路由器

基本概念

　　路由器就是連接兩個以上各別網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。
　　由于位于兩個或更多個網(wǎng)絡(luò)的交匯處，從而可在它們之間傳遞分組（一種數(shù)據(jù)的組織形式）。路由器與交換機（Switch）在概念上有一定重疊但也有不同：交換機泛指工作于任何網(wǎng)絡(luò)層次的數(shù)據(jù)中繼設(shè)備（盡管多指網(wǎng)橋），而路由器則更專注于網(wǎng)絡(luò)層。
　　路由器與交換器的差別，路由器是屬于OSI 第三層的產(chǎn)品，交換器是OSI第二層的產(chǎn)品。第二層的產(chǎn)品功能在于，將網(wǎng)絡(luò)上各個電腦的MAC地址記在ARP表中，當局域網(wǎng)中的電腦要經(jīng)過交換器去交換傳遞數(shù)據(jù)時，就查詢交換器上的ARP表中的信息，將數(shù)據(jù)包傳送給指定的電腦，而不會像第一層的產(chǎn)品（如集線器）每臺在網(wǎng)絡(luò)中的電腦都發(fā)送。而路由器除了有交換器的功能外，更擁有路由表作為傳送數(shù)據(jù)包時的依據(jù), 在有多種選擇的路徑中選擇最佳的路徑。此外，并可以連接兩個以上不同網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)，而交換器只能連接兩個。并具有IP分享的功能，如：區(qū)分哪些數(shù)據(jù)包是要傳送至WAN，或是只在LAN。
　　一個比較直觀的理解路由器與交換機區(qū)別的例子是這樣：交換機好比是鄰近的街道，而路由器則是街道的交匯點。一個街區(qū)的每一間房都有它自己的地址，也就是說，交換機連接的不同的設(shè)備也有它們自己的IP地址。
　　值得一提的是，交換機除了自身的管理IP地址外不會管到其他任何IP地址。路由器將網(wǎng)絡(luò)連接起來，就像公路交換坡道或主交匯點連接公路和高速公路一樣。交匯點處的街道標記（稱為路由表）決定數(shù)據(jù)包將流向哪條路。
　　舉個例子，家中的一臺路由器將互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）的網(wǎng)絡(luò)（通常具有公有地址）和自家的LAN（通常使用私有IP地址，見網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)）連接起來。有時候交換機和路由器也被做在一起作為多接口路由器出售。
　　為了能路由數(shù)據(jù)包，路由器之間會通過路由協(xié)議進行通訊并創(chuàng)建和維護各自的路由表。路由表存儲了去往某一網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑，該路徑的“路由度量值”以及下一跳路由器。參考條目路由獲得這個過程的詳細描述。
　　盡管也有其它一些很少用到的被路由協(xié)議，但路由通常指的就是IP路由。

路由器的分類

使用分類

　　互聯(lián)網(wǎng)各種級別的網(wǎng)絡(luò)中隨處都可見到路由器。接入網(wǎng)絡(luò)使得家庭和小型企業(yè)可以連接到某個互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商；企業(yè)網(wǎng)中的路由器連接一個校園或企業(yè)內(nèi)成千上萬的計算機；骨干網(wǎng)上的路由器終端系統(tǒng)通常是不能直接訪問的，它們連接長距離骨干網(wǎng)上的ISP和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)的快速發(fā)展無論是對骨干網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)還是接入網(wǎng)都帶來了不同的挑戰(zhàn)。骨干網(wǎng)要求路由器能對少數(shù)鏈路進行高速路由轉(zhuǎn)發(fā)。企業(yè)級路由器不但要求端口數(shù)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(nèi)的小型企業(yè)客戶。接入路由器已經(jīng)開始不只是提供SLIP或PPP連接。諸如ADSL等技術(shù)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(gòu)和高速端口，并在各個端口能夠運行多種協(xié)議，同時還要避開電話交換網(wǎng)。
　　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(tǒng)，其主要目標是以盡量便宜的方法實現(xiàn)盡可能多的端點互連，并且進一步要求支持不同的服務(wù)質(zhì)量。許多現(xiàn)有的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)都是由Hub或網(wǎng)橋連接起來的以太網(wǎng)段。盡管這些設(shè)備價格便宜、易于安裝、無需配置，但是它們不支持服務(wù)等級。相反，有路由器參與的網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)C器分成多個碰撞域，并因此能夠控制一個網(wǎng)絡(luò)的大小。此外，路由器還支持一定的服務(wù)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
　　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(wǎng)絡(luò)還要處理歷史遺留的各種LAN技術(shù)，支持多種協(xié)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(xiàn)企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。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(wǎng)中使用的技術(shù)，如熱備份、雙電源、雙數(shù)據(jù)通路等來獲得。這些技術(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(lián)網(wǎng)使用的三種主要技術(shù)中，光纖和DWDM都已經(jīng)是很成熟的并且是現(xiàn)成的。如果沒有與現(xiàn)有的光纖技術(shù)和DWDM技術(shù)提供的原始帶寬對應(yīng)的路由器，新的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)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(jīng)成為一項迫切的要求。太比特路由器技術(shù)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(wǎng)接入，這樣內(nèi)網(wǎng)電腦就可以經(jīng)過雙WAN路由器的負載均衡功能同時使用2條外網(wǎng)接入線路，大幅提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬。當前雙WAN路由器主要有“帶寬匯聚”和“一網(wǎng)雙線”的應(yīng)用優(yōu)勢，這是傳統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，它伴隨著寬帶的普及應(yīng)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(zhuǎn)發(fā)能力，靈活的網(wǎng)絡(luò)管理和豐富的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等特點。多數(shù)寬帶路由器針對中國寬帶應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計，可滿足不同的網(wǎng)絡(luò)流量環(huán)境，具備滿足良好的電網(wǎng)適應(yīng)性和網(wǎng)絡(luò)兼容性。多數(shù)寬帶路由器采用高度集成設(shè)計，集成10/100Mbps寬帶以太網(wǎng)WAN接口、并內(nèi)置多口10/100Mbps自適應(yīng)交換機，方便多臺機器連接內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與Internet，可以廣泛應(yīng)用于家庭、學校、辦公室、網(wǎng)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(jù)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(jù)所要連接的網(wǎng)絡(luò)類型來選擇相應(yīng)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(shù)模塊化路由器可以允許用戶選擇網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(nèi)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(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這些協(xié)議要能在每個端口上運行。諸如ADSL等技術(shù)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(gòu)和高速端口，并在各個端口能夠運行多種協(xié)議，同時還要避開電話交換網(wǎng)。
　　虛擬路由器
　　虛擬路由器以虛求實。一些有關(guān)IP骨干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的新技術(shù)突破，為將來因特網(wǎng)新服務(wù)的實現(xiàn)鋪平了道路。虛擬路由器就是這樣一種新技術(shù)，它使一些新型因特網(wǎng)服務(wù)成為可能。通過這些新型服務(wù)，用戶將可以對網(wǎng)絡(luò)的性能、因特網(wǎng)地址和路由以及網(wǎng)絡(luò)安全等進行控制。以色列RND網(wǎng)絡(luò)公司是一家提供從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)中心的路由器。位于網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用于用戶上網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)管理的功能，如dhcp服務(wù)、nat防火墻、mac地址過濾等等功能。
　　獨臂路由器
　　獨臂路由器的概念是出現(xiàn)在三層交換機之前，網(wǎng)內(nèi)各個VLAN之間的通信可以用ISL關(guān)聯(lián)來實現(xiàn)，那樣的話，路由器就成為一個“獨臂路由器”，VLAN之間的數(shù)據(jù)傳輸要先進入路由器處理，然后輸出，以使得網(wǎng)絡(luò)中的大部分報文同一個VLAN內(nèi)的報文將用不著通過路由器而直接在交換設(shè)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(wǎng)上一般均設(shè)置有多個冗余“獨臂”路由器，來分擔數(shù)據(jù)處理任務(wù)，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(wǎng)絡(luò)中VLAN之間的數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)路由器
　　無線網(wǎng)絡(luò)路由器(例如：D-LINK，TP-LINK，TENDA等。)是一種用來連接有線和無線網(wǎng)絡(luò)的通訊設(shè)備，它可以通過Wi-Fi技術(shù)收
　　發(fā)無線信號來與個人數(shù)碼助理和筆記本等設(shè)備通訊。無線網(wǎng)絡(luò)路由器可以在不設(shè)電纜的情況下，方便地建立一個電腦網(wǎng)絡(luò)。
　　但是，一般在戶外通過無線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸時，它的速度可能會受到天氣的影響。其他的無線網(wǎng)絡(luò)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(diào)整每個節(jié)點的帶寬，這樣每個節(jié)點的網(wǎng)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(jīng)常用在電信的主干道上，如華為，思科。網(wǎng)吧，酒店等則常用網(wǎng)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(wǎng)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(diào)配功能，這種功能主要應(yīng)用于網(wǎng)吧、酒店、小區(qū)、學校等，網(wǎng)吧最常用的則是奧雷路由器。 

路由器的應(yīng)用

　　路由器的基本應(yīng)用有以下幾個方面。
　　(1)同構(gòu)型局域網(wǎng)的互聯(lián)。使用路由器進行同構(gòu)型局域網(wǎng)的互聯(lián)，其能力比網(wǎng)橋的能力要強很多。
　　(2)LAN與WAN之間的互聯(lián)。這是路由器的主要用途。局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)時，使用得較多互連設(shè)備是路由器，如圖所示。

　　路由器能完成局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)低三層協(xié)議的轉(zhuǎn)換。這種利用路由器使局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)的方式稱為網(wǎng)絡(luò)接入，各地的局域網(wǎng)通過廣域網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)的目的就是要實現(xiàn)局域網(wǎng)之間的通信。目前應(yīng)用最為廣泛的就是局域網(wǎng)通過路由器接入Internct的方式。
　　(3)WAN與WAN的互聯(lián)。隨著路由器技術(shù)的不斷發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，路由器的應(yīng)用范圍也在擴大，不再局限于局域網(wǎng)與局域網(wǎng)或局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間的互聯(lián)，它應(yīng)用于面向城市的WAN、面向?qū)W校的校園網(wǎng)和面向企業(yè)的企業(yè)網(wǎng)等。
　　圖2所示為利用路由器將企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)與外部網(wǎng)互聯(lián)的模型。在企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)中，使用交換機、集線器等設(shè)備連接網(wǎng)絡(luò)中的各個站點。企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)與外部網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系，通過路由器實現(xiàn)。