詳解路由器的工作原理

　　很多人都知道路由器是現在很重要的上網連線裝置，但可能都不太瞭解路由器的工作原理，下面是小編整理的一些關於路由器的相關資料，供你參考。

　　我們知道路由器是用來連線不同網段或網路的，在一個區域網中，如果不需與外界網路進行通訊的話，內部網路的各工作站都能識別其它各節點，完全可以通過交換機就可以實現目的傳送，根本用不上路由器來記憶區域網的各節點MAC地址。路由器識別不同網路的方法是通過識別不同網路的網路ID號進行的，所以為了保證路由成功，每個網路都必須有一個唯一的網路編號。路由器要識別另一個網路，首先要識別的就是對方網路的路由器IP地址的網路ID，看是不是與目的節點地址中的網路ID號相一致。如果是當然就向這個網路的路由器傳送了，接收網路的路由器在接收到源網路發來的報文後，根據報文中所包括的目的節點IP地址中的主機ID號來識別是發給哪一個節點的，然後再直接傳送。

　　為了更清楚地說明路由器的工作原理，現在我們假設有這樣一個簡單的網路。假設其中一個網段網路ID號為"A"，在同一網段中有4臺終端裝置連線在一起，這個網段的每個裝置的IP地址分別假設為：A1、A2、A3和A4。連線在這個網段上的一臺路由器是用來連線其它網段的，路由器連線於A網段的那個埠IP地址為A5。同樣路由器連線另一網段為B網段，這個網段的網路ID號為"B"，那連線在B網段的另幾臺工作站裝置設的IP地址我們設為：B1、B2、B3、B4，同樣連線與B網段的路由器埠的IP地址我們設為B5。

　　在這樣一個簡單的網路中同時存在著兩個不同的網段，現如果A網段中的A1使用者想傳送一個數據給B網段的B2使用者，有了路由器就非常簡單了。

　　首先A1使用者把所傳送的資料及傳送報文準備好，以資料幀的形式通過集線器或交換機廣播發給同一網段的所有節點集線器都是採取廣播方式，而交換機因為不能識別這個地址，也採取廣播方式，路由器在偵聽到A1傳送的資料幀後，分析目的節點的IP地址資訊路由器在得到資料包後總是要先進行分析。得知不是本網段的，就把資料幀接收下來，進一步根據其路由表分析得知接收節點的網路ID號與B5埠的網路ID號相同，這時路由器的A5埠就直接把資料幀發給路由器B5埠。B5埠再根據資料幀中的目的節點IP地址資訊中的主機ID號來確定最終目的節點為B2，然後再發送資料到節點B2。這樣一個完整的資料幀的路由轉發過程就完成了，資料也正確、順利地到達目的節點。

　　當然實際上像以上這樣的網路算是非常簡單的，路由器的功能還不能從根本上體現出來，一般一個網路都會同時連線其它多個網段或網路，就像圖2所示的一樣，A、B、C、D四個網路通過路由器連線在一起。

　　現在我們來看一下在如圖2所示網路環境下路由器又是如何發揮其路由、資料轉發作用的。我們同樣需要假設，各網路使用者的IP地址分配就不多講了，圖2已有標註。現假設網路A中一個使用者A1要向C網路中的C3使用者傳送一個請求訊號時，訊號傳遞的步驟如下：

　　第1步：使用者A1將目的使用者C3的地址C3，連同資料資訊以資料幀的形式通過集線器或交換機以廣播的形式傳送給同一網路中的所有節點，當路由器A5埠偵聽到這個地址後，分析得知所發目的節點不是本網段的，需要路由轉發，就把資料幀接收下來。

　　第2步：路由器A5埠接收到使用者A1的資料幀後，先從報頭中取出目的使用者C3的IP地址，並根據路由表計算出發往使用者C3的最佳路徑。因為從分析得知到C3的網路ID號與路由器的C5網路ID號相同，所以由路由器的A5埠直接發向路由器的C5埠應是訊號傳遞的最佳途經。

　　第3步：路由器的C5埠再次取出目的使用者C3的IP地址，找出C3的IP地址中的主機ID號，如果在網路中有交換機則可先發給交換機，由交換機根據MAC地址表找出具體的網路節點位置;如果沒有交換機裝置則根據其IP地址中的主機ID直接把資料幀傳送給使用者C3，這樣一個完整的資料通訊轉發過程也完成了。

　　從上面可以看出，不管網路有多麼複雜，路由器其實所作的工作就是這麼幾步，所以整個路由器的工作原理都差不多。當然在實際的網路中還遠比上圖2所示的要複雜許多，實際的步驟也不會像上述那麼簡單，但總的過程是這樣的。

　　路由器使用分類

　　網際網路各種級別的網路中隨處都可見到路由器。接入網路使得家庭和小型企業可以連線到某個網際網路服務提供商;企業網中的路由器連線一個校園或企業內成千上萬的計算機;骨幹網上的路由器終端系統通常是不能直接訪問的，它們連線長距離骨幹網上的ISP和企業網路。網際網路的快速發展無論是對骨幹網、企業網還是接入網都帶來了不同的挑戰。骨幹網要求路由器能對少數鏈路進行高速路由轉發。企業級路由器不但要求埠數目多、價格低廉，而且要求配置起來簡單方便，並提供QoS，像飛魚星的企業級路由器就提供SmartQoSIII。

　　接入

　　接入路由器連線家庭或ISP內的小型企業客戶。接入路由器已經開始不只是提供SLIP或PPP連線。諸如ADSL等技術將很快提高各家庭的可用頻寬，這將進一步增加接入路由器的負擔。由於這些趨勢，接入路由器將來會支援許多異構和高速埠，並在各個埠能夠執行多種協議，同時還要避開電話交換網。

　　企業級

　　企業或校園級路由器連線許多終端系統，其主要目標是以儘量便宜的方法實現儘可能多的端點互連，並且進一步要求支援不同的服務質量。許多現有的企業網路都是由Hub或網橋連線起來的乙太網段。儘管這些裝置價格便宜、易於安裝、無需配置，但是它們不支援服務等級。相反，有路由器參與的網路能夠將機器分成多個碰撞域，並因此能夠控制一個網路的大小。此外，路由器還支援一定的服務等級，至少允許分成多個優先級別。但是路由器的每埠造價要貴些，並且在能夠使用之前要進行大量的配置工作。因此，企業路由器的成敗就在於是否提供大量埠且每埠的造價很低，是否容易配置，是否支援QoS。另外‘還要求企業級路由器有效地支援廣播和組播。企業網路還要處理歷史遺留的各種LAN技術，支援多種協議，包括IP、IPX和Vine。它們還要支援防火牆、包過濾以及大量的管理和安全策略以及VLAN。

　　骨幹級

　　骨幹級路由器實現企業級網路的互聯。對它的要求是速度和可靠性，而代價則處於次要地位。

　　硬體可靠性可以採用電話交換網中使用的技術，如熱備份、雙電源、雙資料通路等來獲得。這些技術對所有骨幹路由器而言差不多是標準的。骨幹IP路由器的主要效能瓶頸是在轉發表中查詢某個路由所耗的時間。當收到一個包時，輸入埠在轉發表中查詢該包的目的地址以確定其目的埠，當包越短或者當包要發往許多目的埠時，勢必增加路由查詢的代價。因此，將一些常訪問的目的埠放到快取中能夠提高路由查詢的效率。不管是輸入緩衝還是輸出緩衝路由器，都存在路由查詢的瓶頸問題。除了效能瓶頸問題，路由器的穩定性也是一個常被忽視的問題。

　　太位元

　　在未來核心網際網路使用的三種主要技術中，光纖和DWDM都已經是很成熟的並且是現成的。如果沒有與現有的光纖技術和DWDM技術提供的原始頻寬對應的路由器，新的網路基礎設施將無法從根本上得到效能的改善，因此開發高效能的骨幹交換/路由器太位元路由器已經成為一項迫切的要求。太位元路由器技術還主要處於開發實驗階段。

　　多WAN

　　雙WAN路由器具有物理上的2個WAN口作為外網接入，這樣內網電腦就可以經過雙WAN路由器的負載均衡功能同時使用2條外網接入線路，大幅提高了網路頻寬。當前雙WAN路由器主要有“頻寬匯聚”和“一網雙線”的應用優勢，這是傳統單WAN路由器做不到的。

　　3G無線

　　3G無線路由器採用32位高效能工業級ARM9通訊處理器，以嵌入式實時作業系統RTOS為軟體支撐平臺，系統集成了全系列從邏輯鏈路層到應用層通訊協議，支援靜態及動態路由、PPP server及PPP client、包括、PPTP和IPSEC、DHCP server及DHCP client、DDNS、防火牆、NAT、DMZ主機等功能。為使用者提供安全、高速、穩定可靠，各種協議路由轉發的無線路由網路。

　　隨著3G無線網路的發展，人們越來越享受無線網路給人們帶來的價值，市場上有多種類的3G無線路由器，其中有小黑A8 系列，小黑華為e5等。3G無線路由器在改變人們的生活。