路由器工作原理是怎樣的

1、資料來源：來自本人網(wǎng)絡(luò)整理！祝您工作順利！路由器工作原理是怎樣的 本文通過闡述tcp/ip網(wǎng)絡(luò)中路由器的根本工作原理，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，然后描繪了路由算法的設(shè)計目的和種類，著重介紹了鏈路狀態(tài)法和間隔 向量法。在文章的最終，扼要講解并描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)的迅猛進展，路由技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中已漸漸成為關(guān)鍵局部，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

2、技術(shù)的進展和路由器的普及，人們已經(jīng)不滿足于僅在本地網(wǎng)絡(luò)上共享信息，而盼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。而在目前的狀況下，任何一個有肯定規(guī)模的計算機網(wǎng)絡(luò)(如企業(yè)網(wǎng)、校內(nèi)網(wǎng)、智能大廈等)，無論采納的是快速以大網(wǎng)技術(shù)、fddi技術(shù)，還是atm技術(shù)，都離不開路由器，否那么就無法正常運作和管理。 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)中獵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，其中用法最多的是網(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模型中的其次層，即鏈路層。完成數(shù)據(jù)幀(frame)的轉(zhuǎn)發(fā)，主要目的是在連

3、接的網(wǎng)絡(luò)間供應(yīng)透亮的通信。網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)是根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的源地址和目的地址來推斷一個幀是否應(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，供應(yīng)透亮的通信。網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備看不到網(wǎng)橋的存在，設(shè)備之間的通信就猶如在一個網(wǎng)上一樣便利。由于網(wǎng)橋是在數(shù)據(jù)幀上進展轉(zhuǎn)發(fā)的，因此只能連接一樣或相像的網(wǎng)絡(luò)(一樣或相像構(gòu)造的數(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)幀構(gòu)造不同)，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，進步了網(wǎng)絡(luò)的性能，給網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用帶來了便利，在以前的網(wǎng)

4、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：一個是播送風(fēng)暴，網(wǎng)橋不阻擋網(wǎng)絡(luò)中播送消息，當網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較大時(幾個網(wǎng)橋，多個以太網(wǎng)段)，有可能引起播送風(fēng)暴(broadcasting storm)，導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)全被播送信息布滿，直至完全癱瘓。其次個問題是，當與外部網(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)互連時明顯是難以承受的。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)，我們爭論限于tcp/ip網(wǎng)絡(luò)的狀況。 路由器工作在osi模型中的

5、第三層，即網(wǎng)絡(luò)層。路由器利用網(wǎng)絡(luò)層定義的規(guī)律上的網(wǎng)絡(luò)地址(即ip地址)來區(qū)分不同的網(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)播送消息，而把播送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，把其余的局部擋在網(wǎng)內(nèi)(包括播送)，從而保持各個網(wǎng)絡(luò)具有相對的獨立性，這樣可以組成具有很多網(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，路由器可便利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。 網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備用它們的網(wǎng)絡(luò)地址(tcp/ip網(wǎng)絡(luò)中為ip地址)相互通信。ip地址是與硬件地址無關(guān)的規(guī)

6、律地址。路由器只依據(jù)ip地址來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。ip地址的構(gòu)造有兩局部，一局部定義網(wǎng)絡(luò)號，另一局部定義網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機號。目前，在internet網(wǎng)絡(luò)中采納子網(wǎng)掩碼來確定ip地址中網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址。子網(wǎng)掩碼與ip地址一樣也是32bit，并且兩者是一一對應(yīng)的，并規(guī)定，子網(wǎng)掩碼中數(shù)字為1所對應(yīng)的ip地址中的局部為網(wǎng)絡(luò)號，為0所對應(yīng)的那么為主機號。網(wǎng)絡(luò)號和主機號合起來，才構(gòu)成一個完好的ip地址。同一個網(wǎng)絡(luò)中的主機ip地址，其網(wǎng)絡(luò)號必需是一樣的，這個網(wǎng)絡(luò)稱為ip子網(wǎng)。 通信只能在具有一樣網(wǎng)絡(luò)號的ip地址之間進展，要與其它ip子網(wǎng)的主機進展通信，那么必需經(jīng)過同一網(wǎng)絡(luò)上的某個路由器或網(wǎng)關(guān)(gateway)出去。不同

7、網(wǎng)絡(luò)號的ip地址不能挺直通信，即使它們接在一起，也不能通信。 路由器有多個端口，用于連接多個ip子網(wǎng)。每個端口的ip地址的網(wǎng)絡(luò)號要求與所連接的ip子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號一樣。不同的端口為不同的網(wǎng)絡(luò)號，對應(yīng)不同的ip子網(wǎng)，這樣才能使各子網(wǎng)中的主機通過自己子網(wǎng)的ip地址把要求出去的ip分組送到路由器上。 2 路由原理 當ip子網(wǎng)中的一臺主機發(fā)送ip分組給同一ip子網(wǎng)的另一臺主機時，它將挺直把ip分組送到網(wǎng)絡(luò)上，對方就能收到。而要送給不同ip于網(wǎng)上的主機時，它要選擇一個能到達目的子網(wǎng)上的路由器，把ip分組送給該路由器，由路由器負責(zé)把ip分組送到目的地。假如沒有找到這樣的路由器，主機就把ip分組送給一個稱為缺省

8、網(wǎng)關(guān)(default gateway)的路由器上。缺省網(wǎng)關(guān)是每臺主機上的一個配置參數(shù)，它是接在同一個網(wǎng)絡(luò)上的某個路由器端口的ip地址。 路由器轉(zhuǎn)發(fā)ip分組時，只依據(jù)ip分組目的ip地址的網(wǎng)絡(luò)號局部，選擇適宜的端口，把ip分組送出去。同主機一樣，路由器也要斷定端口所接的是否是目的子網(wǎng)，假如是，就挺直把分組通過端口送到網(wǎng)絡(luò)上，否那么，也要選擇下一個路由器來傳送分組。路由器也有它的缺省網(wǎng)關(guān)，用來傳送不知道往哪兒送的ip分組。這樣，通過路由器把知道如何傳送的ip分組正確轉(zhuǎn)發(fā)出去，不知道的ip分組送給缺省網(wǎng)關(guān)路由器，這樣一級級地傳送，ip分組最終將送到目的地，送不到目的地的ip分組那么被網(wǎng)絡(luò)丟棄了。 目

9、前tcp/ip網(wǎng)絡(luò)，全部是通過路由器互連起來的，internet就是成千上萬個ip子網(wǎng)通過路由器互連起來的國際性網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)稱為以路由器為根底的網(wǎng)絡(luò)(router based network)，形成了以路由器為節(jié)點的網(wǎng)間網(wǎng)。在網(wǎng)間網(wǎng)中，路由器不僅負責(zé)對ip分組的轉(zhuǎn)發(fā)，還要負責(zé)與別的路由器進展聯(lián)絡(luò)，共同確定網(wǎng)間網(wǎng)的路由選擇和維護路由表。 路由動作包括兩項根本內(nèi)容：尋徑和轉(zhuǎn)發(fā)。尋徑即斷定到達目的地的最正確途徑，由路由選擇算法來實現(xiàn)。由于涉及到不同的路由選擇協(xié)議和路由選擇算法，要相對冗雜一些。為了斷定最正確途徑，路由選擇算法必需啟動并維護包含路由信息的路由表，其中路由信息依靠于所用的路由選擇算法而

10、不盡一樣。路由選擇算法將搜集到的不同信息填入路由表中，依據(jù)路由表可將目的網(wǎng)絡(luò)與下一站(nexthop)的關(guān)系告知路由器。路由器間互通信息進展路由更新，更新維護路由表使之正確反映網(wǎng)絡(luò)的拓撲改變，并由路由器依據(jù)量度來打算最正確途徑。這就是路由選擇協(xié)議(routing protocol)，例如路由信息協(xié)議(rip)、開放式最短途徑優(yōu)先協(xié)議(ospf)和邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(bgp)等。 轉(zhuǎn)發(fā)即沿尋徑好的最正確途徑傳送信息分組。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何將分組發(fā)送到下一個站點(路由器或主機)，假如路由器不知道如何發(fā)送分組，通常將該分組丟棄;否那么就依據(jù)路由表的相應(yīng)表項將分組發(fā)送到下一個站點，假

11、如目的網(wǎng)絡(luò)挺直與路由器相連，路由器就把分組挺直送到相應(yīng)的端口上。這就是路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議(routed protocol)。 路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議和路由選擇協(xié)議是互相協(xié)作又互相獨立的概念，前者用法后者維護的路由表，同時后者要利用前者供應(yīng)的功能來發(fā)布路由協(xié)議數(shù)據(jù)分組。下文中提到的路由協(xié)議，除非特殊說明，都是指路由選擇協(xié)議，這也是普遍的習(xí)慣。 3 路由協(xié)議 典型的路由選擇方式有兩種：靜態(tài)路由和動態(tài)路由。 靜態(tài)路由是在路由器中設(shè)置的固定的路由表。除非網(wǎng)絡(luò)管理員干預(yù)，否那么靜態(tài)路由不會發(fā)生改變。由于靜態(tài)路由不能對網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)變作出反映，一般用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不大、拓撲構(gòu)造固定的網(wǎng)絡(luò)中。靜態(tài)路由的優(yōu)點是簡潔、高效、牢靠。在全部的路由中，靜態(tài)路由優(yōu)先級最高。當動態(tài)路由與靜態(tài)路由發(fā)生沖突時，以靜態(tài)路由為準。 動態(tài)路由是網(wǎng)絡(luò)中的路由器之間互相通信，傳遞路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的過程。它能實時地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的改變。假如路由更新信息說明發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)改變，路由選擇軟件就會重新計算路由，并發(fā)出新的路由更新信息。這些信息通過各個網(wǎng)絡(luò)，引起各路由器重新啟動其路由算法，并更新各自的路