这个涉及到路由器工作原理
参考如下:
所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。一般来说,在路由过程中,信息至少会经过一个或多个中间节点。通常,人们会把路由和交换进行对比,这主要是因为在普通用户看来两者所实现的功能是完全一样的。其实,路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的第二层(数据链路层),而路由发生在第三层,即网络层。这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息,所以两者实现各自功能的方式是不同的。 早在40多年前间就已经出现了对路由技术的讨论,但是直到80年代路由技术才逐渐进入商业化的应用。路由技术之所以在问世之初没有被广泛使用主要是因为80年代之前的网络结构都非常简单,路由技术没有用武之地。直到最近十几年,大规模的互联网络才逐渐流行起来,为路由技术的发展提供了良好的基础和平台。 路由器是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择(routing),这也是路由器名称的由来(router,转发者)。作为不同网络之间互相连接的枢纽,路由器系统构成了基于 TCP/IP 的国际互联网络 Internet 的主体脉络,也可以说,路由器构成了 Internet 的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一,它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。因此,在园区网、地区网、乃至整个 Internet 研究领域中,路由器技术始终处于核心地位,其发展历程和方向,成为整个 Internet 研究的一个缩影。在当前我国网络基础建设和信息建设方兴未艾之际,探讨路由器在互连网络中的作用、地位及其发展方向,对于国内的网络技术研究、网络建设,以及明确网络市场上对于路由器和网络互连的各种似是而非的概念,都有重要的意义。
[编辑本段]原理
路由器(Router)是用于连接多个逻辑上分开的网络,所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时,可通过路由器来完成。因此,路由器具有判断网络地址和选择路径的功能,它能在多网络互联环境中,建立灵活的连接,可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网,路由器只接受源 站或其他路由器的信息,属网络层的一种互联设备。它不关心各子网使用的硬件设备,但要求运行与网络层协议相一致的软件。路由器分本地路由器和远程路由器,本地路由器是用来连接网络传输介质的,如光纤、同轴电缆、双绞线;远程路由器是用来连接远程传输介质,并要求相应的设备,如电话线要配调制解调器,无线要通过无线接收机、发射机。路由器原理其工作原理如下: (1)工作站A将工作站B的地址12.0.0.5连同数据信息以数据帧的形式发送给路由器1。 (2)路由器1收到工作站A的数据帧后,先从包头中取出地址12.0.0.5,并根据路径表计算出发往工作站B的最佳路径:R1->R2->R5->B;并将数据帧发往路由器2。 (3)路由器2重复路由器1的工作,并将数据帧转发给路由器5。 (4)路由器5同样取出目的地址,发现12.0.0.5就在该路由器所连接的网段上,于是将该数据帧直接交给工作站B。 (5)工作站B收到工作站A的数据帧,一次通信过程宣告结束。 事实上,路由器除了上述的路由选择这一主要功能外,还具有网络流量控制功能。有的路由器仅支持单一协议,但大部分路由器可以支持多种协议的传输,即多协议路由器。由于每一种协议都有自己的规则,要在一个路由器中完成多种协议的算法,势必会 降低路由器的性能。因此,我们以为,支持多协议的路由器性能相对较低。用户购买路由器时,需要根据自己的实际情况,选择自己需要的网络协议的路由器。 近年来出现了交换路由器产品,从本质上来说它不是什么新技术,而是为了提高通信能力,把交换机的原理组合到路由器中,使数据传输能力更快、更好。
[编辑本段]作用
路由器的一个作用是连通不同的网络,另一个作用是选择信息传送的线路。选择通畅快捷的近路,能大大提高通信速度,减轻网络系统通信负荷,节约网络系统资源,提高网络系统畅通率,从而让网络系统发挥出更大的效益来。 从过滤网络流量的角度来看,路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与工作在网络物理层,从物理上划分网段的交换机不同,路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。例如,一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段,只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。对于每一个接收到的数据包,路由器都会重新计算其校验值,并写入新的物理地址。因此,使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数据包物理地址的交换机慢。但是,路由器对于那些结构复杂的网络,使用路由器可以提高网络的整体效率。路由器的另外一个明显优势就是可以自动过滤网络广播。从总体上说,在网络中添加路由器的整个安装过程要比即插即用的交换机复杂很多。 一般说来,异种网络互联与多个子网互联都应采用路由器来完成。 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。由此可见,选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作,在路由器中保存着各种传输路径的相关数据--路径表(Routing Table),供路由选择时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径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.静态路径表 由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态(static)路径表,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.动态路径表 动态(Dynamic)路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议(Routing Protocol)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。
[编辑本段]使用级别分类
互联网各种级别的网络中随处都可见到路由器。接入网络使得家庭和小型企业可以连接到某个互联网服务提供商;企业网中的路由器连接一个校园或企业内成千上万的计算机;骨干网上的路由器终端系统通常是不能直接访问的,它们连接长距离骨干网上的ISP和企业网络。互联网的快速发展无论是对骨干网、企业网还是接入网都带来了不同的挑战。骨干网要求路由器能对少数链路进行高速路由转发。企业级路由器不但要求端口数目多、价格低廉,而且要求配置起来简单方便,并提供QoS。
1.接入路由器
接入路由器连接家庭或ISP内的小型企业客户。接入路由器已经开始不只是提供SLIP或PPP连接,还支持诸如PPTP和IPSec等虚拟私有网络协议。这些协议要能在每个端口上运行。诸如ADSL等技术将很快提高各家庭的可用带宽,这将进一步增加接入路由器的负担。由于这些趋势,接入路由器将来会支持许多异构和高速端口,并在各个端口能够运行多种协议,同时还要避开电话交换网。
2.企业级路由器
企业或校园级路由器连接许多终端系统,其主要目标是以尽量便宜的方法实现尽可能多的端点互连,并且进一步要求支持不同的服务质量。许多现有的企业网络都是由Hub或网桥连接起来的以太网段。尽管这些设备价格便宜、易于安装、无需配置,但是它们不支持服务等级。相反,有路由器参与的网络能够将机器分成多个碰撞域,并因此能够控制一个网络的大小。此外,路由器还支持一定的服务等级,至少允许分成多个优先级别。但是路由器的每端口造价要贵些,并且在能够路由器使用之前要进行大量的配置工作。因此,企业路由器的成败就在于是否提供大量端口且每端口的造价很低,是否容易配置,是否支持QoS。另外还要求企业级路由器有效地支持广播和组播。企业网络还要处理历史遗留的各种LAN技术,支持多种协议,包括IP、IPX和Vine。它们还要支持防火墙、包过滤以及大量的管理和安全策略以及VLAN。
3.骨干级路由器
骨干级路由器实现企业级网络的互联。对它的要求是速度和可靠性,而代价则处于次要地位。硬件可靠性可以采用电话交换网中使用的技术,如热备份、双电源、双数据通路等来获得。这些技术对所有骨干路由器而言差不多是标准的。骨干IP路由器的主要性能瓶颈是在转发表中查找某个路由所耗的时间。当收到一个包时,输入端口在转发表中查找该包的目的地址以确定其目的端口,当包越短或者当包要发往许多目的端口时,势必增加路由查找的代价。因此,将一些常访问的目的端口放到缓存中能够提高路由查找的效率。不管是输入缓冲还是输出缓冲路由器,都存在路由查找的瓶颈问题。除了性能瓶颈问题,路由器的稳定性也是一个常被忽视的问题。
4.太比特路由器
在未来核心互联网使用的三种主要技术中,光纤和DWDM都已经是很成熟的并且是现成的。如果没有与现有的光纤技术和DWDM技术提供的原始带宽对应的路由器,新的网络基础设施将无法从根本上得到性能的改善,因此开发高性能的骨干交换/路由器(太比特路由器)已经成为一项迫切的要求。太比特路由器技术现在还主要处于开发实验阶段。
5. 多WAN路由器
早在2000年,北京欣全向工程师在研究一种多链路(Multi-Homing)解决方案时发现,全部以太网协议的多WAN口设备在中国存在巨大的市场需求。伴随着欣全向产品研发成功,全国第一台双WAN路由器诞生于公元2002年,中国第一款双WAN宽带路由器被命名为NuR8021。 双WAN路由器具有物理上的2个WAN口作为外网接入,这样内网电脑就可以经过双WAN路由器的负载均衡功能同时使用2条外网接入线路,大幅提高了网络带宽。当前双WAN路由器主要有“带宽汇聚”和“一网双线”的应用优势,这是传统单WAN路由器做不到的。
[编辑本段]功能级别分类
宽带路由器
宽带路由器是近几年来新兴的一种网络产品,它伴随着宽带的普及应运而生。宽带路由器在一个紧凑的箱子中集成了路由器、防火墙、带宽控制和管理等功能,具备快速转发能力,灵活的网络管理和丰富的网络状态等特点。多数宽带路由器针对中国宽带应用优化设计,可满足不同的网络流量环境,具备满足良好的电网适应性和网络兼容性。多数宽带路由器采用高度集成设计,集成10/100Mbps宽带以太网WAN接口、并内置多口10/100Mbps自适应交换机,方便多台机器连接内部网络与Internet,可以广泛应用于家庭、学校、办公室、网吧、小区接入、政府、企业等场合。
模块化路由器
模块化路由器主要是指该路由器的接口类型及部分扩展功能是可以根据用户的实际需求来配置的路由器,这些路由器在出厂时一般只提供最基本的路由功能,用户可以根据路由器所要连接的网络类型来选择相应的模块,不同的模块可以提供不同的连接和管理功能。例如,绝大多数模块化路由器可以允许用户选择网络接口类型,有些模块化路由器可以提供VPN等功能模块,有些模块化路由器还提供防火墙的功能,等等。目前的多数路由器都是模块化路由器。
非模块化路由器
‘贰’ 什么用于异种网络操作系统的局域网之间的连接
异种网络操作系统了:这就要看什么异种网络操作系统了。因为网络是否可能通讯主看的通讯协议的一致的。比如各自用Linux,Unix,Windows操作系统,但由于他们都兼容TCP/IP协议,所以从网络的角度,这是可能直接通讯的。而上面兄弟说“路由器”,为只是为了解决同一种网络(通讯为以太网)的IP地址网络段互联而使用的设备。如果网络协议不同,通常就需要用到协议转换器了。所以这就要看是那两种/几种网络互联了。
‘叁’ 在计算机网络中,能将异种网络互联起来,实现不同网络协议相互转换的网络互连设备是
答案是D 网关,书上《计算机网络基础》【杜煜 姚鸿编着】(193页)说:网关……它可以实现不同协议的网络之间的互连,包括不同网络操作系统的网络之间的互连,也可以实现局域网与远程网之间的互连。
‘肆’ 那种设备用来连接异种网络: a:交换机 b:路由器 c:网桥
b:路由器-路由器Router,工作在网络层(第三层),所有的路由器都有自己的操作系统来维持,并且需要人员调试,否则不能工作。路由器没有那么多接口,主要用来进行网络与网络的连接。 路由器系统构成了基于 TCP/IP 的国际互连网络Internet 的主体脉络。
路由器之所以在互连网络中处于关键地位,是因为它处于网络层,一方面能够跨越不同的物理网络类型(DDN、FDDI、以太网等等),另一方面在逻辑上将整个互连网络分割成逻辑上独立的网络单位,使网络具有一定的逻辑结构。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。
拥有软件系统、用于连接网络、可以打破冲突域也可以分割广播域,是连接大型网络的比备设备
‘伍’ 为什么网桥连接不同协议的网络而中继器只能连接单一协议的两个网络~
因为网桥是工作在2层,也就是数据链路层。而数据链路层的作用之一,就是把数据封装为数据桢,然后发送到物理线路上(反方向也是一样的),通过添加不同的桢头,来区别不同的网络协议。所以,从一个网络过来的报文,网桥可以把数据桢解封装后,再把数据重新封装为另一个网络协议的桢,从而发到另一个网络去。
而中继器,一般是放大物理层信号的,根本区分不出来数据桢的类型,即网络类型。所以不能连接异种网络
‘陆’ tcp/ip协议是如何实现“异种机型、异种网络”的互联越详细越好
在四层网络中,网络接口层提供不同物理层接入的协议规范,同时提供统一的协议接口。网际层实现网络模败互连协议(即:Internet Protocol),提供路由选择笑码返、拥塞控制,提供无连接服务。通过这2层来实现异碰饥种机型、异种网络互联
‘柒’ 路由器的原理
路由器的概念及基本构成
路由器是一种用于网络互连的计算机设备,它工作在 OSI 参考模型的第三层
(网络层),为不同的网络之间报文寻径并存储转发。
作为路由器,必须具备:
Ⅰ 两个或两个以上的接口:用于连接不同的网络。
Ⅱ 协议至少实现到网络层:只有理解网络层协议才能与网络层通讯。
Ⅲ 至少支持两种以上的子网协议:异种子网互联。
Ⅳ 具有存储、转发、寻径功能 :实现速率匹配与路由寻径。
Ⅴ 一组路由协议:包括域内路由协议、域间路由协议。
路由器的作用
Ⅰ 异种网络互连:主要是具有异种子网协议的网络互连。
Ⅱ 子网协议转换:不同子网间包括局域网和广域网间协议转换。
Ⅲ 路由(寻径):路由表建立、刷新、查找。
Ⅳ 速率适配:不同接口具有不同的速率,路由器可以利用自己 缓存及流控协议适配。
Ⅴ 隔离网络:防止广播风暴,网络安全(防火墙)。
Ⅵ 报文分片与重组:接口的 MTU 不同,超过接口的 MTU 的报文会被分片,到达目的地的报文会被重组。
Ⅶ备份、流量流控:主备线路的切换及复杂的流量控制。
路由器工作原理
路由器中时刻维持着一张路由表,所有报文的发送和转发都通过查找路由表。从相应端口发送。这张路由表可以是静态配置的,也可以是动态路由协议产生的。物理层从路由器的一个端口收到一个报文,上送到数据链路层。数据链路层去掉链路层封装,根据报文的协议域上送到网络层。网络层首先看报文是否是送给本机的,若是,去掉网络层封装,送给上层。若不是,则根据报文的目的地址查找路由表,若找到路由,将报文送给相应端口的数据链路层,数据链路层封装后,发送报文。若找不到路由,报文丢弃。
电子产品世界
路由器工作原理
手机与无线通信 作者:何富和 时间:2015-05-27来源:电子产品世界
导读:说起路由器,大家对它一定非常熟悉吧,上网都靠他,但它是靠什么原理工作的呢,它的工作流程是怎样呢?今天小编带大家了解一下路由器的工作原理。
路由器的概念及基本构成
路由器是一种用于网络互连的计算机设备,它工作在 OSI 参考模型的第三层
(网络层),为不同的网络之间报文寻径并存储转发。
作为路由器,必须具备:
Ⅰ 两个或两个以上的接口:用于连接不同的网络。
Ⅱ 协议至少实现到网络层:只有理解网络层协议才能与网络层通讯。
Ⅲ 至少支持两种以上的子网协议:异种子网互联。
Ⅳ 具有存储、转发、寻径功能 :实现速率匹配与路由寻径。
Ⅴ 一组路由协议:包括域内路由协议、域间路由协议。
路由器的作用
Ⅰ 异种网络互连:主要是具有异种子网协议的网络互连。
Ⅱ 子网协议转换:不同子网间包括局域网和广域网间协议转换。
Ⅲ 路由(寻径):路由表建立、刷新、查找。
Ⅳ 速率适配:不同接口具有不同的速率,路由器可以利用自己 缓存及流控协议适配。
Ⅴ 隔离网络:防止广播风暴,网络安全(防火墙)。
Ⅵ 报文分片与重组:接口的 MTU 不同,超过接口的 MTU 的报文会被分片,到达目的地的报文会被重组。
Ⅶ备份、流量流控:主备线路的切换及复杂的流量控制。
路由器工作原理
路由器中时刻维持着一张路由表,所有报文的发送和转发都通过查找路由表。从相应端口发送。这张路由表可以是静态配置的,也可以是动态路由协议产生的。物理层从路由器的一个端口收到一个报文,上送到数据链路层。数据链路层去掉链路层封装,根据报文的协议域上送到网络层。网络层首先看报文是否是送给本机的,若是,去掉网络层封装,送给上层。若不是,则根据报文的目的地址查找路由表,若找到路由,将报文送给相应端口的数据链路层,数据链路层封装后,发送报文。若找不到路由,报文丢弃。
子网寻径及路由
标准的寻径表表目是一个二维组(信宿网络地址,下一驿站地址),其中不携带子网信息,不能满足子网寻径。引入子网编址以后,子网寻径表的每一表目中加入子网模,于是子网寻径表表目变为三维组:子网模、信宿网络地址、下一驿站地址。
路由算法、路由协议、寻径
路由器依据路由表来为报文寻径,路由表由路由协议建立和维护。路由协议的设计则是依据某种路由算法。
选径是否是最佳:
以什么参数来衡量路由,如时延、距离、中间网关数等。
简洁性:路由算法应设计的尽可能简洁。
强壮性:路由算法必须具有鲁棒性,应经得起各种网络环境的考验。
快速收敛性:即所有路由器就最优路径达成一致的过程路由算法如果收敛的慢,就会引起路径循环或网络消耗。
灵活性、弹性:路由算法能否适应网络环境的各种变化,例如网络带宽、路由器的缓存、网络时延等发生变化,路由算法能否根据这些变化做出调整。路由表包含的信息用来交换路由信息和选择最佳路由路由表是路由器的核心,其中的路由信息来源有两种:一种是手动添加的静态路由,另外一种是路由器运行过程中由动态路由协议学习而得来。路由算法使用了许多不同的权决定最佳路由。
通常采用的权如下:
Ⅰ 路径距离:指所经过的每条链路的权值之和,有的路由协议指节点数目;
Ⅱ 可靠性:指网络链路是否容易出故障;
Ⅲ 时延:指网络链路造成的网络延时;
Ⅳ 带宽:指链路传输信息流容量的能力;
Ⅴ 承载量:指网络资源如路由器的繁忙程度;
路由器与相关网络设备的比较
Hubs(中继器):对应 7 层模型的物理层,它的作用是放大电信号。主要用于连接具有相同物理层的 LAN。Hubs 还将以太网的总线结构变成星状结构。Bridges(Switches):是一种在数据链路层实现互连的存储转发设备,广泛用于局域网的扩展。Bridges 从一个网段接收完整的数据帧,进行必要的比较和验证,然后决定是丢弃还是发送给另外一个网段。Bridges 具有隔离网段的作用。在网络上适当地使用 Bridges 可以调整网络负载,提高传输性能。
Router(路由器):与 Bridges 相比,路由器实现网络互连是发生在网络层,它实现了相对复杂的功能:路由选择、多路重发、错误检测等。路由器的异构网互连能力、阻塞控制能力和网段的隔离能力要强于 Bridges。路由器可以阻止网络风暴、支持多协议、提供多种接口。