時(shí)間：2015/6/28來(lái)源：IT貓撲網(wǎng)作者：網(wǎng)管聯(lián)盟我要評(píng)論(0)
路由器是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的樞紐、"交通警察"。目前路由器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，各種不同檔次的產(chǎn)品已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)各種骨干網(wǎng)內(nèi)部連接、骨干網(wǎng)間互聯(lián)和骨干網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通業(yè)務(wù)的主力軍。
路由器綜述
路由器是互聯(lián)網(wǎng)的主要節(jié)點(diǎn)設(shè)備。路由器通過(guò)路由決定數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)策略稱(chēng)為路由選擇（routing），這也是路由器名稱(chēng)的由來(lái)（router，轉(zhuǎn)發(fā)者）。
路由器通常用于節(jié)點(diǎn)眾多的大型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，它處于ISO/OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層。與交換機(jī)和網(wǎng)橋相比，在實(shí)現(xiàn)骨干網(wǎng)的互聯(lián)方面，路由器、特別是高端路由器有著明顯的優(yōu)勢(shì)。路由器高度的智能化，對(duì)各種路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)接口的廣泛支持，還有其獨(dú)具的安全性和訪問(wèn)控制等功能和特點(diǎn)是網(wǎng)橋和交換機(jī)等其他互聯(lián)設(shè)備所不具備的。路由器的中低端產(chǎn)品可以用于連接骨干網(wǎng)設(shè)備和小規(guī)模端點(diǎn)的接入，高端產(chǎn)品可以用于骨干網(wǎng)之間的互聯(lián)以及骨干網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的連接。特別是對(duì)于骨干網(wǎng)的互聯(lián)和骨干網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)互通，不但技術(shù)復(fù)雜，涉及通信協(xié)議、路由協(xié)議和眾多接口，信息傳輸速度要求高，而且對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性的要求也比其他場(chǎng)合高得多。因此采用高端路由器作為互聯(lián)設(shè)備，有著其他互聯(lián)設(shè)備不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
路由器的作用
路由器的一個(gè)作用是連通不同的網(wǎng)絡(luò)，另一個(gè)作用是選擇信息傳送的線(xiàn)路。選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信負(fù)荷，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)暢通率，從而讓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)揮出更大的效益來(lái)。
從過(guò)濾網(wǎng)絡(luò)流量的角度來(lái)看，路由器的作用與交換機(jī)和網(wǎng)橋非常相似。但是與工作在網(wǎng)絡(luò)物理層，從物理上劃分網(wǎng)段的交換機(jī)不同，路由器使用專(zhuān)門(mén)的軟件協(xié)議從邏輯上對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃分。例如，一臺(tái)支持IP協(xié)議的路由器可以把網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)子網(wǎng)段，只有指向特殊IP地址的網(wǎng)絡(luò)流量才可以通過(guò)路由器。對(duì)于每一個(gè)接收到的數(shù)據(jù)包，路由器都會(huì)重新計(jì)算其校驗(yàn)值，并寫(xiě)入新的物理地址。因此，使用路由器轉(zhuǎn)發(fā)和過(guò)濾數(shù)據(jù)的速度往往要比只查看數(shù)據(jù)包物理地址的交換機(jī)慢。但是，對(duì)于那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，使用路由器可以提高網(wǎng)絡(luò)的整體效率。路由器的另外一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)就是可以自動(dòng)過(guò)濾網(wǎng)絡(luò)廣播。從總體上說(shuō)，在網(wǎng)絡(luò)中添加路由器的整個(gè)安裝過(guò)程要比即插即用的交換機(jī)復(fù)雜很多。
路由器的類(lèi)型及特點(diǎn)
互聯(lián)網(wǎng)各種級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)中隨處都可見(jiàn)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(wàn)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(wèn)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(wú)論是對(duì)骨干網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)還是接入網(wǎng)都帶來(lái)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(lái)簡(jiǎn)單方便，并提供QoS。
1．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(hù)。接入路由器已經(jīng)開(kāi)始不只是提供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(lái)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(kāi)電話(huà)交換網(wǎng)。
2．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(lái)的以太網(wǎng)段。盡管這些設(shè)備價(jià)格便宜、易于安裝、無(wú)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(guò)濾以及大量的管理和安全策略以及VLAN。
3．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(huà)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(lái)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(wèn)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(wèn)題。除了性能瓶頸問(wèn)題，路由器的穩(wěn)定性也是一個(gè)常被忽視的問(wèn)題。
4．太比特路由器
在未來(lái)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(méi)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(wú)法從根本上得到性能的改善，因此開(kāi)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)現(xiàn)在還主要處于開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)階段。
路由器技術(shù)
路由器的體系結(jié)構(gòu)
從體系結(jié)構(gòu)上看，路由器可以分為第一代單總線(xiàn)單CPU結(jié)構(gòu)路由器、第二代單總線(xiàn)主從CPU結(jié)構(gòu)路由器、第三代單總線(xiàn)對(duì)稱(chēng)式多CPU結(jié)構(gòu)路由器；第四代多總線(xiàn)多CPU結(jié)構(gòu)路由器、第五代共享內(nèi)存式結(jié)構(gòu)路由器、第六代交叉開(kāi)關(guān)體系結(jié)構(gòu)路由器和基于機(jī)群系統(tǒng)的路由器等多類(lèi)。
路由器的構(gòu)成
路由器具有四個(gè)要素：輸入端口、輸出端口、交換開(kāi)關(guān)和路由處理器。
輸入端口是物理鏈路和輸入包的進(jìn)口處。端口通常由線(xiàn)卡提供，一塊線(xiàn)卡一般支持4、8或16個(gè)端口，一個(gè)輸入端口具有許多功能。第一個(gè)功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈路層的封裝和解封裝。第二個(gè)功能是在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找輸入包目的地址從而決定目的端口（稱(chēng)為路由查找），路由查找可以使用一般的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)在每塊線(xiàn)卡上嵌入一個(gè)微處理器來(lái)完成。第三，為了提供QoS（服務(wù)質(zhì)量），端口要對(duì)收到的包分成幾個(gè)預(yù)定義的服務(wù)級(jí)別。第四，端口可能需要運(yùn)行諸如SLIP（串行線(xiàn)網(wǎng)際協(xié)議）和PPP（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議）這樣的數(shù)據(jù)鏈路級(jí)協(xié)議或者諸如PPTP（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)隧道協(xié)議）這樣的網(wǎng)絡(luò)級(jí)協(xié)議。一旦路由查找完成，必須用交換開(kāi)關(guān)將包送到其輸出端口。如果路由器是輸入端加隊(duì)列的，則有幾個(gè)輸入端共享同一個(gè)交換開(kāi)關(guān)。這樣輸入端口的最后一項(xiàng)功能是參加對(duì)公共資源（如交換開(kāi)關(guān)）的仲裁協(xié)議。
交換開(kāi)關(guān)可以使用多種不同的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。迄今為止使用最多的交換開(kāi)關(guān)技術(shù)是總線(xiàn)、交叉開(kāi)關(guān)和共享存貯器。最簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)使用一條總線(xiàn)來(lái)連接所有輸入和輸出端口，總線(xiàn)開(kāi)關(guān)的缺點(diǎn)是其交換容量受限于總線(xiàn)的容量以及為共享總線(xiàn)仲裁所帶來(lái)的額外開(kāi)銷(xiāo)。交叉開(kāi)關(guān)通過(guò)開(kāi)關(guān)提供多條數(shù)據(jù)通路，具有N×N個(gè)交叉點(diǎn)的交叉開(kāi)關(guān)可以被認(rèn)為具有2N條總線(xiàn)。如果一個(gè)交叉是閉合，輸入總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)在輸出總線(xiàn)上可用，否則不可用。交叉點(diǎn)的閉合與打開(kāi)由調(diào)度器來(lái)控制，因此，調(diào)度器限制了交換開(kāi)關(guān)的速度。在共享存貯器路由器中，進(jìn)來(lái)的包被存貯在共享存貯器中，所交換的僅是包的指針，這提高了交換容量，但是，開(kāi)關(guān)的速度受限于存貯器的存取速度。盡管存貯器容量每18個(gè)月能夠翻一番，但存貯器的存取時(shí)間每年僅降低5%，這是共享存貯器交換開(kāi)關(guān)的一個(gè)固有限制。
輸出端口在包被發(fā)送到輸出鏈路之前對(duì)包存貯，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的調(diào)度算法以支持優(yōu)先級(jí)等要求。與輸入端口一樣，輸出端口同樣要能支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層的封裝和解封裝，以及許多較高級(jí)協(xié)議。
路由處理器計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)表實(shí)現(xiàn)路由協(xié)議，并運(yùn)行對(duì)路由器進(jìn)行配置和管理的軟件。同時(shí)，它還處理那些目的地址不在線(xiàn)卡轉(zhuǎn)發(fā)表中的包。
#p#副標(biāo)題#e#
VPN
VPN（Virtual Private Network-虛擬專(zhuān)用網(wǎng)）解決方案是路由器具有的重要功能之一。其解決方案大致如下：
1．訪問(wèn)控制
一般分為PAP（口令認(rèn)證協(xié)議）和CHAP（高級(jí)口令認(rèn)證協(xié)議）兩種協(xié)議。PAP要求登錄者向目標(biāo)路由器提供用戶(hù)名和口令，與其訪問(wèn)列表（access List）中的信息相符才允許其登錄。它雖然提供了一定的安全保障，但用戶(hù)登錄信息在網(wǎng)上無(wú)加密傳遞，易被人竊取。CHAP便應(yīng)運(yùn)而生，它把一隨機(jī)初始值與用戶(hù)原始登錄信息（用戶(hù)名和口令）經(jīng)Hash算法翻譯后形成新的登錄信息。這樣在網(wǎng)上傳遞的用戶(hù)登錄信息對(duì)黑客來(lái)說(shuō)是不透明的，且由于隨機(jī)初始值每次不同，用戶(hù)每次的最終登錄信息也會(huì)不同，即使某一次用戶(hù)登錄信息被竊取，黑客也不能重復(fù)使用。需要注意的是，由于各廠商采取各自不同的Hash算法，所以CHAP無(wú)互*作性可言。要建立VPN需要VPN兩端放置相同品牌路由器。
2．?dāng)?shù)據(jù)加密
在加密過(guò)程中加密位數(shù)是一個(gè)很重要的參數(shù)，它直接關(guān)系到解密的難易程度，其中Intel 9000系列路由器表現(xiàn)最為優(yōu)異，為一百多位加密。
3．NAT（Network Address Translation-網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換協(xié)議）
如同用戶(hù)登錄信息一樣，IP和MAC地址在網(wǎng)上無(wú)加密傳遞也很不安全。NAT可把合法IP地址和MAC地址翻譯成非法IP地址和MAC地址在網(wǎng)上傳遞，到達(dá)目標(biāo)路由器后反翻譯成合法IP與MAC地址，這一過(guò)程有點(diǎn)像CHAP，翻譯算法廠商各自有不同標(biāo)準(zhǔn)，不能實(shí)現(xiàn)互*作。
QoS
QoS（Quality of Service-服務(wù)質(zhì)量）本來(lái)
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