路由器

基本概念

　　路由器就是連接兩個(gè)以上各別網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。
　　由于位于兩個(gè)或更多個(gè)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(jī)（Switch）在概念上有一定重疊但也有不同：交換機(jī)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(gè)電腦的MAC地址記在ARP表中，當(dāng)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(shí)，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(huì)像第一層的產(chǎn)品（如集線器）每臺(tái)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(shí)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(gè)以上不同網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)，而交換器只能連接兩個(gè)。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(gè)比較直觀的理解路由器與交換機(jī)區(qū)別的例子是這樣：交換機(jī)好比是鄰近的街道，而路由器則是街道的交匯點(diǎn)。一個(gè)街區(qū)的每一間房都有它自己的地址，也就是說，交換機(jī)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(jī)除了自身的管理IP地址外不會(huì)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(diǎn)連接公路和高速公路一樣。交匯點(diǎn)處的街道標(biāo)記（稱為路由表）決定數(shù)據(jù)包將流向哪條路。
　　舉個(gè)例子，家中的一臺(tái)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(shí)候交換機(jī)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(huì)通過路由協(xié)議進(jìn)行通訊并創(chuàng)建和維護(hù)各自的路由表。路由表存儲(chǔ)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(gè)過程的詳細(xì)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(jí)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(gè)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(gè)校園或企業(yè)內(nèi)成千上萬的計(jì)算機(jī)；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(zhǎng)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(duì)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(duì)少數(shù)鏈路進(jìn)行高速路由轉(zhuǎn)發(fā)。企業(yè)級(jí)路由器不但要求端口數(shù)目多、價(jià)格低廉，而且要求配置起來簡(jiǎn)單方便，并提供QoS，像飛魚星的企業(yè)級(jí)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(jìn)一步增加接入路由器的負(fù)擔(dān)。由于這些趨勢(shì)，接入路由器將來會(huì)支持許多異構(gòu)和高速端口，并在各個(gè)端口能夠運(yùn)行多種協(xié)議，同時(shí)還要避開電話交換網(wǎng)。
　　企業(yè)級(jí)路由器
　　企業(yè)或校園級(jí)路由器連接許多終端系統(tǒng)，其主要目標(biāo)是以盡量便宜的方法實(shí)現(xiàn)盡可能多的端點(diǎn)互連，并且進(jìn)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(jià)格便宜、易于安裝、無需配置，但是它們不支持服務(wù)等級(jí)。相反，有路由器參與的網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)C(jī)器分成多個(gè)碰撞域，并因此能夠控制一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的大小。此外，路由器還支持一定的服務(wù)等級(jí)，至少允許分成多個(gè)優(yōu)先級(jí)別。但是路由器的每端口造價(jià)要貴些，并且在能夠
　　使用之前要進(jìn)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(jià)很低，是否容易配置，是否支持QoS。另外‘還要求企業(yè)級(jí)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(jí)路由器
　　骨干級(jí)路由器實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。對(duì)它的要求是速度和可靠性，而代價(jià)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(duì)所有骨干路由器而言差不多是標(biāo)準(zhǔn)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(gè)路由所耗的時(shí)間。當(dāng)收到一個(gè)包時(shí)，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(dāng)包越短或者當(dāng)包要發(fā)往許多目的端口時(shí)，勢(shì)必增加路由查找的代價(jià)。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(gè)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(duì)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(xiàng)迫切的要求。太比特路由器技術(shù)還主要處于開發(fā)實(shí)驗(yàn)階段。
　　多WAN路由器
　　雙WAN路由器具有物理上的2個(gè)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(fù)載均衡功能同時(shí)使用2條外網(wǎng)接入線路，大幅提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬。當(dāng)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(shì)，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(yùn)而生。寬帶路由器在一個(gè)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(diǎn)。多數(shù)寬帶路由器針對(duì)中國(guó)寬帶應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(jì)，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(jī)，方便多臺(tái)機(jī)器連接內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與Internet，可以廣泛應(yīng)用于家庭、學(xué)校、辦公室、網(wǎng)吧、小區(qū)接入、政府、企業(yè)等場(chǎng)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?jǐn)U展功能是可以根據(jù)用戶的實(shí)際需求來配置的路由器，這些路由器在出廠時(shí)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(shí)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(gè)端口上運(yùn)行。諸如ADSL等技術(shù)將很快提高各家庭的可用寬帶，這將進(jìn)一步增加接入路由器的負(fù)擔(dān)。由于這些趨勢(shì)，該類路由器將來會(huì)支持許多異構(gòu)和高速端口，并在各個(gè)端口能夠運(yùn)行多種協(xié)議，同時(shí)還要避開電話交換網(wǎng)。
　　虛擬路由器
　　虛擬路由器以虛求實(shí)。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(shí)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(duì)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(jìn)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(duì)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(chǎng)上流行的無線路由器(一般都支持專線xdsl/ cable，動(dòng)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(dú)臂路由器
　　獨(dú)臂路由器的概念是出現(xiàn)在三層交換機(jī)之前，網(wǎng)內(nèi)各個(gè)VLAN之間的通信可以用ISL關(guān)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)，那樣的話，路由器就成為一個(gè)“獨(dú)臂路由器”，VLAN之間的數(shù)據(jù)傳輸要先進(jìn)入路由器處理，然后輸出，以使得網(wǎng)絡(luò)中的大部分報(bào)文同一個(gè)VLAN內(nèi)的報(bào)文將用不著通過路由器而直接在交換設(shè)備間進(jìn)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(gè)冗余“獨(dú)臂”路由器，來分擔(dān)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(dú)臂路由器基本被第3層交換機(jī)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(hào)來與個(gè)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(gè)電腦網(wǎng)絡(luò)。
　　但是，一般在戶外通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，它的速度可能會(huì)受到天氣的影響。其他的無線網(wǎng)絡(luò)還包括了紅外線、藍(lán)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(dòng)地調(diào)整每個(gè)節(jié)點(diǎn)的帶寬，這樣每個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)速均能達(dá)到最快，不用限制每個(gè)節(jié)點(diǎn)的速度，這是其最大的特點(diǎn)。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(dòng)態(tài)限速路由器
　　動(dòng)態(tài)限速路由器是一種能實(shí)時(shí)地計(jì)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(dá)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(xué)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(gè)方面。
　　(1)同構(gòu)型局域網(wǎng)的互聯(lián)。使用路由器進(jìn)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(qiáng)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(shí)，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(shí)現(xiàn)互聯(lián)的目的就是要實(shí)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(kuò)大，路由器的應(yīng)用范圍也在擴(kuò)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(jī)、集線器等設(shè)備連接網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)站點(diǎn)。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(shí)現(xiàn)。