路由器

 路由器是互聯網絡的樞紐、"交通警察"。目前路由器已經廣泛應用于各行各業(yè)，各種不同檔次的產品已成為實現各種骨干網內部連接、骨干網間互聯和骨干網與互聯網互聯互通業(yè)務的主力軍。路由和交換之間的主要區(qū)別就是交換發(fā)生在OSI參考模型第二層（數據鏈路層），而路由發(fā)生在第三層，即網絡層。這一區(qū)別決定了路由和交換在移動信息的過程中需使用不同的控制信息，所以兩者實現各自功能的方式是不同的

　　簡介

　　路由器（Router）又稱網關設備（Gateway）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，可通過路由器的路由功能來完成。因此，路由器具有判斷網絡地址和選擇IP路徑的功能，它能在多網絡互聯環(huán)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。

　　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(fā)射機。

　　路由器是互聯網的主要結點設備。路由器通過路由決定數據的轉發(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）。作為不同網絡之間互相連接的樞紐，路由器系統構成了基于TCP/IP 的國際互聯網絡Internet 的主體脈絡，也可以說，路由器構成了Internet的骨架。它的處理速度是網絡通信的主要瓶頸之一，它的可靠性則直接影響著網絡互連的質量。因此，在園區(qū)網、地區(qū)網、乃至整個Internet研究領域中，路由器技術始終處于核心地位，其發(fā)展歷程和方向，成為整個Internet研究的一個縮影。在當前我國網絡基礎建設和信息建設方興未艾之際，探討路由器在互連網絡中的作用、地位及其發(fā)展方向，對于國內的網絡技術研究、網絡建設，以及明確網絡市場上對于路由器和網絡互連的各種似是而非的概念，都有重要的意義。

　　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。

　　結構

　　電源接口（POWER）：接口連接電源。

　　復位鍵（RESET）：此按鍵可以還原路由器的出廠設置。

　　貓（或者是交換機）與路由器連接口（WAN）：此接口用一條網線與家用寬帶調制解調器進行連接（或者與交換機）。

　　電腦與路由器連接口（LAN1~8）：此接口用一條網線把電腦與路由器進行連接。

　　需注意的是：WAN口與LAN口一定不能接反。

　　家用無線路由器和有線路由器的IP地址根據品牌不同，主要有192·168·1·1和192·168·0·1兩種。

　　IP地址與登錄名稱與密碼一般標注在路由器的底部。

　　登錄 無線路由器網 有的出廠默認登錄賬戶是：admin登錄密碼是：admin

　　有的無線路由器的出廠默認登錄賬戶是：amdin 登錄密碼是空的。

　　發(fā)展歷史

　　無線路由

　　早在40多年前就已經出現了對路由技術的討論，但是直到80年代路由技術才逐漸進入商業(yè)化的應用。路由技術之所以在問世之初沒有被廣泛使用主要是因為80年代之前的網絡結構都非常簡單，路由技術沒有用武之地。大規(guī)模的互聯網絡才逐漸流行起來，為路由技術的發(fā)展提供了良好的基礎和平臺。

　　啟動過程我們知道，路由器里有一個叫做IOS的軟件，IOS叫做網際操作系統，可以等同的認為它就是路由器的操作系統，像我們常用的XP一樣。路由器會使用IOS來完成路由表的生成和維護。

　　同樣的，作為路由器來講，也有一個類似于我們PC系統中BIOS一樣作用的部分，叫做MiniIOS。MiniIOS可以使我們在路由器的FLASH中不存在IOS時，先引導起來，進入恢復模式，來使用TFPF或X-MODEM等方式去給FLASH中導入IOS文件。所以，路由器的啟動過程應該是這樣的：

　　路由器在加電后首先會進行POST。Power On Self Test (上電自檢，對硬件進行檢測的過程)。

　　POST完成后，首先讀取ROM里的BootStrap程序進行初步引導。

　　初步引導完成后，嘗試定位并讀取完整的IOS鏡像文件。在這里，路由器將會首先在FLASH中查找IOS文件，如果找到了IOS文件的話，那么讀取IOS文件，引導路由器。

　　如果在FLASH中沒有找到IOS文件的話，那么路由器將會進入BOOT模式，在BOOT模式下可以使用TFTP上的IOS文件。或者使用TFTP/X-MODEM來給路由器的FLASH中傳一個IOS文件(一般我們把這個過程叫做灌IOS)。傳輸完畢后重新啟動路由器，路由器就可以正常啟動到CLI模式。

　　當路由器初始化完成IOS文件后，就會開始在NVRAM中查找STARTUP-CONFIG文件，STARTUP-CONFIG叫做啟動配置文件。該文件里保存了我們對路由器所做的所有的配置和修改。當路由器找到了這個文件后，路由器就會加載該文件里的所有配置，并且根據配置來學習、生成、維護路由表，并將所有的配置加載到RAM(路由器的內存)里后，進入用戶模式，最終完成啟動過程。

　　如果在NVRAM里沒有STARTUP-CONFIG文件，則路由器會進入詢問配置模式，也就是俗稱的問答配置模式，在該模式下所有關于路由器的配置都可以以問答的形式進行配置。不過一般情況下我們基本上是不用這樣的模式的。我們一般都會進入CLI[2](Comman Line Interface)命令行模式后對路由器進行配置。

　　工作過程

　　（1）工作站A將工作站B的地址12.0.0.5連同數據信息以數據包的形式發(fā)送給路由器1。

　　（2）路由器1收到工作站A的數據包后，先從報頭中取出地址12.0.0.5，并根據路徑表計算出發(fā)往工作站B的最佳路徑：R1->R2->R5->B；并將數據包發(fā)往路由器2。

　?。?）路由器2重復路由器1的工作，并將數據包轉發(fā)給路由器5。

　?。?）路由器5同樣取出目的地址，發(fā)現12.0.0.5就在該路由器所連接的網段上，于是將該數據包直接交給工作站B。

　?。?）工作站B收到工作站A的數據包，一次通信過程宣告結束。

　　作用功能

　　連通不同的網絡

　　從過濾網絡流量的角度來看，路由器的作用與交換機和網橋非常相似。但是與工作在網絡物理層，從物理上劃分網段的交換機不同，路由器使用專門的軟件協議從邏輯上對整個網絡進行劃分。例如，一臺支持IP協議的路由器可以把網絡劃分成多個子網段，只有指向特殊IP地址的網絡流量才可以通過路由器。對于每一個接收到的數據包，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)和過濾數據的速度往往要比只查看數據包物理地址的交換機慢。但是，對于那些結構復雜的網絡，使用路由器可以提高網絡的整體效率。路由器的另外一個明顯優(yōu)勢就是可以自動過濾網絡廣播。從總體上說，在網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。

　　選擇信息傳送的線路

　　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(guī)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。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。

　　靜態(tài)路由表：由系統管理員事先設置好固定的路徑表稱之為靜態(tài)（static）路徑表。

　　動態(tài)路由表：動態(tài)（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。

　　路由器是一種多端口設備，它可以連接不同傳輸速率并運行于各種環(huán)境的局域網和廣域網，也可以采用不同的協議。路由器屬于O S I 模型的第三層--網絡層。指導從一個網段到另一個網段的數據傳輸，也能指導從一種網絡向另一種網絡的數據傳輸.

　　第一，網絡互連：路由器支持各種局域網和廣域網接口，主要用于互連局域網和廣域網，實現不同網絡互相通信；

　　第二，數據處理：提供包括分組過濾、分組轉發(fā)、優(yōu)先級、復用、加密、壓縮和防火墻等功能；

　　第三，網絡管理：路由器提供包括路由器配置管理、性能管理、容錯管理和流量控制等功能。

　　所謂“路由”，是指把數據從一個地方傳送到另一個地方的行為和動作，而路由器，正是執(zhí)行這種行為動作的機器，它的英文名稱為Router,是一種連接多個網絡或網段的網絡設備，它能將不同網絡或網段之間的數據信息進行“翻譯”，以使它們能夠相互“讀懂”對方的數據，從而構成一個更大的網絡。

　　為了完成“路由”的工作，在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關數據－－路由表（Routing Table），供路由選擇時使用。路由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。路由表可以是由系統管理員固定設置好的，也可以由系統動態(tài)修改，可以由路由器自動調整，也可以由主機控制。在路由器中涉及到兩個有關地址的名字概念，那就是：靜態(tài)路由表和動態(tài)路由表。由系統管理員事先設置好固定的路由表稱之為靜態(tài)（static）路由表，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。動態(tài)（Dynamic）路由表是路由器根據網絡系統的運行情況而自動調整的路由表。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。

　　轉變

　　隨著網絡逐步走向大眾，網吧也如雨后春筍般出現在街頭小巷。但隨著數量的增加，網吧之間的競爭也越來越激烈。而通過擴大規(guī)模、降低成本來優(yōu)化經營環(huán)境已經成為網吧發(fā)展的必然趨勢。 以往，國內大多數網吧的主流規(guī)模是PC數目在60-100臺，通過SOHO路由器連接至互聯網，其網絡連接具有架構簡單、成本低的優(yōu)勢。但隨著網絡PC數目的增多，原來的網絡接入系統經常出現網絡掉線、游戲被卡、黑客攻擊、病毒泛濫等問題。面對這些，網吧業(yè)主是否考慮過網吧路由器該升級了。

　　限制網吧良性運營的接入瓶頸：

　　PC規(guī)模在60-100臺的網吧網絡，SOHO路由器基本可以滿足網絡接入的需求。但PC數量超過100臺之后，如果仍然采用SOHO路由器接入，整個網絡系統就相對比較脆弱了，這主要表現在以下幾個方面：

　　首先是性能低。為了節(jié)省成本，SOHO路由器一般采用性能一般的CPU，內存的速度也比較慢。在具體的使用中，會出現下載速度慢，游戲會卡，這都是性能低的表現。

　　其次是穩(wěn)定性差，容易掉線，而這是游戲玩家最忌諱的。一些SOHO路由器在用戶數少的時候，可以保持穩(wěn)定的連接；但如果規(guī)模稍微有些增大，網絡的穩(wěn)定性就很難保證了，當網絡流量增大時，便會頻繁地重新啟動。而且SOHO路由器采用普通外置電源，當電壓起伏時，SOHO路由器的供電也無法得到保障。

　　第三是散熱差。一般情況下，SOHO路由器體積很小，機器內沒有合理的散熱設計，而網吧通常是24小時營業(yè)，因此SOHO路由器散熱便成了問題。路由器過熱最直接的影響就是運行不穩(wěn)定。

　　最后支持PC數量小。SOHO路由器內存容量?。ㄒ话阍?M-8M），FLASH容量?。ㄒ话阒挥?M），支持的用戶數量有限，基本上NAT最大的進行數量在1024個以內?？梢运阋凰悖蜷_一個網頁，大約需要10-50個NAT進程數，所以SOHO路由器支持的PC數量小，很難進行功能擴展升級。

　　使用分類

　　互聯網各種級別的網絡中隨處都可見到路由器。接入網絡使得家庭和小型企業(yè)可以連接到某個互聯網服務提供商；企業(yè)網中的路由器連接一個校園或企業(yè)內成千上萬的計算機；骨干網上的路由器終端系統通常是不能直接訪問的，它們連接長距離骨干網上的ISP和企業(yè)網絡?；ヂ摼W的快速發(fā)展無論是對骨干網、企業(yè)網還是接入網都帶來了不同的挑戰(zhàn)。骨干網要求路由器能對少數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目多、價格低廉，而且要求配置起來簡單方便，并提供QoS，像飛魚星的企業(yè)級路由器就提供SmartQoSIII。

　　接入路由器

　　接入路由器連接家庭或ISP內的小型企業(yè)客戶。接入路由器已經開始不只是提供SLIP或PPP連接。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議，同時還要避開電話交換網。

　　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，其主要目標是以盡量便宜的方法實現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。許多現有的企業(yè)網絡都是由Hub或網橋連接起來的以太網段。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，有路由器參與的網絡能夠將機器分成多個碰撞域，并因此能夠控制一個網絡的大小。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  路由器

　　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)網絡還要處理歷史遺留的各種LAN技術，支持多種協議，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。

　　骨干級路由器

　　骨干級路由器實現企業(yè)級網絡的互聯。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中使用的技術，如熱備份、雙電源、雙數據通路等來獲得。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。

　　太比特路由器

　　在未來核心互聯網使用的三種主要技術中，光纖和DWDM都已經是很成熟的并且是現成的。如果沒有與現有的光纖技術和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）已經成為一項迫切的要求。太比特路由器技術還主要處于開發(fā)實驗階段。

　　多WAN路由器

　　雙WAN路由器具有物理上的2個WAN口作為外網接入，這樣內網電腦就可以經過雙WAN路由器的負載均衡功能同時使用2條外網接入線路，大幅提高了網絡帶寬。當前雙WAN路由器主要有“帶寬匯聚”和“一網雙線”的應用優(yōu)勢，這是傳統單WAN路由器做不到的。

　　功能分類

　　寬帶路由器

　　寬帶路由器是近幾年來新興的一種網絡產品，它伴隨著寬帶的普及應運而生。寬帶路由器在一個緊湊的箱子中集成了路由器、防火墻、帶寬控制和管理等功能，具備快速轉發(fā)能力，靈活的網絡管理和豐富的網絡狀態(tài)等特點。多數寬帶路由器針對中國寬帶應用優(yōu)化設計，可滿足不同的網絡流量環(huán)境，具備滿足良好的電網適應性和網絡兼容性。多數寬帶路由器采用高度集成設計，集成10/100Mbps寬帶以太網WAN接口、并內置多口10/100Mbps自適應交換機，方便多臺機器連接內部網絡與Internet，可以廣泛應用于家庭、學校、辦公室、網吧、小區(qū)接入、政府、企業(yè)等場合。

　　模塊化路由器

　　模塊化路由器主要是指該路由器的接口類型及部分擴展功能是可以根據用戶的實際需求來配置的路由器，這些路由器在出廠時一般只提供最基本的路由功能，用戶可以根據所要連接的網絡類型來選擇相應的模塊，不同的模塊可以提供不同的連接和管理功能。例如，絕大多數模塊化路由器可以允許用戶選擇網絡接口類型，有些模塊化路由器可以提供VPN等功能模塊，有些模塊化路由器還提供防火墻的功能，等等。多數路由器都是模塊化路由器。

　　非模塊化路由器

　　非模塊化路由器都是低端路由器，平時家用的即為這類非模塊化路由器。該類路由器主要用于連接家庭或ISP內的小型企業(yè)客戶。它不僅提供SLIP或PPP連接，還支持諸如PPTP和IPSec等虛擬私有網絡協議。這些協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寬帶，這將進一步增加接入路由器的負擔。由于這些趨勢，該類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議，同時還要避開電話交換網。

　　虛擬路由器

　　虛擬路由器以虛求實。一些有關IP骨干網絡設備的新技術突破，為將來因特網新服務的實現鋪平了道路。虛擬路由器就是這樣一種新技術，它使一些新型因特網服務成為可能。通過這些新型服務，用戶將可以對網絡的性能、因特網地址和路由以及網絡安全等進行控制。以色列RND網絡公司是一家提供從局域網到廣域網解決方案的廠商，該公司最早提出了虛擬路由的概念。

　　核心路由器

　　核心路由器又稱“骨干路由器”，是位于網絡中心的路由器。位于網絡邊緣的路由器叫接入路由器。核心路由器和邊緣路由器是相對概念。它們都屬于路由器，但是有不同的大小和容量。某一層的核心路由器是另一層的邊緣路由器。

　　無線路由器

　　無線路由器就是帶有無線覆蓋功能的路由器，它主要應用于用戶上網和無線覆蓋。市場上流行的無線路由器一般都支持專線xdsl/ cable，動態(tài)xdsl，pptp四種接入方式，它還具有其它一些網絡管理的功能，如dhcp服務、nat防火墻、mac地址過濾等等功能。  路由器

　　獨臂路由器

　　獨臂路由器的概念是出現在三層交換機之前，網內各個VLAN之間的通信可以用ISL關聯來實現，那樣的話，路由器就成為一個“獨臂路由器”，VLAN之間的數據傳輸要先進入路由器處理，然后輸出，以使得網絡中的大部分報文同一個VLAN內的報文將用不著通過路由器而直接在交換設備間進行高速傳輸。這種路由方式的不足之處在于它仍然是一種集中式的路由策略，因此在主干網上一般均設置有多個冗余“獨臂”路由器，來分擔數據處理任務，從而可以減少因路由器引起的瓶頸問題，還可以增加冗余鏈路，但如果網絡中VLAN之間的數據傳輸量比較大，那么在路由器處將形成瓶頸。獨臂路由器基本被第3層交換機取代。

　　無線網絡路由器

　　無線網絡路由器(例如：D-LINK,TP-LINK,TENDA等。)是一種用來連接有線和無線網絡的通訊設備，它可以通過Wi-Fi技術收  路由器

　　發(fā)無線信號來與個人數碼助理和筆記本等設備通訊。無線網絡路由器可以在不設電纜的情況下，方便地建立一個電腦網絡。

　　但是，一般在戶外通過無線網絡進行數據傳輸時，它的速度可能會受到天氣的影響。其他的無線網絡還包括了紅外線、藍牙及衛(wèi)星微波等。

　　智能流控路由器

　　智能流控路由器能夠在自動地調整每個節(jié)點的帶寬，這樣每個節(jié)點的網速均能達到最快,不用限制每個節(jié)點的速度，這是其最大的特點。智能流控路由器經常用在電信的主干道上，如華為，思科。網吧,酒店等則常用網星路由器。

　　動態(tài)限速路由器

　　動態(tài)限速路由器是一種能實時地計算每位用戶所需要的帶寬，精確分析用戶上網類型，并合理分配帶寬，達到按需分配，合理利用，還具有優(yōu)先通道的智能調配功能，這種功能主要應用于網吧、酒店、小區(qū)、學校等，網吧最常用的則是奧雷路由器。