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              路由器的原理與作用簡介

              本文關鍵詞:
              路由器的原理與作用 路由器是一種典型的網絡層設備。它是兩個局域網之間接幀傳輸數據,在OSI/RM之中被稱之為中介系統,完成網絡層中繼或第三層中繼的任務。路由器負責在兩個局

                路由器的原理與作用

                路由器是一種典型的網絡層設備。它是兩個局域網之間接幀傳輸數據,在OSI/RM之中被稱之為中介系統,完成網絡層中繼或第三層中繼的任務。路由器負責在兩個局域網的網絡層間接幀傳輸數據,轉發幀時需要改變幀中的地址。它在OSI/RM中的位置如圖1所示。
                
                
                一、原理與作用
                
                路由器(Router)是用于連接多個邏輯上分開的網絡,所謂邏輯網絡是代表一個單獨的網絡或者一個子網。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,路由器具有判斷網絡地址和選擇路徑的功能,它能在多網絡互聯環境中,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,屬網絡層的一種互聯設備。它不關心各子網使用的硬件設備,但要求運行與網絡層協議相一致的軟件。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絡傳輸介質的,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,并要求相應的設備,如電話線要配調制解調器,無線要通過無線接收機、發射機。
                
                一般說來,異種網絡互聯與多個子網互聯都應采用路由器來完成。
                
                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,并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絡的配置情況預先設定的,它不會隨未來網絡結構的改變而改變。
                
                2.動態路徑表 
                  動態(Dynamic)路徑表是路由器根據網絡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,自動學習和記憶網絡運行情況,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 
                適用于大規模的網絡;
                復雜的網絡拓撲結構,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;
                節省局域網的頻寬;
                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
                
               ?。?)在網絡間截獲發送到遠地網段的報文,起轉發的作用。
                
               ?。?)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絡中包含的各個節點,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,則基于預先確定的準則選擇最優(最經濟)的路徑。由于各種網絡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。網絡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。 
                
               ?。?)路由器在轉發報文的過程中,為了便于在網絡間傳送報文,按照預定的規則把大的數據包分解成適當大小的數據包,到達目的地后再把分解的數據包包裝成原有形式。
                
               ?。?)多協議的路由器可以連接使用不同通信協議的網絡段,作為不同通信協議網絡段通信連接的平臺。
                
               ?。?)路由器的主要任務是把通信引導到目的地網絡,然后到達特定的節點站地址。后一個功能是通過網絡地址分解完成的。例如,把網絡地址部分的分配指定成網絡、子網和區域的一組節點,其余的用來指明子網中的特別站。分層尋址允許路由器對有很多個節點站的網絡存儲尋址信息。
                
                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絡中傳輸時,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絡一側和外界廣域網相連接的路由器,就是這個企業網絡的邊界路由器。它從外部廣域網收集向本企業網絡尋址的信息,轉發到企業網絡中有關的網絡段;另一方面集中企業網絡中各個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(并假定工作站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,路由器的分布如圖2所示。
                
                
                其工作原理如下:
                 ?。?)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。
                 ?。?)路由器1收到工作站A的數據幀后,先從報頭中取出地址120.0.5,并根據路徑表計算出發往工作站B的最佳路徑:R1->R2->R5->B;并將數據幀發往路由器2。
                 ?。?)路由器2重復路由器1的工作,并將數據幀轉發給路由器5。
                 ?。?)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,于是將該數據幀直接交給工作站B。
                 ?。?)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,還具有網絡流量控制功能。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。由于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,選擇自己需要的網絡協議的路由器。
                
                近年來出現了交換路由器產品,從本質上來說它不是什么新技術,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。
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