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路由器原理

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本文通過闡述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，同時簡要介紹了目前最常見的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)計目標(biāo)和種類，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，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，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)中已逐漸成為要害部分，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地區(qū)、各種類型的網(wǎng)絡(luò)資源 。而在目前的情況下，任何一個有一定規(guī)模的計算機網(wǎng)絡(luò)（如企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)、智能大廈等），無論采用的是快速以大網(wǎng)技術(shù)、FDDI技術(shù)，還是ATM技術(shù)，都離不開路由器，否則就無法正常運作和治理 。
1.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，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 。
1.1 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判定一個幀是否應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)發(fā)到哪個端口 。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)橋的作用是把兩個或多個網(wǎng)絡(luò)互連起來，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，對于不同類型的網(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)橋就無能為力了 。
網(wǎng)橋擴大了網(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)橋互連也帶來了不少問題：一個是廣播風(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（幾個網(wǎng)橋，多個以太網(wǎng)段），有可能引起廣播風(fēng)暴（broadcasting storm），導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)全被廣播信息布滿，直至完全癱瘓 。第二個問題是，當(dāng)與外部網(wǎng)絡(luò)互連時，網(wǎng)橋會把內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)合二為一，成為一個網(wǎng)，雙方都自動向?qū)Ψ酵耆_放自己的網(wǎng)絡(luò)資源 。這種互連方式在與外部網(wǎng)絡(luò)互連時顯然是難以接受的 。問題的主要根源是網(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 。
1.2 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）來區(qū)別不同的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連和隔離，保持各個網(wǎng)絡(luò)的獨立性 。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），從而保持各個網(wǎng)絡(luò)具有相對的獨立性，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型的網(wǎng)絡(luò)，只要網(wǎng)絡(luò)層運行的是IP協(xié)議，通過路由器就可互連起來 。

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