路由器技術(shù)綜述

在當今信息化社會(huì )中，人們對數據通信的要求日益增加。路由器作為IP網(wǎng)的核心設備，其技術(shù)已成為當前信息產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。

什么是路由器

路由器是工作在OSI參考模型第三層——網(wǎng)絡(luò )層的數據包轉發(fā)設備。路由器通過(guò)轉發(fā)數據包來(lái)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )互連。雖然路由器可以支持多種協(xié)議（例如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等協(xié)議），但是在我國絕大多數路由器運行TCP/IP協(xié)議。

路由器通常連接兩個(gè)或多個(gè)由IP子網(wǎng)或點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議標識的邏輯端口，至少擁有1個(gè)物理端口。路由器根據收到數據包中的網(wǎng)絡(luò )層地址以及路由器內部維護的路由表決定輸出端口以及下一跳地址，并且重寫(xiě)鏈路層數據包頭實(shí)現轉發(fā)數據包。

路由器通常動(dòng)態(tài)維護路由表來(lái)反映當前的網(wǎng)絡(luò )拓撲。路由器通過(guò)與網(wǎng)絡(luò )上其他路由器交換路由和鏈路信息來(lái)維護路由表。

路由器是連接IP網(wǎng)的核心設備。

路由器的分類(lèi)

當前路由器分類(lèi)方法各異。各種分類(lèi)方法有一定的關(guān)聯(lián)，但是并不完全一致。

從能力上分，路由器可分高端路由器和中低端路由器。各廠(chǎng)家劃分并不完全一致。通常將背板交換能力大于40G的路由器稱(chēng)為高端路由器，背板交換能力40G以下的路由器稱(chēng)為中低端路由器。以市場(chǎng)占有率最大的Cisco公司為例，12000系列為高端路由器，7500以下系列路由器為中低端路由器。

從結構上分，路由器可分為模塊化結構與非模塊化結構。通常中高端路由器為模塊化結構，低端路由器為非模塊化結構。

從網(wǎng)絡(luò )位置劃分，路由器可分為核心路由器與接入路由器。核心路由器位于網(wǎng)絡(luò )中心，通常是使用高端路由器。要求快速的包交換能力與高速的網(wǎng)絡(luò )接口，通常是模塊化結構。接入路由器位于網(wǎng)絡(luò )邊緣，通常使用中低端路由器。要求相對低速的端口以及較強的接入控制能力。

從功能分，路由器可分為通用路由器與專(zhuān)用路由器。一般所說(shuō)的路由器為通用路由器。專(zhuān)用路由器通常為實(shí)現某種特定功能對路由器接口、硬件等作專(zhuān)門(mén)優(yōu)化。例如接入服務(wù)器用作接入撥號用戶(hù)，增強PSTN接口以及信令能力；VPN路由器增強隧道處理能力以及硬件加密；寬帶接入路由器強調寬帶接口數量及種類(lèi)。

從性能上分，路由器可分為線(xiàn)速路由器以及非線(xiàn)速路由器。通常線(xiàn)速路由器是高端路由器，能以媒體速率轉發(fā)數據包；中低端路由器是非線(xiàn)速路由器。但是一些新的寬帶接入路由器也有線(xiàn)速轉發(fā)能力。

路由器分類(lèi)方法還有很多，并且隨著(zhù)路由器技術(shù)的發(fā)展，可能會(huì )出現越來(lái)越多的分類(lèi)方法。

路由器功能

路由器通常實(shí)現下列基本功能：

實(shí)現IP、TCP、UDP、ICMP等互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。

連接到兩個(gè)或多個(gè)數據包交換的網(wǎng)絡(luò )。對每個(gè)連接到的網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現該網(wǎng)絡(luò )所要求的功能。這些功能包括：

IP數據包封裝到鏈路層幀或從鏈路層幀中取出IP數據包。

按照該網(wǎng)絡(luò )所支持的最大數據包大小發(fā)送或接收IP數據報。該大小是網(wǎng)絡(luò )最大傳輸單元（MTU）。

將IP地址與相應網(wǎng)絡(luò )的鏈路層地址相互轉換。例如將IP地址轉換成以太網(wǎng)硬件地址。

實(shí)現網(wǎng)絡(luò )支持的流量控制和差錯指示。

接收及轉發(fā)數據包，在收發(fā)過(guò)程中實(shí)現緩沖區管理、擁塞控制以及公平性處理。

出現差錯時(shí)辨認差錯并產(chǎn)生ICMP差錯及必要的差錯消息。

丟棄生存時(shí)間（TTL）域為0的數據包。

必要時(shí)將數據包分段。

按照路由表信息，為每個(gè)IP數據包選擇下一跳目的地。

支持至少一種內部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP）與其他同一自治域中路由器交換路由信息及可達性信息。支持外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Exterior Gateway Protocol，EGP）與其他自治域交換拓撲信息。

提供網(wǎng)絡(luò )管理和系統支持機制，包括存儲/上載配置、診斷、升級、狀態(tài)報告、異常情況報告及控制等。

路由器技術(shù)

路由器軟件

路由器技術(shù)中最核心的技術(shù)是軟件技術(shù)。路由軟件是最復雜的軟件之一。有些路由軟件運行在UNIX操作系統上，有些路由軟件運行在嵌入式操作系統上，甚至有些軟件為提高效率，本身就是操作系統。全球最大的路由器生產(chǎn)廠(chǎng)家Cisco公司曾一度宣稱(chēng)是一個(gè)軟件公司，可見(jiàn)路由器軟件在路由器技術(shù)中所占的重要地位。