路由器

1、路由器概述

在计算机网络中，有非常多的主机，这些主机分布在不同的局域网中，如果没有能够连接不同局域网的设备，那么这些主机之间不可能进行通信。路由器就是这样一种能够将多个局域网相连接的网络设备。

在互联网络中，有大量的路由器，用来连接各个不同的局域网。路由器可以学习和传播各种路由信息，并根据这些路由信息将网络中的分组转发到正确的网络中。

路由器是工作在OSI七层模型中的第三层（网络层）的设备，其具有局域网和广域网两种接口。它可以作为企业内部网络和Internet骨干网络的连接设备来使用。路由器通过路由表为进入路由器的数据分组选择最佳的路径并将分组传输到适当的出口。

2、路由器的功能

路由器主要有以下三种功能：网络互联、网络隔离和流量控制。

（1）网络互联

路由器的主要功能是实现网络互联，它主要采用以下技术来实现不同网络之间的数据包传输。

地址映射：地址映射技术可以完成逻辑地址（IP地址）与物理地址（MAC地址）之间的转换，从而完成数据在同一网段内的传输。

路由选择：在每个路由器都会保持着一个独立的路由表，该路由表根据数据包中的目的IP地址判断该数据包应该送往下一个路由器的地址。路由表分为静态和动态两种，建立和维护更新路由表是路由器完成路由选择的关键。

协议转换：路由器可以连接不同结构的局域网。不同结构的局域网要进行连接，需要连接设备能够实现协议的转换（如IP协议向IPX协议之间的转换）。

（2）网络隔离

路由器一方面用来连接各个局域网，保证各个局域网之间的通信，另一方面路由器可以根据数据包的源地址、目的地址、数据包类型等对数据包能否被转发作出适当的判断，从而隔离各个局域网之间的不需要传输的数据包。这种隔离，能够将各个局域网中的广播风暴隔离在每个局域网之内，防止局域网中的广播风暴影响到整个网络的性能；同时能够保证网络的安全，将不必要的数据流量隔离，以保证网络的安全。

（3）流量控制

路由器具有非常好的流量控制能力，它可以利用相应的路由算法来均衡网络负载，从而有效的控制网络拥塞，避免因拥塞而导致网络性能的下降。

3、路由表

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--路由表（Routing Table），供路由选择时使用。打个比方，路由表就像我们平时使用的地图一样，标识着各种路线，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。

（1）静态路由表

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，它不会随网络结构的改变而改变。

（2）动态路由表

动态（Dynamic）路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动生成的路由表。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。

4、路由选择协议

路由选择协议是一种网络层协议，它通过提供一种共享路由选择信息的机制，允许路由器与其他路由器通信以更新和维护自己的路由表，并确定最佳的路由选择路径。通过路由选择协议，路由器可以了解未直接连接的网络的状态，当网络发生变化时，路由表中的信息可以随时更新，以保证网络上的路由选择路径处于可用状态。

路由表由路由协议生成。路由协议根据其生成路由表的方式，可以分为静态路由协议和动态路由协议两种。静态路由协议下的路由信息完全有管理员手工完成，在完成路由表后，除非管理员再次调整路由信息不会发生变化。而动态路由协议可以根据网络的状态变化而不断的调整路由器中的路由表，以使路由表能够随时保持最新的状态，保证数据包能够顺利的转发。

（1）静态路由协议

在静态路由协议下，路由信息由管理员配置而成，它适用于小型的局域网络（拥有5台以下的路由器）。静态路由协议具有运行速度快、占用资源少、配置方法简单的特点，但是由于静态路由需要管理员手工配置，如果在网络中的状态发生变化，需要修改路由信息，那么对于网络管理员来说，将会是非常大的工作量，同时管理和配置的难度也较大。所以，静态路由协议在小型的网络中能够工作的很好，但在较大规模的网络中并不能够很好的运行和维护。

（2）动态路由协议

动态路由协议根据路由信息更新方式的不同，可以分为距离矢量路由协议和链路状态路由协议两种。

距离矢量路由协议：距离矢量（Distance-vector）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链路的方向（向量）与距离，如RIP协议。

链路状态路由协议：链路状态（Link-state）路由协议创建整个网络的准确拓扑，以计算路由器到其他路由器的最短路径，如OSPF,IS-IS等。