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路由器

1、路由器概述

在計算機網絡中，有非常多的主機，這些主機分布在不同的局域網中，如果沒有能夠連接不同局域網的設備，那么這些主機之間不可能進行通信。路由器就是這樣一種能夠將多個局域網相連接的網絡設備。

在互聯網絡中，有大量的路由器，用來連接各個不同的局域網。路由器可以學習和傳播各種路由信息，并根據這些路由信息將網絡中的分組轉發到正確的網絡中。

路由器是工作在OSI七層模型中的第三層（網絡層）的設備，其具有局域網和廣域網兩種接口。它可以作為企業內部網絡和Internet骨干網絡的連接設備來使用。路由器通過路由表為進入路由器的數據分組選擇最佳的路徑并將分組傳輸到適當的出口。

2、路由器的功能

路由器主要有以下三種功能：網絡互聯、網絡隔離和流量控制。

（1）網絡互聯

路由器的主要功能是實現網絡互聯，它主要采用以下技術來實現不同網絡之間的數據包傳輸。

地址映射：地址映射技術可以完成邏輯地址（IP地址）與物理地址（MAC地址）之間的轉換，從而完成數據在同一網段內的傳輸。

路由選擇：在每個路由器都會保持著一個獨立的路由表，該路由表根據數據包中的目的IP地址判斷該數據包應該送往下一個路由器的地址。路由表分為靜態和動態兩種，建立和維護更新路由表是路由器完成路由選擇的關鍵。

協議轉換：路由器可以連接不同結構的局域網。不同結構的局域網要進行連接，需要連接設備能夠實現協議的轉換（如IP協議向IPX協議之間的轉換）。

（2）網絡隔離

路由器一方面用來連接各個局域網，保證各個局域網之間的通信，另一方面路由器可以根據數據包的源地址、目的地址、數據包類型等對數據包能否被轉發作出適當的判斷，從而隔離各個局域網之間的不需要傳輸的數據包。這種隔離，能夠將各個局域網中的廣播風暴隔離在每個局域網之內，防止局域網中的廣播風暴影響到整個網絡的性能；同時能夠保證網絡的安全，將不必要的數據流量隔離，以保證網絡的安全。

（3）流量控制

路由器具有非常好的流量控制能力，它可以利用相應的路由算法來均衡網絡負載，從而有效的控制網絡擁塞，避免因擁塞而導致網絡性能的下降。

3、路由表

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--路由表（Routing Table），供路由選擇時使用。打個比方，路由表就像我們平時使用的地圖一樣，標識著各種路線，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。

（1）靜態路由表

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絡的配置情況預先設定的，它不會隨網絡結構的改變而改變。

（2）動態路由表

動態（Dynamic）路由表是路由器根據網絡系統的運行情況而自動生成的路由表。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。

4、路由選擇協議

路由選擇協議是一種網絡層協議，它通過提供一種共享路由選擇信息的機制，允許路由器與其他路由器通信以更新和維護自己的路由表，并確定最佳的路由選擇路徑。通過路由選擇協議，路由器可以了解未直接連接的網絡的狀態，當網絡發生變化時，路由表中的信息可以隨時更新，以保證網絡上的路由選擇路徑處于可用狀態。

路由表由路由協議生成。路由協議根據其生成路由表的方式，可以分為靜態路由協議和動態路由協議兩種。靜態路由協議下的路由信息完全有管理員手工完成，在完成路由表后，除非管理員再次調整路由信息不會發生變化。而動態路由協議可以根據網絡的狀態變化而不斷的調整路由器中的路由表，以使路由表能夠隨時保持最新的狀態，保證數據包能夠順利的轉發。

（1）靜態路由協議

在靜態路由協議下，路由信息由管理員配置而成，它適用于小型的局域網絡（擁有5臺以下的路由器）。靜態路由協議具有運行速度快、占用資源少、配置方法簡單的特點，但是由于靜態路由需要管理員手工配置，如果在網絡中的狀態發生變化，需要修改路由信息，那么對于網絡管理員來說，將會是非常大的工作量，同時管理和配置的難度也較大。所以，靜態路由協議在小型的網絡中能夠工作的很好，但在較大規模的網絡中并不能夠很好的運行和維護。

（2）動態路由協議

動態路由協議根據路由信息更新方式的不同，可以分為距離矢量路由協議和鏈路狀態路由協議兩種。

距離矢量路由協議：距離矢量（Distance-vector）路由協議采用距離矢量路由選擇算法，它確定到網絡中任一鏈路的方向（向量）與距離，如RIP協議。

鏈路狀態路由協議：鏈路狀態（Link-state）路由協議創建整個網絡的準確拓撲，以計算路由器到其他路由器的最短路徑，如OSPF,IS-IS等。