路由器基礎知識學習
路由器基礎知識學習
本文向大家講解路由器基礎知識大全，歡迎大家閱讀，一起來了解路由器。
路由器綜述
路由器是互聯(lián)網(wǎng)的主要節(jié)點設備。路由器通過路由決定數(shù)據(jù)的轉發(fā)。轉發(fā)策略稱為路由選擇(routing)，這也是路由器名稱的由來(router，轉發(fā)者)。
路由器通常用于節(jié)點眾多的大型網(wǎng)絡環(huán)境，它處于ISO/OSI模型的網(wǎng)絡層。與交換機和網(wǎng)橋相比，在實現(xiàn)骨干網(wǎng)的互聯(lián)方面，路由器、特別是高端路由器有著明顯的優(yōu)勢。路由器高度的智能化，對各種路由協(xié)議、網(wǎng)絡協(xié)議和網(wǎng)絡接口的廣泛支持，還有其獨具的安全性和訪問控制等功能和特點是網(wǎng)橋和交換機等其他互聯(lián)設備所不具備的。路由器的中低端產(chǎn)品可以用于連接骨干網(wǎng)設備和小規(guī)模端點的接入，高端產(chǎn)品可以用于骨干網(wǎng)之間的互聯(lián)以及骨干網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的連接。特別是對于骨干網(wǎng)的互聯(lián)和骨干網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)互通，不但技術復雜，涉及通信協(xié)議、路由協(xié)議和眾多接口，信息傳輸速度要求高，而且對網(wǎng)絡安全性的要求也比其他場合高得多。因此采用高端路由器作為互聯(lián)設備，有著其他互聯(lián)設備不可比擬的優(yōu)勢。
路由器的作用
路由器的一個作用是連通不同的網(wǎng)絡，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(wǎng)絡系統(tǒng)通信負荷，節(jié)約網(wǎng)絡系統(tǒng)資源，提高網(wǎng)絡系統(tǒng)暢通率，從而讓網(wǎng)絡系統(tǒng)發(fā)揮出更大的效益來。
從過濾網(wǎng)絡流量的角度來看，路由器的作用與交換機和網(wǎng)橋非常相似。但是與工作在網(wǎng)絡物理層，從物理上劃分網(wǎng)段的交換機不同，路由器使用專門的軟件協(xié)議從邏輯上對整個網(wǎng)絡進行劃分。例如，一臺支持IP協(xié)議的路由器可以把網(wǎng)絡劃分成多個子網(wǎng)段，只有指向特殊IP地址的網(wǎng)絡流量才可以通過路由器。對于每一個接收到的數(shù)據(jù)包，路由器都會重新計算其校驗值，并寫入新的物理地址。因此，使用路由器轉發(fā)和過濾數(shù)據(jù)的速度往往要比只查看數(shù)據(jù)包物理地址的交換機慢。但是，對于那些結構復雜的網(wǎng)絡，使用路由器可以提高網(wǎng)絡的整體效率。路由器的另外一個明顯優(yōu)勢就是可以自動過濾網(wǎng)絡廣播。從總體上說，在網(wǎng)絡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。
路由器的類型及特點
互聯(lián)網(wǎng)各種級別的網(wǎng)絡中隨處都可見到路由器。接入網(wǎng)絡使得家庭和小型企業(yè)可以連接到某個互聯(lián)網(wǎng)服務提供商;企業(yè)網(wǎng)中的路由器連接一個校園或企業(yè)內(nèi)成千上萬的計算機;骨干網(wǎng)上的路由器終端系統(tǒng)通常是不能直接訪問的，它們連接長距離骨干網(wǎng)上的ISP和企業(yè)網(wǎng)絡。互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展無論是對骨干網(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)要求路由器能對少數(shù)鏈路進行高速路由轉發(fā)。企業(yè)級路由器不但要求端口數(shù)目多、價格低廉，而且要求配置起來簡單方便，并提供QoS。
1.接入路由器
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，還支持諸如PPTP和IPSec等虛擬私有網(wǎng)絡協(xié)議。這些協(xié)議要能在每個端口上運行。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。由于這些趨勢，接入路由器將來會支持許多異構和高速端口，并在各個端口能夠運行多種協(xié)議，同時還要避開電話交換網(wǎng)。
2.企業(yè)級路由器
企業(yè)或校園級路由器連接許多終端系統(tǒng)，其主要目標是以盡量便宜的方法實現(xiàn)盡可能多的端點互連，并且進一步要求支持不同的服務質量。許多現(xiàn)有的企業(yè)網(wǎng)絡都是由Hub或網(wǎng)橋連接起來的以太網(wǎng)段。盡管這些設備價格便宜、易于安裝、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(wǎng)絡能夠將機器分成多個碰撞域，并因此能夠控制一個網(wǎng)絡的大小。此外，路由器還支持一定的服務等級，至少允許分成多個優(yōu)先級別。但是路由器的每端口造價要貴些，并且在能夠使用之前要進行大量的配置工作。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很低，是否容易配置，是否支持QoS。另外還要求企業(yè)級路由器有效地支持廣播和組播。企業(yè)網(wǎng)絡還要處理歷史遺留的各種LAN技術，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。
3.骨干級路由器
骨干級路由器實現(xiàn)企業(yè)級網(wǎng)絡的互聯(lián)。對它的要求是速度和可靠性，而代價則處于次要地位。硬件可靠性可以采用電話交換網(wǎng)中使用的技術，如熱備份、雙電源、雙數(shù)據(jù)通路等來獲得。這些技術對所有骨干路由器而言差不多是標準的。骨干IP路由器的主要性能瓶頸是在轉發(fā)表中查找某個路由所耗的時間。當收到一個包時，輸入端口在轉發(fā)表中查找該包的目的地址以確定其目的端口，當包越短或者當包要發(fā)往許多目的端口時，勢必增加路由查找的代價。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)定性也是一個常被忽視的問題。
4.太比特路由器
在未來核心互聯(lián)網(wǎng)使用的三種主要技術中，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)有的光纖技術和DWDM技術提供的原始帶寬對應的路由器，新的網(wǎng)絡基礎設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)成為一項迫切的要求。太比特路由器技術現(xiàn)在還主要處于開發(fā)實驗階段。
路由器的體系結構
從體系結構上看，路由器可以分為第一代單總線單CPU結構路由器、第二代單總線主從CPU結構路由器、第三代單總線對稱式多CPU結構路由器;第四代多總線多CPU結構路由器、第五代共享內(nèi)存式結構路由器、第六代交叉開關體系結構路由器和基于機群系統(tǒng)的路由器等多類。
路由器的構成
路由器具有四個要素：輸入端口、輸出端口、交換開關和路由處理器。
輸入端口是物理鏈路和輸入包的進口處。端口通常由線卡提供，一塊線卡一般支持4、8或16個端口，一個輸入端口具有許多功能。第一個功能是進行數(shù)據(jù)鏈路層的封裝和解封裝。第二個功能是在轉發(fā)表中查找輸入包目的地址從而決定目的端口(稱為路由查找)，路由查找可以使用一般的硬件來實現(xiàn)，或者通過在每塊線卡上嵌入一個微處理器來完成。第三，為了提供QoS(服務質量)，端口要對收到的包分成幾個預定義的服務級別。第四，端口可能需要運行諸如SLIP(串行線網(wǎng)際協(xié)議)和PPP(點對點協(xié)議)這樣的數(shù)據(jù)鏈路級協(xié)議或者諸如PPTP(點對點隧道協(xié)議)這樣的網(wǎng)絡級協(xié)議。一旦路由查找完成，必須用交換開關將包送到其輸出端口。如果路由器是輸入端加隊列的，則有幾個輸入端共享同一個交換開關。這樣輸入端口的最后一項功能是參加對公共資源(如交換開關)的仲裁協(xié)議。 .