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1、5.4 路由器,5.4.1 路由器,5.4.1 路由器的功能,5.4.2 路由选择,5.4.3 路由协议,5.4.4 路由器的数据转发,5.4.5 路由器的种类,5.4.6 路由器的选择,5.4.1 路由器的功能,路由器是一种用于路由选择的专用设备，那么路由选择又是什么呢？Internet的背后其实就是千千万万个路由器。随着网络规模的不断扩大，整个网络可能包含成千上万台相互连接的计算机，那么选样实现这么多的设备相互通信呢？就好像不能让每一个邮局记住世界上所有城市、乡村的地址一样，不可能去让每一台计算机记住所有计算机的位置，更何况这些计算机的位置可能是动态变化的。那么如何解决这个问题呢？在日常生
2、活中，通过邮局发送信件时，并不是在信封上只写上信件的目的城市或乡镇街道的名称，而是按顺序写出省、地市、城镇、街道。例如，如果从北京寄一封建到山东济南市历下区燕子山路36号，那么可能是这样的：从北京的本地邮局将信寄出，邮局根据信封上的地址判断它下一步该往山东省发送，到了山东省再转发到济南市，然后是历下区，最后送到目的地。当然在这里仅是为说明问题而举的一个简单例子。,5.4.1 路由器的功能,在日常生活中，将整个国家划分成省、直辖市、自治区，它们之间均知道对方：然后再由省下发到它下面的地市，再到县、区、街道，这样就解决了问题。根据这个思路，可将整个网络人工地分成许多互相连接的小网络，这些互相连接的
3、小网络下还可以根据需要再分成一些子网络，整个结构如图5-14所示。,图5-14分成小网络后的网络结构示意图,5.4.1 路由器的功能,然后，让这些小网络互相记住其他小网络的位置，而这些小网络的子网络则记住其他子网络的位置。那么由谁来“记住”呢？而且网络的整个结构会产生变化，又由谁来跟踪这些变化呢？这时就产生了一种新的网络设备，称为路由器。由于它的工作是记住和跟踪其他网络的情况，并指示本网络的信息如何到达另一个网络，路由器就是为信息寻找到达目标节点的工具。安装路由器后，整个网络如图5-15所示。,图5-15 在网络使用路由器结构示意图,路由器的主要功能为：路由选择、数据转发（又称为交换）和数据过
4、滤。路由器的功能由硬件来实现，也可以由软件来实现，或者是部分功能用硬件来实现，部分功能用软件来实现。,5.4.2 路由选择,路由器一般有多个网络接口，包括局域网的网络接口和广域网的网络接口，每个网络接口连接不同的网络，是一个网状网的拓扑结构，这就为源主机通过网络到目的主机的数据传输提供了多条路径。路由选择就是从这些路径中寻找一条将数据包从源主机发送到目的主机的最佳传输路径的过程。图5-16所示为路由器工作原理的一个简单例子。假设，主机A要向主机B发送数据，中间要经过多个路由器，这时有多条路径可供选择，其路径选择和数据转发的工作流程如下：,5.4.2 路由选择,(1)主机A将欲发送的数据（包括B
5、的地址）发送给路由器1。(2)路由器1收到主机A的数据包以后，先从数据包中取出主机B的地址，再根据路由表从多条路径中计算出发往主机B的最短路径，这里假设该路径为：主机A一路由器1路由器4路由器5主机B，并将数据包转发给路由器4。(3)路由器4重复路由器1的工作，并将数据包转发给路由器5。(4)路由器5取出主机B的地址，发现主机B就在该路由器所连接的网络上，就将该数据包发往主机B。至此，主机A的数据包经一级级转发，最终发送到目的主机B。,5.4.3 路由协议,在路由器中，路径选择是根据路由器中的路由表来进行的，每个路由器都有一个路由表，路由器选择好某种路由协议后，就按照一定的路由算法建立并维护路
6、由表，路由表中定义了从该路由到目的主机的下一个路由器的路径。所以，路由选择是通过在当前路由器的路由表中找出对应于该数据包目的地址一下一个路由器来实现的。路由协议是指路由选择协议，是实现选择算法的协议。网络互联中常用的路由协议有：RIP（路由选择信息协议）、OSPF（开放式最短路径优先协议）、IGRP（内部网关路由协议）等。其中，RIP是基于距离间向量的路由协议，在RIP中，路由检查从源路由器到目的路由器的每条路径，并选择站点数最少的路径到达目的地。由此可见，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，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关
7、键所在。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种路径的相关数据路由表，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,5.4.3 路由协议,的个数和下一个路由器名称等内容。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。(1)静态路由表由系统管理员事先设置好固定的路由表称为静态（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。(2)动态路由表动态（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）
8、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。,5.4.4 路由器的数据转发,Internet用户使用的各种信息服务，其信息传送均以IP包为单位进行，IP包除了包括要传送的数据信息外，还包含要传送的目的IP地址、发送信息的源主机IP地址以及一些相关的控制信息。当一个路由器收到一个IP数据包时，它将根据数据包中的目的IP地址查找路由表，根据查找的结果将此IP数据包送往对应端口。下一台IP路由器收到数据包后继续转发，直至发到目的地。除了上述功能外，路由器的另外一个重要作用就是充当过滤器，将来自对方网络的不需要的数据阻止在网络之外，进而减少网络之间的通信量，正是由于这种
9、过滤功能，使得网络之间阻挡某些特殊数据成为可能。路由器的技术含量较高，比较著名的路由器生产厂家有Cisco3COM等。,5.4.5 路由器的种类,1.按支持网络协议的能力从支持网络协议能力的角度，可把路由器分为单协议路由器、多协议路由器。单协议路由器只能用于特定的网络协议环境，一般商家为某种特定的网络协议相配套而开发的。多协议路由器可支持当前流行的多种网络协议，具有广泛的适应性。它能提供一种管理手段来允许/禁止某种特定的协议。2.按工作位置从工作位置来考虑，路由器可分为访问(Access)路由器和边界路由器。访问路由器主要用来连接远程节点或工作组进入主干网，一般由12个LAN接口、2 3个WA
10、N接口和2 3种网络协议（通常包括IP协议）组成，属于传统的路由体系结构。边界路由器建立了一种新的路由体系结构，其特点是由一个中央路由器（或交换机）连接所有的外围和边界路由器。3.按连接规模和能力从连接规模和能力考虑，路由器可分为区域路由器、企业路由器和园区路由器等，分别适用于不同规模的网络的互联。,5.4.6 路由器的选择,在选择路由器时，一般需要注意以下几个方面：(1)管理模式即用户可以通过一些方式对路由器进行管理设置。路由器最基本的管理方式是利用终端（或Windows提供的超级终端）通过专用配置线连接到路由器的配置口直接进行配置，一般都是先使用这种方式对路由器进行初步设置。(2)多协议支
11、持即路由器支持哪些广域网协议。ISP(Internet接入服务提供商)利用不同的广域网技术可以为用户提供不同的广域网线路，而用户往往不能确保自己一直使用一种广域网线路和，因此在选择路由器时最好对其支持的广域网协议加以注意。ISP提供的广域网线路主要有X.25、帧中继、DDN专线、ADSL等几种，在选择路由器时最好考虑将来的实际需求。,5.4.6 路由器的选择,(3)安全性即使用了路由器以后能否确保自己内部局域网的安全。目前许多厂家的路由器可以设置访问权限列表，从而控制可以进出路由器的数据，防止非法用户入侵，实现防火墙的功能。(4)地址转换功能使用路由器对外连接时，路由器能够屏蔽内部局域网的网络地址，利用地址转换功能统一转换成ISP提供的广域网地址，这样网络上的外部用户就无法了解到本局域网的地址，进一步防止了非法用户的入侵。同时，这种方法也是实现局域网用户通过一个IP地址访问Internet的手段。,
