網路中路由器工作原理

A. 路由器轉發數據的工作原理，用生活中的案例來表達

路由器（Router），是連接網際網路中各區域網、廣域網的設備，它會根據信道的情況自動選擇和設定路由，以最佳路徑，按前後順序發送信號。

路由器是一種三層設備，是使用IP地址定址，實現從源IP到達目標IP地址的端到端的服務，其工作原理如下：

• 路由器接收到數據包，提取目標IP地址及子網掩碼計算目標網路地址；

• 根據目標網路地址查找路由表，如果找到目標網路地址就按照相應的出口發送到下一個路由器；

• 如果沒有找到，就看一下有沒有默認路由，如果有就按照默認路由的出口發送給下一個路由器；

• 如果沒有找到就給源IP發送一個出錯ICMP數據包表明沒法傳遞該數據包；

• 如果是直連路由就按照第二層MAC地址發送給目標站點。

路由器轉發數據工作原理

B. 詳解路由器的工作原理

很多人都知道路由器是現在很重要的上網連接設備，但可能都不太了解路由器的工作原理，下面是我整理的一些關於路由器的相關資料，供你參考。

我們知道路由器是用來連接不同網段或網路的，在一個區域網中，如果不需與外界網路進行通信的話，內部網路的各工作站都能識別 其它 各節點，完全可以通過交換機就可以實現目的發送，根本用不上路由器來記憶區域網的各節點MAC地址。路由器識別不同網路的 方法 是通過識別不同網路的網路ID號進行的，所以為了保證路由成功，每個網路都必須有一個唯一的網路編號。路由器要識別另一個網路，首先要識別的就是對方網路的路由器IP地址的網路ID，看是不是與目的節點地址中的網路ID號相一致。如果是當然就向這個網路的路由器發送了，接收網路的路由器在接收到源網路發來的報文後，根據報文中所包括的目的節點IP地址中的主機ID號來識別是發給哪一個節點的，然後再直接發送。

為了更清楚地說明路由器的工作原理，現在我們假設有這樣一個簡單的網路。假設其中一個網段網路ID號為"A"，在同一網段中有4台終端設備連接在一起，這個網段的每個設備的IP地址分別假設為：A1、A2、A3和A4。連接在這個網段上的一台路由器是用來連接其它網段的，路由器連接於A網段的那個埠IP地址為A5。同樣路由器連接另一網段為B網段，這個網段的網路ID號為"B"，那連接在B網段的另幾台工作站設備設的IP地址我們設為：B1、B2、B3、B4，同樣連接與B網段的路由器埠的IP地址我們設為B5。

在這樣一個簡單的網路中同時存在著兩個不同的網段，現如果A網段中的A1用戶想發送一個數據給B網段的B2用戶，有了路由器就非常簡單了。

首先A1用戶把所發送的數據及發送報文准備好，以數據幀的形式通過集線器或交換機廣播發給同一網段的所有節點(集線器都是採取廣播方式，而交換機因為不能識別這個地址，也採取廣播方式)，路由器在偵聽到A1發送的數據幀後，分析目的節點的IP地址信息(路由器在得到數據包後總是要先進行分析)。得知不是本網段的，就把數據幀接收下來，進一步根據其路由表分析得知接收節點的網路ID號與B5埠的網路ID號相同，這時路由器的A5埠就直接把數據幀發給路由器B5埠。B5埠再根據數據幀中的目的節點IP地址信息中的主機ID號來確定最終目的節點為B2，然後再發送數據到節點B2。這樣一個完整的數據幀的路由轉發過程就完成了，數據也正確、順利地到達目的節點。

當然實際上像以上這樣的網路算是非常簡單的，路由器的功能還不能從根本上體現出來，一般一個網路都會同時連接其它多個網段或網路，就像圖2所示的一樣，A、B、C、D四個網路通過路由器連接在一起。

現在我們來看一下在如圖2所示網路環境下路由器又是如何發揮其路由、數據轉發作用的。我們同樣需要假設，各網路用戶的IP地址分配就不多講了，圖2已有標注。現假設網路A中一個用戶A1要向C網路中的C3用戶發送一個請求信號時，信號傳遞的步驟如下：

第1步：用戶A1將目的用戶C3的地址C3，連同數據信息以數據幀的形式通過集線器或交換機以廣播的形式發送給同一網路中的所有節點，當路由器A5埠偵聽到這個地址後，分析得知所發目的節點不是本網段的，需要路由轉發，就把數據幀接收下來。

第2步：路由器A5埠接收到用戶A1的數據幀後，先從報頭中取出目的用戶C3的IP地址，並根據路由表計算出發往用戶C3的最佳路徑。因為從分析得知到C3的網路ID號與路由器的C5網路ID號相同，所以由路由器的A5埠直接發向路由器的C5埠應是信號傳遞的最佳途經。

第3步：路由器的C5埠再次取出目的用戶C3的IP地址，找出C3的IP地址中的主機ID號，如果在網路中有交換機則可先發給交換機，由交換機根據MAC地址表找出具體的網路節點位置;如果沒有交換機設備則根據其IP地址中的主機ID直接把數據幀發送給用戶C3，這樣一個完整的數據通信轉發過程也完成了。

從上面可以看出，不管網路有多麼復雜，路由器其實所作的工作就是這么幾步，所以整個路由器的工作原理都差不多。當然在實際的網路中還遠比上圖2所示的要復雜許多，實際的步驟也不會像上述那麼簡單，但總的過程是這樣的。

互聯網各種級別的網路中隨處都可見到路由器。接入網路使得家庭和小型企業可以連接到某個互聯網服務提供商;企業網中的路由器連接一個校園或企業內成千上萬的計算機;骨幹網上的路由器終端系統通常是不能直接訪問的，它們連接長距離骨幹網上的ISP和企業網路。互聯網的快速發展無論是對骨幹網、企業網還是接入網都帶來了不同的挑戰。骨幹網要求路由器能對少數鏈路進行高速路由轉發。企業級路由器不但要求埠數目多、價格低廉，而且要求配置起來簡單方便，並提供QoS，像飛魚星的企業級路由器就提供SmartQoSIII。

接入

接入路由器連接家庭或ISP內的小型企業客戶。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。由於這些趨勢，接入路由器將來會支持許多異構和高速埠，並在各個埠能夠運行多種協議，同時還要避開電話交換網。

企業級

企業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，並且進一步要求支持不同的服務質量。許多現有的企業網路都是由Hub或網橋連接起來的乙太網段。盡管這些設備價格便宜、易於安裝、無需配置，但是它們不支持服務等級。相反，有路由器參與的網路能夠將機器分成多個碰撞域，並因此能夠控制一個網路的大小。此外，路由器還支持一定的服務等級，至少允許分成多個優先順序別。但是路由器的每埠造價要貴些，並且在能夠使用之前要進行大量的配置工作。因此，企業路由器的成敗就在於是否提供大量埠且每埠的造價很低，是否容易配置，是否支持QoS。另外『還要求企業級路由器有效地支持廣播和組播。企業網路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。它們還要支持防火牆、包過濾以及大量的管理和安全策略以及VLAN。

骨幹級

骨幹級路由器實現企業級網路的互聯。對它的要求是速度和可靠性，而代價則處於次要地位。

硬體可靠性可以採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。這些技術對所有骨幹路由器而言差不多是標準的。骨幹IP路由器的主要性能瓶頸是在轉發表中查找某個路由所耗的時間。當收到一個包時，輸入埠在轉發表中查找該包的目的地址以確定其目的埠，當包越短或者當包要發往許多目的埠時，勢必增加路由查找的代價。因此，將一些常訪問的目的埠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，路由器的穩定性也是一個常被忽視的問題。

太比特

在未來核心互聯網使用的三種主要技術中，光纖和DWDM都已經是很成熟的並且是現成的。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，新的網路基礎設施將無法從根本上得到性能的改善，因此開發高性能的骨幹交換/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於開發實驗階段。

多WAN

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，大幅提高了網路帶寬。當前雙WAN路由器主要有「帶寬匯聚」和「一網雙線」的應用優勢，這是傳統單WAN路由器做不到的。

3G無線

3G無線路由器採用32位高性能工業級ARM9通信處理器，以嵌入式實時 操作系統 RTOS為軟體支撐平台，系統集成了全系列從邏輯鏈路層到應用層通信協議，支持靜態及動態路由、PPP server及PPP client、(包括、PPTP和IPSEC)、DHCP server及DHCP client、DDNS、防火牆、NAT、DMZ主機等功能。為用戶提供安全、高速、穩定可靠，各種協議路由轉發的無線路由網路。

隨著3G 無線網路 的發展，人們越來越享受無線網路給人們帶來的價值，市場上有多種類的3G無線路由器，其中有小黑A8 系列，小黑華為e5等。3G無線路由器在改變人們的生活。

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C. 路由的工作機制是什麼

路由器
解釋路由器的概念，首先得知道什麼是路由。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,是一種連接多個網路或網段的網路設備，它能將不同網路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路。

簡單的講，路由器主要有以下幾種功能：

第一，網路互連，路由器支持各種區域網和廣域網介面，主要用於互連區域網和廣域網，實現不同網路互相通信；

第二，數據處理，提供包括分組過濾、分組轉發、優先順序、復用、加密、壓縮和防火牆等功能；

第三，網路管理，路由器提供包括配置管理、性能管理、容錯管理和流量控制等功能。

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：靜態路由表和動態路由表。由系統管理員事先設置好固定的路由表稱之為靜態（static）路由表，一般是在系統安裝時就根據網路的配置情況預先設定的，它不會隨未來網路結構的改變而改變。動態（Dynamic）路由表是路由器根據網路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，自動學習和記憶網路運行情況，在需要時自動計算數據傳輸的最佳路徑。

為了簡單地說明路由器的工作原理，現在我們假設有這樣一個簡單的網路。如圖所示，A、B、C、D四個網路通過路由器連接在一起。

現在我們來看一下在如圖所示網路環境下路由器又是如何發揮其路由、數據轉發作用的。現假設網路A中一個用戶A1要向C網路中的C3用戶發送一個請求信號時，信號傳遞的步驟如下：

第1步：用戶A1將目的用戶C3的地址C3，連同數據信息以數據幀的形式通過集線器或交換機以廣播的形式發送給同一網路中的所有節點，當路由器A5埠偵聽到這個地址後，分析得知所發目的節點不是本網段的，需要路由轉發，就把數據幀接收下來。

第2步：路由器A5埠接收到用戶A1的數據幀後，先從報頭中取出目的用戶C3的IP地址，並根據路由表計算出發往用戶C3的最佳路徑。因為從分析得知到C3的網路ID號與路由器的C5網路ID號相同，所以由路由器的A5埠直接發向路由器的C5埠應是信號傳遞的最佳途經。

第3步：路由器的C5埠再次取出目的用戶C3的IP地址，找出C3的IP地址中的主機ID號，如果在網路中有交換機則可先發給交換機，由交換機根據MAC地址表找出具體的網路節點位置；如果沒有交換機設備則根據其IP地址中的主機ID直接把數據幀發送給用戶C3，這樣一個完整的數據通信轉發過程也完成了。

從上面可以看出，不管網路有多麼復雜，路由器其實所作的工作就是這么幾步，所以整個路由器的工作原理基本都差不多。當然在實際的網路中還遠比上圖所示的要復雜許多，實際的步驟也不會像上述那麼簡單，但總的過程是這樣的。

增加路由器涉及的基本協議

路由器英文名稱為Router，是一種用於連接多個網路或網段的網路設備。這些網路可以是幾個使用不同協議和體系結構的網路(比如互聯網與區域網)，可以是幾個不同網段的網路(比如大型互聯網中不同部門的網路)，當數據信息從一個部門網路傳輸到另外一個部門網路時，可以用路由器完成。現在，家庭區域網也越來越多地採用路由器寬頻共享的方式上網。

路由器在連接不同網路或網段時，可以對這些網路之間的數據信息進行「翻譯」，然後「翻譯」成雙方都能「讀」懂的數據，這樣就可以實現不同網路或網段間的互聯互通。同時，它還具有判斷網路地址和選擇路徑的功能以及過濾和分隔網路信息流的功能。目前，路由器已成為各種骨幹網路內部之間、骨幹網之間以及骨幹網和互聯網之間連接的樞紐。

NAT:全稱Network Address Translation(網路地址轉換)，路由器通過NAT功能可以將區域網內部的IP地址轉換為合法的IP地址並進行Internet的訪問。比如，區域網內部有個IP地址為192.168.0.1的計算機，當然通過該IP地址可以和內網其他的計算機通信;但是如果該計算機要訪問外部Internet網路，那麼就需要通過NAT功能將192.168.0.1轉換為合法的廣域網IP地址，比如210.113.25.100。

DHCP:全稱Dynamic Host Configuration Protocol(動態主機配置協議)，通過DHCP功能，路由器可以為網路內的主機動態指定IP地址，而不需要每個用戶去設置靜態IP地址，並將TCP/IP配置參數分發給區域網內合法的網路客戶端。

DDNS:全稱Dynamic Domain Name Server(動態域名解析系統)，通常稱為「動態DNS」，因為對於普通的寬頻上網使用的都是ISP(網路服務商)提供的動態IP地址。如果在區域網內建立了某個伺服器需要Internet用戶進行訪問，那麼，可以通過路由器的DDNS功能將動態IP地址解析為一個固定的域名，比如www.cpcw.com，這樣Internet用戶就可以通過該固定域名對內網伺服器進行訪問。

PPPoE:全稱PPP over Ethernet(乙太網上的點對點協議)，通過PPPoE技術，可以讓寬頻數據機(比如ADSL Modem)用戶獲得寬頻網的個人身份驗證訪問，能為每個用戶創建虛擬撥號連接，這樣就可以高速連接到Internet。路由器具備該功能，可以實現PPPoE的自動撥號連接，這樣與路由器連接的用戶可以自動連接到Internet。

ICMP:全稱Internet Control Message Protocol(Internet控制消息協議)，該協議是TCP/IP協議集中的一個子協議，主要用於在主機與路由器之間傳遞控制信息，包括報告錯誤、交換受限控制和狀態信息等。
總的來說，路由器與交換機的主要區別體現在以下幾個方面：

（1）工作層次不同

最初的的交換機是工作在OSI／RM開放體系結構的數據鏈路層，也就是第二層，而路由器一開始就設計工作在OSI模型的網路層。由於交換機工作在OSI的第二層（數據鏈路層），所以它的工作原理比較簡單，而路由器工作在OSI的第三層（網路層），可以得到更多的協議信息，路由器可以做出更加智能的轉發決策。

（2）數據轉發所依據的對象不同

交換機是利用物理地址或者說MAC地址來確定轉發數據的目的地址。而路由器則是利用不同網路的ID號（即IP地址）來確定數據轉發的地址。IP地址是在軟體中實現的，描述的是設備所在的網路，有時這些第三層的地址也稱為協議地址或者網路地址。MAC地址通常是硬體自帶的，由網卡生產商來分配的，而且已經固化到了網卡中去，一般來說是不可更改的。而IP地址則通常由網路管理員或系統自動分配。

（3）傳統的交換機只能分割沖突域，不能分割廣播域；而路由器可以分割廣播域

由交換機連接的網段仍屬於同一個廣播域，廣播數據包會在交換機連接的所有網段上傳播，在某些情況下會導致通信擁擠和安全漏洞。連接到路由器上的網段會被分配成不同的廣播域，廣播數據不會穿過路由器。雖然第三層以上交換機具有VLAN功能，也可以分割廣播域，但是各子廣播域之間是不能通信交流的，它們之間的交流仍然需要路由器。

（4）路由器提供了防火牆的服務

路由器僅僅轉發特定地址的數據包，不傳送不支持路由協議的數據包傳送和未知目標網路數據包的傳送，從而可以防止廣播風暴。

交換機一般用於LAN-WAN的連接，交換機歸於網橋，是數據鏈路層的設備，有些交換機也可實現第三層的交換。 路由器用於WAN-WAN之間的連接，可以解決異性網路之間轉發分組，作用於網路層。他們只是從一條線路上接受輸入分組，然後向另一條線路轉發。這兩條線路可能分屬於不同的網路，並採用不同協議。相比較而言，路由器的功能較交換機要強大，但速度相對也慢，價格昂貴，第三層交換機既有交換機線速轉發報文能力，又有路由器良好的控制功能，因此得以廣泛應用。

目前個人比較多寬頻接入方式就是ADSL，因此筆者就ADSL的接入來簡單的說明一下。現在購買的ADSL貓大多具有路由功能（很多的時候廠家在出廠時將路由功能屏蔽了，因為電信安裝時大多是不啟用路由功能的，啟用DHCP。打開ADSL的路由功能），如果個人上網或少數幾台通過ADSL本身就可以了，如果電腦比較多你只需要再購買一個或多個集線器或者交換機。考慮到如今集線器與交換機的 價格相差十分小，不是特殊的原因，請購買一個交換機。不必去追求高價，因為如今產品同質化十分嚴重，我最便宜的交換機現在沒有任 何問題。給你一個參考報價，建議你購買一個8口的，以滿足擴充需求，一般的價格100元左右。接上交換機，所有電腦再接到交換機上就行了。餘下所要做的事情就只有把各個機器的網線插入交換機的介面，將貓的網線插入uplink介面。然後設置路由功能，DHCP等， 就可以共享上網了。

看完以上的解說讀者應該對交換機、集線器、路由器有了一些了解，目前的使用主要還是以交換機、路由器的組合使用為主，具體的組合方式可根據具體的網路情況和需求來確定。

D. 路由器和交換機的工作原理和基本配置是什麼

路由器的工作原理：

1、路由器工作在OSI七層協議中的第三層，也就是網路層。其主要任務是接收來源於一個網路介面的數據包，根據這個數據包中所含的目地址，決定轉發到的下一個目的地址。路由器中時刻維持著一張路由表，所有的數據包的發送和轉發都通過查找路由表來實現的。這個路由表可以靜態配置，也可以通過動態路由協議產生。

交換機

4、對於廣播幀和組播幀向所有埠進行轉發。

5、更新。MAC地址表會每300s更新一次。