业网络有多个AS,则在企业网络中可设置Transit AS。 IGP和BGP最大的不同之处在于运行协议的设备之间通过的附加信息的总数不同。IGP使用的路由更新包比BGP使用的路由更新包更小(因此BGP承载更多的路由属性)。BGP可在给定的路由上附上很多属性。 当运行BGP的两个路由器开始通信以交换动态路由信息时,使用TCP端口179,他们依赖于面向连接的通信(会话)。 BGP必须依靠面向连接的TCP会话以提供连接状态。因为BGP不能使用Keepalive信息(但在普通头上存放有Keepalive信息,以允许路由器校验会话是否Active)。标准的Keepalive是在电路上从一个路由器送往另一个路由器的信息,而不使用TCP会话。路由器使用电路上的这些信号来校验电路没有错误或没有发现电路。 某些情况下,需要使用BGP:· 当你需要从一个AS发送流量到另一个AS时;· 当流出网络的数据流必须手工维护时;· 当你连接两个或多个ISP、NAP(网络访问点)和交换点时。以下三种情况不能使用BGP· 如果你的路由器不支持BGP所需的大型路由表时;· 当Internet只有一个连接时,使用默认路由;· 当你的网络没有足够的带宽来传送所需的数据时(包括BGP路由表)。
2. 路由器是什么它的工作原理和特点是不装可以吗
所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。一般来说,在路由过程中,信息至少会经过一个或多个中间节点。通常,人们会把路由和交换进行对比,这主要是因为在普通用户看来两者所实现的功能是完全一样的。其实,路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的第二层(数据链路层),而路由发生在第三层,即网络层。这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息,所以两者实现各自功能的方式是不同的。 早在40多年前就已经出现了对路由技术的讨论,但是直到80年代路由技术才逐渐进入商业化的应用。路由技术之所以在问世之初没有被广泛使用主要是因为80年代之前的网络结构都非常简单,路由技术没有用武之地。直到最近十几年,大规模的互联网络才逐渐流行起来,为路由技术的发展提供了良好的基础和平台。 路由器是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择(routing),这也是路由器名称的由来(router,转发者)。作为不同网络之间互相连接的枢纽,路由器系统构成了基于 TCP/IP 的国际互联网络 Internet 的主体脉络,也可以说,路由器构成了 Internet 的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一,它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。因此,在园区网、地区网、乃至整个 Internet 研究领域中,路由器技术始终处于核心地位,其发展历程和方向,成为整个 Internet 研究的一个缩影。在当前我国网络基础建设和信息建设方兴未艾之际,探讨路由器在互连网络中的作用、地位及其发展方向,对于国内的网络技术研究、网络建设,以及明确网络市场上对于路由器和网络互连的各种似是而非的概念,都有重要的意义。 编辑本段原理路由器(Router)是用于连接多个逻辑上分开的网络,所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时,可通过路由器来完成。因此,路由器具有判断网络地址和选择路径的功能,它能在多网络互联环境中,建立灵活的连接,可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网,路由器只接受源 站或其他路由器的信息,属网络层的一种互联设备。它不关心各子网使用的硬件设备,但要求运行与网络层协议相一致的软件。路由器分本地路由器和远程路由器,本地路由器是用来连接网络传输介质的,如光纤、同轴电缆、双绞线;远程路由器是用来连接远程传输介质,并要求相应的设备,如电话线要配调制解调器,无线要通过无线接收机、发射机。 路由器原理其工作原理如下: (1)工作站A将工作站B的地址12.0.0.5连同数据信息以数据帧的形式发送给路由器1。 (2)路由器1收到工作站A的数据帧后,先从包头中取出地址12.0.0.5,并根据路径表计算出发往工作站B的最佳路径:R1->R2->R5->B;并将数据帧发往路由器2。 (3)路由器2重复路由器1的工作,并将数据帧转发给路由器5。 (4)路由器5同样取出目的地址,发现12.0.0.5就在该路由器所连接的网段上,于是将该数据帧直接交给工作站B。 (5)工作站B收到工作站A的数据帧,一次通信过程宣告结束。 事实上,路由器除了上述的路由选择这一主要功能外,还具有网络流量控制功能。有的路由器仅支持单一协议,但大部分路由器可以支持多种协议的传输,即多协议路由器。由于每一种协议都有自己的规则,要在一个路由器中完成多种协议的算法,势必会 降低路由器的性能。因此,我们以为,支持多协议的路由器性能相对较低。用户购买路由器时,需要根据自己的实际情况,选择自己需要的网络协议的路由器。 近年来出现了交换路由器产品,从本质上来说它不是什么新技术,而是为了提高通信能力,把交换机的原理组合到路由器中,使数据传输能力更快、更好。 编辑本段作用路由器的一个作用是连通不同的网络,另一个作用是选择信息传送的线路。选择通畅快捷的近路,能大大提高通信速度,减轻网络系统通信负荷,节约网络系统资源,提高网络系统畅通率,从而让网络系统发挥出更大的效益来。 从过滤网络流量的角度来看,路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与工作在网络物理层,从物理上划分网段的交换机不同,路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。例如,一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段,只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。对于每一个接收到的数据包,路由器都会重新计算其校验值,并写入新的物理地址。因此,使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数据包物理地址的交换机慢。但是, 路由器对于那些结构复杂的网络,使用路由器可以提高网络的整体效率。路由器的另外一个明显优势就是可以自动过滤网络广播。从总体上说,在网络中添加路由器的整个安装过程要比即插即用的交换机复杂很多。 一般说来,异种网络互联与多个子网互联都应采用路由器来完成。 路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径,并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见,选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作,在路由器中保存着各种传输路径的相关数据--路径表(Routing Table),供路由选择时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的,也可以由系统动态修改,可以由路由器自动调整,也可以由主机控制。 1.静态路径表 由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态(static)路径表,一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的,它不会随未来网络结构的改变而改变。 2.动态路径表 动态(Dynamic)路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议(Routing Protocol)提供的功能,自动学习和记忆网络运行情况,在需要时自动计算数据传输的最佳路径。 编辑本段使用级别分类互联网各种级别的网络中随处都可见到路由器。接入网络使得家庭和小型企业可以连接到某个互联网服务提供商;企业网中的路由器连接一个校园或企业内成千上万的计算机;骨干网上的路由器终端系统通常是不能直接访问的,它们连接长距离骨干网上的ISP和企业网络。互联网的快速发展无论是对骨干网、企业网还是接入网都带来了不同的挑战。骨干网要求路由器能对少数链路进行高速路由转发。企业级路由器不但要求端口数目多、价格低廉,而且要求配置起来简单方便,并提供QoS。 1.接入路由器接入路由器连接家庭或ISP内的小型企业客户。接入路由器已经开始不只是提供SLIP或PPP连接,还支持诸如PPTP和IPSec等虚拟私有网络协议。这些协议要能在每个端口上运行。诸如ADSL等技术将很快提高各家庭的可用带宽,这将进一步增加接入路由器的负担。由于这些趋势,接入路由器将来会支持许多异构和高速端口,并在各个端口能够运行多种协议,同时还要避开电话交换网。 2.企业级路由器企业或校园级路由器连接许多终端系统,其主要目标是以尽量便宜的方法实现尽可能多的端点互连,并且进一步要求支持不同的服务质量。许多现有的企业网络都是由Hub或网桥连接起来的以太网段。尽管这些设备价格便宜、易于安装、无需配置,但是它们不支持服务等级。相反,有路由器参与的网络能够将机器分成多个碰撞域,并因此能够控制一个网络的大小。此外,路由器还支持一定的服务等级,至少允许分成多个优先级别。但是路由器的每端口造价要贵些,并且在能够 路由器
3. 路由器的特点是什么
作用功能
连通不同的网络
从过滤网络流量的角度来看,路由器的作用与交换机和网桥非常相似
路由器
。但是与工作在网络物理层,从物理上划分网段的交换机不同,路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。例如,一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段,只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。对于每一个接收到的数据包,路由器都会重新计算其校验值,并写入新的物理地址。因此,使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数据包物理地址的交换机慢。但是,对于那些结构复杂的网络,使用路由器可以提高网络的整体效率。路由器的另外一个明显优势就是可以自动过滤网络广播。总体上说,在网络中添加路由器的整个安装过程要比即插即用的交换机复杂很多。
信息传输
有的路由器仅支持单一协议,但大部分路由器可以支持多种协议的传输,即多协议路由器。由于每一种协议都有自己的规则,要在一个路由器中完成多种协议的算法,势必会降低路由器的性能。路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径,并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见,选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作,在路由器中保存着各种传输路径的相关数据--路径表(Routing Table),供路由选择时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的。
静态路由表:由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态(static)路径表。
动态路由表:动态(Dynamic)路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。
路由器是一种多端口设备,它可以连接不同传输速率并运行于各种环境的局域网和广域网,也可以采用不同的协议。路由器属于O S I 模型的第三层--网络层。指导从一个网段到另一个网段的数据传输,也能指导从一种网络向另一种网络的数据传输。
第一,网络互连:路由器支持各种局域网和广域网接口,主要用于互连局域网和广域网,实现不同网络互相通信;
第二,数据处理:提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能;
第三,网络管理:路由器提供包括路由器配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。
所谓“路由”,是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作,而路由器,正是执行这种行为动作的机器,它的英文名称为Router,是一种连接多个网络或网段的网络设备,它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”,以使它们能够相互“读懂”对方的数据,从而构成一个更大的网络。
为了完成“路由”的工作,在路由器中保存着各种传输路径的相关数据--路由表(Routing Table),供路由选择时使用。路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路由表可以是由系统管理员固定设置好的,也可以由系统动态修改,可以由路由器自动调整,也可以由主机控制。在路由器中涉及到两个有关地址的名字概念,那就是:静态路由表和动态路由表。由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态(static)路由表,一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的,它不会随未来网络结构的改变而改变。动态(Dynamic)路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议(Routing Protocol)提供的功能,自动学习和记忆网络运行情况,在需要时自动计算数据传输的最佳路径。
发展历史
早在40多年前就已经出现了对路由技术的讨论,但是直到80年代路由技术才逐渐进入商业化的应用。路由技术之所以在问世之初没有被广泛使用主要是因为80年代之前的网络结构都非常简单,路由技术没有用武之地。大规模的互联网络才逐渐流行起来,为路由技术的发展提供了良好的基础和平台。
随着网络逐步走向大众,网吧也如雨后春笋般出现在街头小巷。但随着数量的增加,网吧之间的竞争也越来越激烈。而通过扩大规模、降低成本来优化经营环境已经成为网吧发展的必然趋势。以往,国内大多数网吧的主流规模是PC数目在60-100台,通过SOHO路由器连接至互联网,其网络连接具有架构简单、成本低的优势。但随着网络PC数目的增多,原来的网络接入系统经常出现网络掉线、游戏被卡、黑客攻击、病毒泛滥等问题。面对这些,网吧业主是否考虑过网吧路由器该升级了。
限制网吧良性运营的接入瓶颈:
PC规模在60-100台的网吧网络,SOHO路由器基本可以满足网络接入的需求。但PC数量超过100台之后,如果仍然采用SOHO路由器接入,整个网络系统就相对比较脆弱了,这主要表现在以下几个方面:
首先是性能低。为了节省成本,SOHO路由器一般采用性能一般的CPU,内存的速度也比较慢。在具体的使用中,会出现下载速度慢,游戏会卡,这都是性能低的表现。
其次是稳定性差,容易掉线,而这是游戏玩家最忌讳的。一些SOHO路由器在用户数少的时候,可以保持稳定的连接;但如果规模稍微有些增大,网络的稳定性就很难保证了,当网络流量增大时,便会频繁地重新启动。而且SOHO路由器采用普通外置电源,当电压起伏时,SOHO路由器的供电也无法得到保障。
第三是散热差。一般情况下,SOHO路由器体积很小,机器内没有合理的散热设计,而网吧通常是24小时营业,因此SOHO路由器散热便成了问题。路由器过热最直接的影响就是运行不稳定。
最后支持PC数量小。SOHO路由器内存容量小(一般在2M-8M),FLASH容量小(一般只有1M),支持的用户数量有限,基本上NAT最大的进行数量在1024个以内。可以算一算,打开一个网页,大约需要10-50个NAT进程数,所以SOHO路由器支持的PC数量小,很难进行功能扩展升级。
4. 路由协议的常用分析
路由分为静态路由和动态路由,其相应的路由表称为静态路由表和动态路由表。静态路由表由网络管理员在系统安装时根据网络的配置情况预先设定,网络结构 发生变化后由网络管理员手工修改路由表。动态路由随网络运行情况的变化而变化,路由器根据路由协议提供的功能自动计算数据传输的最佳路径,由此得到动态路由表。
根据路由算法,动态路由协议可分为距离向量路由协议(Distance Vector Routing Protocol)和链路状态路由协议(Link State Routing Protocol)。距离向量路由协议基于Bellman-Ford算法,主要有RIP、IGRP(IGRP为 Cisco公司的私有协议);链路状态路由协议基于图论中非常着名的Dijkstra算法,即最短优先路径(Shortest Path First, SPF)算法,如OSPF。在距离向量路由协议中,路由器将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器;而在链路状态路由协议中,路由器将链路状态信息传 递给在同一区域内的所有路由器。 根据路由器在自治系统(AS)中的位置,可将路由协议分为内部网关协议 (Interior Gateway Protocol,IGP)和外部网关协议(External Gateway Protocol,EGP,也叫域 间路由协议)。域间路由协议有两种:外部网关协议(EGP)和边界网关协议(BGP)。EGP是为一个简单的树型拓扑结构而设计的,在处理选路循环和设置 选路策略时,具有明显的缺点,已被BGP代替。
EIGRP是Cisco公司的私有协议,是一种混合协议,它既有距离向量路由协议的特点,同时又继承了链路状态路由协议的优点。各种路由协议各有特点,适合不同类型的网络。下面分别加以阐述。 静态路由表在开始选择路由之前就被网络管理员建立,并且只能由网络管理员更改,所以只适于网络传输状态比较简单的环境。静态路由具有以下特点:
· 静态路由无需进行路由交换,因此节省网络的带宽、CPU的利用率和路由器的内存。
· 静态路由具有更高的安全性。在使用静态路由的网络中,所有要连到网络上的路由器都需在邻接路由器上设置其相应的路由。因此,在某种程度上提高了网络的安全性。
· 有的情况下必须使用静态路由,如DDR、使用NAT技术的网络环境。
静态路由具有以下缺点:
· 管理者必须真正理解网络的拓扑并正确配置路由。
· 网络的扩展性能差。如果要在网络上增加一个网络,管理者必须在所有路由器上加一条路由。
· 配置烦琐,特别是当需要跨越几台路由器通信时,其路由配置更为复杂。 动态路由协议内部网关协议IGP和外部网关协议EGP。而内部网关协议IGP可以分为距离矢量路由协议和链路状态路由协议,两种协议各有特点,分述如下:
1. 距离矢量(DV)协议
距离向量指协议使用跳数或向量来确定从一个设备到另一个设备的距离。不考虑每跳链路的速率。
距离向量路由协议不使用正常的邻居关系,用两种方法获知拓扑的改变和路由的超时:
· 当路由器不能直接从连接的路由器收到路由更新时;
· 当路由器从邻居收到一个更新,通知它网络的某个地方拓扑发生了变化。
在小型网络中(少于100个路由器,或需要更少的路由更新和计算环境),距离向量路由协议运行得相当好。当小型网络扩展到大型网络时,该算法计算新路 由的收敛速度极慢,而且在它计算的过程中,网络处于一种过渡状态,极可能发生循环并造成暂时的拥塞。再者,当网络底层链路技术多种多样,带宽各不相同时, 距离向量算法对此视而不见。
距离向量路由协议的这种特性不仅造成了网络收敛的延时,而且消耗了带宽。随着路由表的增大,需要消耗更多的CPU资源,并消耗了内存。
2. 链路状态(LS)路由协议
链路状态路由协议没有跳数的限制,使用“图形理论”算法或最短路径优先算法。
链路状态路由协议有更短的收敛时间、支持VLSM(可变长子网掩码)和CIDR。
链路状态路由协议在直接相连的路由之间维护正常的邻居关系。这允许路由更快收敛。链路状态路由协议在会话期间通过交换Hello包(也叫链路状态信息)创建对等关系,这种关系加速了路由的收敛。
3.链路状态路由协议和距离向量路由协议的比较
不像距离向量路由协议那样,更新时发送整个路由表。链路状态路由协议只广播更新的或改变的网络拓扑,这使得更新信息更小,节省了带宽和CPU利用率。另外,如果网络不发生变化,更新包只在特定的时间内发出(通常为30min到2h)。
4 常用动态路由协议的分析
4.1 RIP(国际公有,最古老的路由协议,不过有很多缺陷)
RIP(路由信息协议)是路由器生产商之间使用的第一个开放标准,是最广泛的路由协议,在所有IP路由平台上都可以得到。当使用RIP时,一台 Cisco路由器可以与其他厂商的路由器连接。RIP有两个版本:RIPv1和RIPv2,它们均基于经典的距离向量路由算法,最大跳数为15跳。
RIPv1是有类路由(Classful Routing)协议,因路由上不包括掩码信息,所以网络上的所有设备必须使用相同的子网掩码,不支持VLSM。RIPv2可发送子网掩码信息,是无类路由(Classless Routing)协议,支持VLSM。
RIP使用UDP数据包更新路由信息。路由器每隔30s更新一次路由信息,如果在180s内没有收到相邻路由器的回应,则认为去往该路由器的路由不可用,该路由器不可到达。如果在240s后仍未收到该路由器的应答,则把有关该路由器的路由信息从路由表中删除。
RIP具有以下特点:
· 不同厂商的路由器可以通过RIP互联;
· 配置简单; · 适用于小型网络(小于15跳);
· RIPv1不支持VLSM;
· 需消耗广域网带宽;
· 需消耗CPU、内存资源。
RIP的算法简单,但在路径较多时收敛速度慢,广播路由信息时占用的带宽资源较多,它适用于网络拓扑结构相对简单且数据链路故障率极低的小型网络中,在大型网络中,一般不使用RIP。
4.2 IGRP(已经退出历史的舞台)
内部网关路由协议(Interior Gateway Routing Protocol,IGRP)是Cisco公司20世纪80年代开发的,是一 种动态的、长跨度(最大可支持255跳)的路由协议,使用度量(向量)来确定到达一个网络的最佳路由,由延时、带宽、可靠性和负载等来计算最优路由,它在 同个自治系统内具有高跨度,适合复杂的网络。Cisco IOS允许路由器管理员对IGRP的网络带宽、延时、可靠性和负载进行权重设置,以影响度量的计 算。
像RIP一样,IGRP使用UDP发送路由表项。每个路由器每隔90s更新一次路由信息,如果270s内没有收到某路由器的回应,则认为该路由器不可到达;如果630s内仍未收到应答,则IGRP进程将从路由表中删除该路由。
与RIP相比,IGRP的收敛时间更长,但传输路由信息所需的带宽减少,此外,IGRP的分组格式中无空白字节,从而提高了IGRP的报文效率。但IGRP为Cisco公司专有,仅限于Cisco产品。
4.3 EIGRP(思科私有)
随着网络规模的扩大和用户需求的增长,原来的IGRP已显得力不从心,于是,Cisco公司又开发了增强的IGRP,即EIGRP。EIGRP使用与IGRP相同的路由算法,但它集成了链路状态路由协议和距离向量路由协议的长处,同时加入散播更新算法(DUAL)。
EIGRP具有如下特点:
· 快速收敛。快速收敛是因为使用了散播更新算法,通过在路由表中备份路由而实现,也就是到达目的网络的最小开销和次最小开销(也叫适宜后继, feasible successor)路由都被保存在路由表中,当最小开销的路由不可用时,快速切换到次最小开销路由上,从而达到快速收敛的目的。
· 减少了带宽的消耗。EIGRP不像RIP和IGRP那样,每隔一段时间就交换一次路由信息,它仅当某个目的网络的路由状态改变或路由的度量发生变 化时,才向邻接的EIGRP路由器发送路由更新,因此,其更新路由所需的带宽比RIP和EIGRP小得多——这种方式叫触发式(triggered)。
· 增大网络规模。对于RIP,其网络最大只能是15跳(hop),而EIGRP最大可支持255跳(hop)。
· 减少路由器CPU的利用。路由更新仅被发送到需要知道状态改变的邻接路由器,由于使用了增量更新,EIGRP比IGRP使用更少的CPU。
· 支持可变长子网掩码。
· IGRP和EIGRP可自动移植。IGRP路由可自动重新分发到EIGRP中,EIGRP也可将路由自动重新分发到IGRP中。如果愿意,也可以关掉路由的重分发。
· EIGRP为模块化设计,支持三种可路由的协议(IP、IPX、AppleTalk),更新版本支持IPv6。
· 支持非等值路径的负载均衡。
· 因EIGIP是Cisco公司开发的专用协议,因此,当Cisco设备和其他厂商的设备互联时,不能使用EIGRP
4.4 OSPF(国际公有)
开放式最短路径优先(Open Shortest Path First,OSPF)协议是一种为IP网络开发的内部网关路由选择协议,由IETF开 发并推荐使用。OSPF协议由三个子协议组成:Hello协议、交换协议和扩散协议。其中Hello协议负责检查链路是否可用,并完成指定路由器及备份指 定路由器;交换协议完成“主”、“从”路由器的指定并交换各自的路由数据库信息;扩散协议完成各路由器中路由数据库的同步维护。
OSPF协议具有以下优点:
· OSPF能够在自己的链路状态数据库内表示整个网络,这极大地减少了收敛时间,并且支持大型异构网络的互联,提供了一个异构网络间通过同一种协议交换网络信息的途径,并且不容易出现错误的路由信息。 · OSPF支持通往相同目的的多重路径。
· OSPF使用路由标签区分不同的外部路由。
· OSPF支持路由验证,只有互相通过路由验证的路由器之间才能交换路由信息;并且可以对不同的区域定义不同的验证方式,从而提高了网络的安全性。
· OSPF支持费用相同的多条链路上的负载均衡。
· OSPF是一个无类路由协议,路由信息不受跳数的限制,减少了因分级路由带来的子网分离问题。
· OSPF支持VLSM和无类路由查表,有利于网络地址的有效管理。
· OSPF使用AREA对网络进行分层,减少了协议对CPU处理时间和内存的需求。
4.5 BGP
BGP用于连接Internet。BGPv4是一种外部的路由协议。可认为是一种高级的距离向量路由协议。
在BGP网络中,可以将一个网络分成多个自治系统。自治系统间使用eBGP广播路由,自治系统内使用iBGP在自己的网络内广播路由。
Internet由多个互相连接的商业网络组成。每个企业网络或ISP必须定义一个自治系统号(ASN)。这些自治系统号由IANA (Internet Assigned Numbers Authority)分配。共有65535个可用的自治系统号,其中65512~65535为私 用保留。当共享路由信息时,这个号码也允许以层的方式进行维护。
BGP使用可靠的会话管理,TCP中的179端口用于触发Update和Keepalive信息到它的邻居,以传播和更新BGP路由表。
在BGP网络中,自治系统有: 1. Stub AS
只有一个入口和一个出口的网络。
2. 转接AS(Transit AS)
当数据从一个AS到另一个AS时,必须经过Transit AS。
如果企业网络有多个AS,则在企业网络中可设置Transit AS。
IGP和BGP最大的不同之处在于运行协议的设备之间通过的附加信息的总数不同。IGP使用的路由更新包比BGP使用的路由更新包更小(因此BGP承载更多的路由属性)。BGP可在给定的路由上附上很多属性。
当运行BGP的两个路由器开始通信以交换动态路由信息时,使用TCP端口179,他们依赖于面向连接的通信(会话)。
BGP必须依靠面向连接的TCP会话以提供连接状态。因为BGP不能使用Keepalive信息(但在普通头上存放有Keepalive信息,以允许 路由器校验会话是否Active)。标准的Keepalive是在电路上从一个路由器送往另一个路由器的信息,而不使用TCP会话。路由器使用电路上的这 些信号来校验电路没有错误或没有发现电路。 某些情况下,需要使用BGP:
· 当你需要从一个AS发送流量到另一个AS时;
· 当流出网络的数据流必须手工维护时;
· 当你连接两个或多个ISP、NAP(网络访问点)和交换点时。
以下三种情况不能使用BGP:
· 如果你的路由器不支持BGP所需的大型路由表时;
· 当Internet只有一个连接时,使用默认路由;
· 当你的网络没有足够的带宽来传送所需的数据时(包括BGP路由表)。
5. 如何利用路由器协议来节省网络带宽
路由分为静态路由和动态路由,其相应的路由表称为静态路由表和动态路由表。静态路由表由网络管理员在系统安装时根据网络的配置情况预先设定,网络结构发生变化后由网络管理员手工修改路由表。动态路由随网络运行情况的变化而变化,路由器根据路由协议提供的功能自动计算数据传输的最佳路径,由此得到动态路由表。
根据路由算法,动态路由协议可分为距离向量路由协议(Distance Vector Routing Protocol)和链路状态路由协议(Link State Routing Protocol)。距离向量路由协议基于Bellman-Ford算法,主要有RIP、IGRP(IGRP为Cisco公司的私有协议);链路状态路由协议基于图论中非常着名的Dijkstra算法,即最短优先路径(Shortest Path First,SPF)算法,如OSPF。在距离向量路由协议中,路由器将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器;而在链路状态路由协议中,路由器将链路状态信息传递给在同一区域内的所有路由器。 根据路由器在自治系统(AS)中的位置,可将路由协议分为内部网关协议(Interior Gateway Protocol,IGP)和外部网关协议(External Gateway Protocol,EGP,也叫域间路由协议)。域间路由协议有两种:外部网关协议(EGP)和边界网关协议(BGP)。EGP是为一个简单的树型拓扑结构而设计的,在处理选路循环和设置选路策略时,具有明显的缺点,目前已被BGP代替。
EIGRP是Cisco公司的私有协议,是一种混合协议,它既有距离向量路由协议的特点,同时又继承了链路状态路由协议的优点。各种路由协议各有特点,适合不同类型的网络。下面分别加以阐述。
2 静态路由
静态路由表在开始选择路由之前就被网络管理员建立,并且只能由网络管理员更改,所以只适于网络传输状态比较简单的环境。静态路由具有以下特点:
· 静态路由无需进行路由交换,因此节省网络的带宽、CPU的利用率和路由器的内存。
· 静态路由具有更高的安全性。在使用静态路由的网络中,所有要连到网络上的路由器都需在邻接路由器上设置其相应的路由。因此,在某种程度上提高了网络的安全性。
· 有的情况下必须使用静态路由,如DDR、使用NAT技术的网络环境。
静态路由具有以下缺点:
· 管理者必须真正理解网络的拓扑并正确配置路由。
· 网络的扩展性能差。如果要在网络上增加一个网络,管理者必须在所有路由器上加一条路由。
· 配置烦琐,特别是当需要跨越几台路由器通信时,其路由配置更为复杂。
3 动态路由
动态路由协议分为距离向量路由协议和链路状态路由协议,两种协议各有特点,分述如下。
1. 距离向量(DV)协议
距离向量指协议使用跳数或向量来确定从一个设备到另一个设备的距离。不考虑每跳链路的速率。
距离向量路由协议不使用正常的邻居关系,用两种方法获知拓扑的改变和路由的超时:
· 当路由器不能直接从连接的路由器收到路由更新时;
· 当路由器从邻居收到一个更新,通知它网络的某个地方拓扑发生了变化。
在小型网络中(少于100个路由器,或需要更少的路由更新和计算环境),距离向量路由协议运行得相当好。当小型网络扩展到大型网络时,该算法计算新路由的收敛速度极慢,而且在它计算的过程中,网络处于一种过渡状态,极可能发生循环并造成暂时的拥塞。再者,当网络底层链路技术多种多样,带宽各不相同时,距离向量算法对此视而不见。
距离向量路由协议的这种特性不仅造成了网络收敛的延时,而且消耗了带宽。随着路由表的增大,需要消耗更多的CPU资源,并消耗了内存。
2. 链路状态(LS)路由协议
链路状态路由协议没有跳数的限制,使用“图形理论”算法或最短路径优先算法。
链路状态路由协议有更短的收敛时间、支持VLSM(可变长子网掩码)和CIDR。
链路状态路由协议在直接相连的路由之间维护正常的邻居关系。这允许路由更快收敛。链路状态路由协议在会话期间通过交换Hello包(也叫链路状态信息)创建对等关系,这种关系加速了路由的收敛。
不像距离向量路由协议那样,更新时发送整个路由表。链路状态路由协议只广播更新的或改变的网络拓扑,这使得更新信息更小,节省了带宽和CPU利用率。另外,如果网络不发生变化,更新包只在特定的时间内发出(通常为30min到2h)。
3. 链路状态路由协议和距离向量路由协议的比较
4 常用动态路由协议的分析
4.1 RIP
RIP(路由信息协议)是路由器生产商之间使用的第一个开放标准,是最广泛的路由协议,在所有IP路由平台上都可以得到。当使用RIP时,一台Cisco路由器可以与其他厂商的路由器连接。RIP有两个版本:RIPv1和RIPv2,它们均基于经典的距离向量路由算法,最大跳数为15跳。
RIPv1是族类路由(Classful Routing)协议,因路由上不包括掩码信息,所以网络上的所有设备必须使用相同的子网掩码,不支持VLSM。RIPv2可发送子网掩码信息,是非族类路由(Classless Routing)协议,支持VLSM。
RIP使用UDP数据包更新路由信息。路由器每隔30s更新一次路由信息,如果在180s内没有收到相邻路由器的回应,则认为去往该路由器的路由不可用,该路由器不可到达。如果在240s后仍未收到该路由器的应答,则把有关该路由器的路由信息从路由表中删除。
RIP具有以下特点:
· 不同厂商的路由器可以通过RIP互联;
· 配置简单; · 适用于小型网络(小于15跳);
· RIPv1不支持VLSM;
· 需消耗广域网带宽;
· 需消耗CPU、内存资源。
6. 路由器的功能和特点
路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备,它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”,以使它们能够相互“读”懂对方的数据,从而构成一个更大的网络。
路由器有两大典型功能,即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输出链路调度等,一般由特定的硬件来完成;控制功能一般用软件来实现,包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。
多少年来,路由器的发展有起有伏。90年代中期,传统路由器成为制约因特网发展的瓶颈。ATM交换机取而代之,成为IP骨干网的核心,路由器变成了配角。进入90年代末期,Internet规模进一步扩大,流量每半年翻一番,ATM网又成为瓶颈,路由器东山再起,Gbps路由交换机在1997年面世后,人们又开始以Gbps路由交换机取代ATM交换机,架构以路由器为核心的骨干网。
2》路由器的原理与作用
路由器是一种典型的网络层设备。它是两个局域网之间接帧传输数据,在OSI/RM之中被称之为中介系统,完成网络层中继或第三层中继的任务。路由器负责在两个局域网的网络层间接帧传输数据,转发帧时需要改变帧中的地址。
一、原理与作用
路由器(Router)是用于连接多个逻辑上分开的网络,所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时,可通过路由器来完成。因此,路由器具有判断网络地址和选择路径的功能,它能在多网络互联环境中,建立灵活的连接,可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网,路由器只接受源 站或其他路由器的信息,属网络层的一种互联设备。它不关心各子网使用的硬件设备,但要求运行与网络层协议相一致的软件。路由器分本地路由器和远程路由器,本地路由器是用来连接网络传输介质的,如光纤、同轴电缆、双绞线;远程路由器是用来连接远程传输介质,并要求相应的设备,如电话线要配调制解调器,无线要通过无线接收机、发射机。
一般说来,异种网络互联与多个子网互联都应采用路由器来完成。
路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径,并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见,选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作,在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路径表(Routing Table),供路由选择;时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的,也可以由系统动态修改,可以由路由器自动调整,也可以由主机控制。
1.静态路径表
由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态(static)路径表,一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的,它不会随未来网络结构的改变而改变。
2.动态路径表
动态(Dynamic)路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议(Routing Protocol)提供的功能,自动学习和记忆网络运行情况,在需要时自动计算数据传输的最佳路径。
二、路由器的优缺点
1.优点
适用于大规模的网络;
复杂的网络拓扑结构,负载共享和最优路径;
能更好地处理多媒体;
安全性高;
隔离不需要的通信量;
节省局域网的频宽;
减少主机负担。
2.缺点
它不支持非路由协议;
安装复杂;
价格高。
三、路由器的功能
(1)在网络间截获发送到远地网段的报文,起转发的作用。
(2)选择最合理的路由,引导通信。为了实现这一功能,路由器要按照某种路由通信协议,查找路由表,路由表中列出整个互联网络中包含的各个节点,以及节点间的路径情况和与它们相联系的传输费用。如果到特定的节点有一条以上路径,则基于预先确定的准则选择最优(最经济)的路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能发生变化,因此路由情况的信息需要及时更新,这是由所使用的路由信息协议规定的定时更新或者按变化情况更新来完成。网络中的每个路由器按照这一规则动态地更新它所保持的路由表,以便保持有效的路由信息。
(3)路由器在转发报文的过程中,为了便于在网络间传送报文,按照预定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包,到达目的地后再把分解的数据包包装成原有形式。
(4)多协议的路由器可以连接使用不同通信协议的网络段,作为不同通信协议网络段通信连接的平台。
(5)路由器的主要任务是把通信引导到目的地网络,然后到达特定的节点站地址。后一个功能是通过网络地址分解完成的。例如,把网络地址部分的分配指定成网络、子网和区域的一组节点,其余的用来指明子网中的特别站。分层寻址允许路由器对有很多个节点站的网络存储寻址信息。
在广域网范围内的路由器按其转发报文的性能可以分为两种类型,即中间节点路由器和边界路由器。尽管在不断改进的各种路由协议中,对这两类路由器所使用的名称可能有很大的差别,但所发挥的作用却是一样的。
中间节点路由器在网络中传输时,提供报文的存储和转发。同时根据当前的路由表所保持的路由信息情况,选择最好的路径传送报文。由多个互连的LAN组成的公司或企业网络一侧和外界广域网相连接的路由器,就是这个企业网络的边界路由器。它从外部广域网收集向本企业网络寻址的信息,转发到企业网络中有关的网络段;另一方面集中企业网络中各个LAN段向外部广域网发送的报文,对相关的报文确定最好的传输路径。
我们通过一个例子来说明路由器工作原理。
例:工作站A需要向工作站B传送信息(并假定工作站B的IP地址为120.0.5),它们之间需要通过多个路由器的接力传递。
其工作原理如下:
(1)工作站A将工作站B的地址120.0.5连同数据信息以数据帧的形式发送给路由器1。
(2)路由器1收到工作站A的数据帧后,先从报头中取出地址120.0.5,并根据路径表计算出发往工作站B的最佳路径:R1->R2->R5->B;并将数据帧发往路由器2。
(3)路由器2重复路由器1的工作,并将数据帧转发给路由器5。
(4)路由器5同样取出目的地址,发现120.0.5就在该路由器所连接的网段上,于是将该数据帧直接交给工作站B。
(5)工作站B收到工作站A的数据帧,一次通信过程宣告结束。
事实上,路由器除了上述的路由选择这一主要功能外,还具有网络流量控制功能。有的路由器仅支持单一协议,但大部分路由器可以支持多种协议的传输,即多协议路由器。由于每一种协议都有自己的规则,要在一个路由器中完成多种协议的算法,势必会 降低路由器的性能。因此支持多协议的路由器性能相对较低。用户购买路由器时,需要根据自己的实际情况,选择自己需要的网络协议的路由器。
7. 路由器的作用.
对你电脑肯定是无害的,
路由器(Router)是一种用来传递资料封包的网络装置,而传递资料封包的过程称为路由。路由发生于七层OSI模型中的第三层。
路由通常是基于IP(Internet Protocal,即网际网络协议),但亦会出现在其他较少见的网络协定之上,例如IPX协议。
在1960年代,路由器是由普通的电脑扮演。虽然普通的电脑可以达成路由的作用,但现代的高速路由器是由专门为路由而设计的硬件组成的。这些路由器除可提高路由速度外,亦能发挥其他网络功能,如IPsec加密。
其他的一些改变也提高了路由器的可靠性,例如使用直流电而不是交流(直流电可以由数据中心的电池提供),使用固态存储而不是磁性存储介质来载入程序。现代大型路由器变得越来越象电话交换机,随着使用这些技术,两者变得越来越相似也许最终路由器将取代电话交换机,同时一些小型路由器正在成为家用电器。
第一个现代(专门,独立的)路由器是Fuzzball Routers
一个路由器可以用来至少连接两个网络或是移动无线网络(mobile ad-hoc network)。一种特殊类型的路由器(one-armed-router)用来在虚拟区域网(Virtual LAN)环境中传递数据包。一个one-armed-router上的连接的多个网络都位于同一个物理链路上。
将客户连接到Internet的路由器被称为边缘路由器(edge router)。在其他路由器之间传送数据的路由器被称为核心路由器(core router)。
路由器创建并/或维护一张表,称为“路由表”。里面存放了到特定网络目的地的最佳路由以及相应的“路由属性”。参见相关的路由(Routing)文章以获得关于其如何工作的更详细的讨论。
近来,许多路由的功能被加入到了区域网交换机上,从而创造出“二/三层交换机”,可以以接近线速的速度来转发流量。
路由器也被实现用作Internet网关,主要用在小型网络中如家庭或小型办公室。这种设备使用的Internet连接往往是一直联机的宽频连接如cable modem和DSL。这些并不是真正意义上的路由器,但是它所使用的术语和“网络地址转换”发生了混淆。
8. 无线路由器说明文600字
1970年代中期至1980年代,多功能的小型计算机充当路由器。ARPAnet(互联网的前身)称之为接口信息处理机。尽管多功能小型计算机可以胜任路由工作,但现代高速路由器却由专门的高性能计算机充当,它加入了额外的硬件以便更高速地执行普通路由功能例如数据包转发,以及特殊功能例如IPsec加密。其它的一些改变也提升了路由器的可靠性,例如使用直流电而不是交流(直流电可以由数据中心的电池提供),使用固态存储而不是磁性存储介质来载入程序。现代大型路由器变得越来越象电话交换机,随着使用这些技术,两者变得越来越相似也许最终路由器将取代电话交换机,同时一些小型路由器正在成为家用电器。将客户连接到Internet的路由器被称为边缘路由器(edge router)。只负责与其它路由器之间(例如ISP的网络)传递数据的路由器被称为核心路由器(core router)。一台路由器可以用来至少连接两个网络。一种特殊类型的路由器(单臂路由器,one-armed-router)用来在虚拟局域网(Virtual LAN-VLan)环境中传递数据包。一个单臂路由器上连接的多个网络都位于同一个物理连接上。在无线ad-hoc网络中的每台主机自己进行路由和数据转发,而在有线网络中通常一个广播域就有一台路由器。近来,许多路由的功能被加入到了局域网交换机(实质是高速网桥)上,从而创造出“三层交换机”,可以以接近线速的速度来转发流量。路由器也被当作Internet网关,主要用在小型网络中如家庭或小型办公室。这种设备使用的Internet连接往往是一直在线的宽带连接如线缆调制解调器和DSL。这种路由器连接两个网络-WAN和LAN-并有自己的路由表。尽管在家庭应用中并不需要太多路由功能(因为只存在两条路-WAN和LAN),但这些小型路由器仍然支持RIP。额外地,这种路由器还支持DHCP、NAT、DMZ和防火墙功能,也有一些支持内容过滤和VPN。通常这种路由器和线缆或DSL调制解调器协同工作,但调制解调功能也可以内建在这种路由器中。这种路由器往往同时具有阻止特定外部请求的安全特性。大型的路由器一般只能在数据中心找到。这些路由器将许多网络用大量的带宽连接起来。根据分工的不同,这些路由器可以支持路由协议中的几种,包括IS-IS、OSPF、IGRP、EIGRP、RIP、BGP。
9. 网卡、交换机、路由器各自的特点及作用
换机
交换机也叫交换式集线器,它通过对信息进行重新生成,并经过内部处理后转发至指定端口,具备自动寻址能力和交换作用,由于交换机根据所传递信息包的目的地址,将每一信息包独立地从源端口送至目的端口,避免了和其他端口发生碰撞。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
在计算机网络系统中,交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。集线器是采用共享工作模式的代表,如果把集线器比作一个邮递员,那么这个邮递员是个不认识字的“傻瓜”——要他去送信,他不知道直接根据信件上的地址将信件送给收信人,只会拿着信分发给所有的人,然后让接收的人根据地址信息来判断是不是自己的!而交换机则是一个“聪明”的邮递员——交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上,当控制电路收到数据包以后,处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪个端口上,通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。目的MAC若不存在,交换机才广播到所有的端口,接收端口回应后交换机会“学习”新的地址,并把它添加入内部地址表中。
可见,交换机在收到某个网卡发过来的“信件”时,会根据上面的地址信息,以及自己掌握的“常住居民户口簿”快速将信件送到收信人的手中。万一收信人的地址不在“户口簿”上,交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人,然后从中找到收信人。而找到收信人之后,交换机会立刻将这个人的信息登记到“户口簿”上,这样以后再为该客户服务时,就可以迅速将信件送达了。
路由器
路由器是网络中进行网间连接的关键设备。作为不同网络之间互相连接的枢纽,路由器系统构成了基于 TCP/IP 的国际互连网络Internet 的主体脉络。
路由器之所以在互连网络中处于关键地位,是因为它处于网络层,一方面能够跨越不同的物理网络类型(DDN、FDDI、以太网等等),另一方面在逻辑上将整个互连网络分割成逻辑上独立的网络单位,使网络具有一定的逻辑结构。路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径,并将该数据有效地传送到目的站点。
路由器的基本功能是,把数据(IP 报文)传送到正确的网络,细分则包括:1、IP 数据报的转发,包括数据报的寻径和传送;2、子网隔离,抑制广播风暴;3、维护路由表,并与其它路由器交换路由信息,这是 IP 报文转发的基础;4、IP 数据报的差错处理及简单的拥塞控制;5、实现对 IP 数据报的过滤和记帐。
路由器构成了 Internet 的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一,它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。因此Internet 研究领域中,路由器技术始终处于核心地位。
总的来说,路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面:
(1)工作层次不同
最初的的交换机是工作在OSI/RM开放体系结构的数据链路层,也就是第二层,而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层(数据链路层),所以它的工作原理比较简单,而路由器工作在OSI的第三层(网络层),可以得到更多的协议信息,路由器可以做出更加智能的转发决策。
(2)数据转发所依据的对象不同
交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号(即IP地址)来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的,描述的是设备所在的网络,有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的,由网卡生产商来分配的,而且已经固化到了网卡中去,一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。
(3)传统的交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;而路由器可以分割广播域
由交换机连接的网段仍属于同一个广播域,广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播,在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域,广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能,也可以分割广播域,但是各子广播域之间是不能通信交流的,它们之间的交流仍然需要路由器。
(4)路由器提供了防火墙的服务
路由器仅仅转发特定地址的数据包,不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送,从而可以防止广播风暴。
交换机一般用于LAN-WAN的连接,交换机归于网桥,是数据链路层的设备,有些交换机也可实现第三层的交换。 路由器用于WAN-WAN之间的连接,可以解决异性网络之间转发分组,作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组,然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络,并采用不同协议。相比较而言,路由器的功能较交换机要强大,但速度相对也慢,价格昂贵,第三层交换机既有交换机线速转发报文能力,又有路由器良好的控制功能,因此得以广泛应用。
路由器是,解析作用,交换机是转发作用,简单的说都不可以提高网速的,谢谢。都只是个连接的介质。网卡是工作在数据链路层的网路组件,是局域网中连接计算机和传输介质的接口,不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配,还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。无线网卡是终端无线网络的设备,是无线局域网的无线覆盖下通过无线连接网络进行上网使用的无线终端设备。具体来说无线网卡就是使你的电脑可以利用无线来上网的一个装置,但是有了无线网卡也还需要一个可以连接的无线网络,如果你在家里或者所在地有无线路由器或者无线AP(AccessPoint无线接入点)的覆盖,就可以通过无线网卡以无线的方式连接无线网络可上网。