路由基本知识介绍
shf2100
shf2100 Lv.3
2005年09月09日 14:08:39
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路由基本知识   路由器是什么    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。


路由基本知识

  路由器是什么
  
  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多年之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 的国际互连网络 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,都具有重要的意义。
  
  路由器的作用
  
  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,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。
  
  路由器的结构
  
  路由器的体系结构
  
  从体系结构上看,路由器可以分为第一代单总线单CPU结构路由器、第二代单总线主从CPU结构路由器、第三代单总线对称式多CPU结构路由器;第四代多总线多CPU结构路由器、第五代共享内存式结构路由器、第六代交叉开关体系结构路由器和基于机群系统的路由器等多类。
  
  路由器的构成
  
  路由器具有四个要素:输入端口、输出端口、交换开关和路由处理器。
  
  输入端口是物理链路和输入包的进口处。端口通常由线卡提供,一块线卡一般支持4、8或16个端口,一个输入端口具有许多功能。第一个功能是进行数据链路层的封装和解封装。第二个功能是在转发表中查找输入包目的地址从而决定目的端口
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fw58
2005年09月12日 10:26:20
2楼
楼主愿意的话可再对路由选择协议做些介绍,routing protocol,routed protocol...
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shf2100
2005年09月12日 14:11:19
3楼
路由协议基础
IP路由的工作方式
路由器就是互联网中的中转站,网络中的数据包通过路由器转发到目的网络。在路由器的内部都有一个路由表,这个路由表中包含有该路由掌握的目的网络地址以及  通过此路由器到达这些网络的最佳路径,如某个接口或下一跳的地址,正是由于路由表的存在,路由器可以依据它进行转发。
当路由器从某个接口中收到一个数据包时,路由器查看数据包中的目的网络地址,如果发现数据包的目的地址不在接口所在的子网中,路由器查看自己的路由表,找到数据包的目的网络所对应的接口,并从相应的接口转发出去。上述只是路由过程的简单描述,但却是最基本的路由原理。

动态路由与静态路由
静态路由:明确的被配置和填入路由表中的路由,通常由管理员手工添加。在路由选择上静态路由比动态路由协议优先。
默认路由:指的是路由表中未直接列出目标网络的路由选择项,它用于在不明确的情况下指示数据帧下一跳的方向
动态路由:通过路由协议搜集网络信息,能自动适应网络拓扑结构或者流量变化。
路由协议的作用与分类
什么是路由协议:
路由协议:通过提供共享路由选择信息的机制来支持被动路由协议。路由选择协议消息在路由器之间传送。路由选择协议允许路由器与其他路由器通信来修改和维护  路由选择表,如RIP。
被动路由的协议:是任何在网络层地址中提供了足够信息的网络协议,该网络协议允许将数据包从一个主机转发到以地址方案为基础的另一个主机,如IP协议。
路由协议的作用:
维护路由信息,建立路由表,决定最佳路径。
路由协议的分类:
·内部网关协议(IGP)与外部网关协议(EGP)
外部网关协议:用于在自治系统之间交换路由选择信息的互联网络协议,如BGP。
内部网关协议:在自主系统中交换路由选择信息的路由协议,常用的因特网内部网关协议有IGRP、OSPR、RIP。
自治系统:在同一公共路由选择策略和公共管理下的网络集合,如一个ISP的网络。
·距离矢量路由协议与链路状态路由协议
距离矢量路由协议采用距离矢量路由选择算法,它确定到网络中任一连路的方向(向量)与距离,如RIP、IGRP等。
链路状态路由协议为路由计算而重新生成整个网络的准备拓扑,如OSPF、IS-IS等。

常见路由协议简介
RIP:
路由信息协议(Routing Information Protocol)是一种古老的基于距离矢量算法的路由协议,通过计算抵达目的地的最少跳数(hop)来选取最佳路径。RIP协议的  跳数最多计算到15跳,当超过这个数字时,RIP协议会认为目的地不可达。此外,单纯的以跳数作为选路的依据不能充分描述路径特征,可能导致所选的路径不是最优。因此RIP协议只适用在中小型的网络中。RIP已经成为在网关、路由器和主机间实现路由信息交换的实际标准。几乎在所有的IP路由器支持RIP协议。
IGRP(专有协议):
内部网关路由协议(Interior Gateway Protocol)是由CISCO公司开发的一种距离矢量路由协议。同RIP相比,IGRP将网络的带宽、时延、可靠性和负载等因素综合起来, 提供一种混合的选路度量。这种方式可以更真实的反映网络的路径特性,避免了RIP中出现的问题。IGRP也有跳数的概念,但它的最大跳数是255,可以应用在大规模的网络中。
OSPF:
开放式最短路径优先(Open Shortest Path First)是一种链路状态路由协议。每一个OSRP路由器都维护一个相同的网络拓扑数据库,从这个数据库中,可以构造一  个最短路径树来计算路由表。OSRP的收敛速递比RIP要快,而22、 且在更新路由信  息时,产生的流量也较少。为了管理大规模的网络,OSRP采用分层的连接结构。将  自治系统分为不同的区域,以减少路由重计算的时间。
BGP:
边界网关路由协议(Border Gateway Protocol)是一种自治系统(AS)间的路由协议,它的主要功能是同其他的BGP系统交换网络可达信息。BGP属于外部网关路由协议,可以实现自治系统间的路由信息的无环路交换。以无类域间路由(CIDR)为基础,BGP已经发展到支持路由信息的聚合和削减。

小结:
本章主要介绍了IP路由的基本原理和路由协议的一些基础知识。路由协议的主要作用是确定数据在网络中传输的路径。有两类主要的路由协议:内部网关路由协议(IGP)和外部网关路由协议(EGP)。其中RIP和IGRP是基于距离矢量算法的路由协议而OSPF则是一种链路状态路由协议。
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fw58
2005年09月13日 23:31:47
4楼
补充一点,还有EIGRP增强型内部网关路由协议,是对IGRP的升级。
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lzhdq982
2005年09月15日 17:41:23
5楼
能不能再补充一点?
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lifgxyx
2005年10月01日 23:42:51
6楼
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guaguapao
2005年10月24日 22:52:39
7楼
复制下来慢慢学习消化了!谢谢!
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shasini2008
2005年10月26日 22:23:30
8楼
呵呵,很好,大家继续补充好吗。、,这里先学学学学了了了 了了,很不错的,可惜我没有这方面的资料呀,希望提供交流呀。。。
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fengchetian
2005年10月28日 18:15:52
9楼
宝贵,谢谢楼主
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yanyan20332033
2005年12月19日 19:49:09
10楼



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yanyan20332033
2005年12月19日 20:15:44
11楼


路由器


要解释路由器的概念,首先得知道什么是路由。所谓“路由”,是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作,而路由器,正是执行这种行为动作的机器,它的英文名称为Router,是一种连接多个网络或网段的网络设备,它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”,以使它们能够相互“读懂”对方的数据,从而构成一个更大的网络。

简单的讲,路由器主要有以下几种功能:
第一,网络互连,路由器支持各种局域网和广域网接口,主要用于互连局域网和广域网,实现不同网络互相通信;
第二,数据处理,提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能;
第三,网络管理,路由器提供包括配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。
为了完成“路由”的工作,在路由器中保存着各种传输路径的相关数据--路由表(Routing Table),供路由选择时使用。路由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。路由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。在路由器中涉及到两个有关地址的名字概念,那就是:静态路由表和动态路由表。由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态(static)路由表,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。动态(Dynamic)路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。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。
为了简单地说明路由器的工作原理,现在我们假设有这样一个简单的网络。如图所示,A、B、C、D四个网络通过路由器连接在一起。




现在我们来看一下在如图所示网络环境下路由器又是如何发挥其路由、数据转发作用的。现假设网络A中一个用户A1要向C网络中的C3用户发送一个请求信号时,信号传递的步骤如下:
第1步:用户A1将目的用户C3的地址C3,连同数据信息以数据帧的形式通过集线器或交换机以广播的形式发送给同一网络中的所有节点,当路由器A5端口侦听到这个地址后,分析得知所发目的节点不是本网段的,需要路由转发,就把数据帧接收下来。
第2步:路由器A5端口接收到用户A1的数据帧后,先从报头中取出目的用户C3的IP地址,并根据路由表计算出发往用户C3的最佳路径。因为从分析得知到C3的网络ID号与路由器的C5网络ID号相同,所以由路由器的A5端口直接发向路由器的C5端口应是信号传递的最佳途经。
第3步:路由器的C5端口再次取出目的用户C3的IP地址,找出C3的IP地址中的主机ID号,如果在网络中有交换机则可先发给交换机,由交换机根据MAC地址表找出具体的网络节点位置;如果没有交换机设备则根据其IP地址中的主机ID直接把数据帧发送给用户C3,这样一个完整的数据通信转发过程也完成了。
从上面可以看出,不管网络有多么复杂,路由器其实所作的工作就是这么几步,所以整个路由器的工作原理基本都差不多。当然在实际的网络中还远比上图所示的要复杂许多,实际的步骤也不会像上述那么简单,但总的过程是这样的。

目前,生产路由器的厂商,国外主要有CISCO(思科)公司、北电网络等,国内厂商包括华为等。

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