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路由器

路由器

分类: 电子工程
属性: 产品
最后修改时间: 2013年05月29日
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路由器(Router)是连接因特网中各局域网、广域网的设备,它会根据信道的情况自动选择和设定路由,以最佳路径,按前后顺序发送信号的设备。

 路由器是互联网络的枢纽、"交通警察"。目前路由器已经广泛应用于各行各业,各种不同档次的产品已成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型第二层(数据链路层),而路由发生在第三层,即网络层。这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需使用不同的控制信息,所以两者实现各自功能的方式是不同的

  简介

  路由器(Router)又称网关设备(Gateway)是用于连接多个逻辑上分开的网络,所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时,可通过路由器的路由功能来完成。因此,路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能,它能在多网络互联环境中,建立灵活的连接,可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网,路由器只接受源站或其他路由器的信息,属网络层的一种互联设备。

  路由器分本地路由器和远程路由器,本地路由器是用来连接网络传输介质的,如光纤、同轴电缆、双绞线;远程路由器是用来连接远程传输介质,并要求相应的设备,如电话线要配调制解调器,无线要通过无线接收机、发射机。

  路由器是互联网的主要结点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择(routing),这也是路由器名称的由来(router,转发者)。作为不同网络之间互相连接的枢纽,路由器系统构成了基于TCP/IP 的国际互联网络Internet 的主体脉络,也可以说,路由器构成了Internet的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一,它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。因此,在园区网、地区网、乃至整个Internet研究领域中,路由器技术始终处于核心地位,其发展历程和方向,成为整个Internet研究的一个缩影。在当前我国网络基础建设和信息建设方兴未艾之际,探讨路由器在互连网络中的作用、地位及其发展方向,对于国内的网络技术研究、网络建设,以及明确网络市场上对于路由器和网络互连的各种似是而非的概念,都有重要的意义。

  出现了交换路由器产品,从本质上来说它不是什么新技术,而是为了提高通信能力,把交换机的原理组合到路由器中,使数据传输能力更快、更好。

  结构

  电源接口(POWER):接口连接电源。

  复位键(RESET):此按键可以还原路由器的出厂设置。

  猫(或者是交换机)与路由器连接口(WAN):此接口用一条网线与家用宽带调制解调器进行连接(或者与交换机)。

  电脑与路由器连接口(LAN1~8):此接口用一条网线把电脑与路由器进行连接。

  需注意的是:WAN口与LAN口一定不能接反。

  家用无线路由器和有线路由器的IP地址根据品牌不同,主要有192·168·1·1和192·168·0·1两种。

  IP地址与登录名称与密码一般标注在路由器的底部。

  登录 无线路由器网 有的出厂默认登录账户是:admin登录密码是:admin

  有的无线路由器的出厂默认登录账户是:amdin 登录密码是空的。

  发展历史

  无线路由

  早在40多年前就已经出现了对路由技术的讨论,但是直到80年代路由技术才逐渐进入商业化的应用。路由技术之所以在问世之初没有被广泛使用主要是因为80年代之前的网络结构都非常简单,路由技术没有用武之地。大规模的互联网络才逐渐流行起来,为路由技术的发展提供了良好的基础和平台。

  启动过程我们知道,路由器里有一个叫做IOS的软件,IOS叫做网际操作系统,可以等同的认为它就是路由器的操作系统,像我们常用的XP一样。路由器会使用IOS来完成路由表的生成和维护。

  同样的,作为路由器来讲,也有一个类似于我们PC系统中BIOS一样作用的部分,叫做MiniIOS。MiniIOS可以使我们在路由器的FLASH中不存在IOS时,先引导起来,进入恢复模式,来使用TFPF或X-MODEM等方式去给FLASH中导入IOS文件。所以,路由器的启动过程应该是这样的:

  路由器在加电后首先会进行POST。Power On Self Test (上电自检,对硬件进行检测的过程)。

  POST完成后,首先读取ROM里的BootStrap程序进行初步引导。

  初步引导完成后,尝试定位并读取完整的IOS镜像文件。在这里,路由器将会首先在FLASH中查找IOS文件,如果找到了IOS文件的话,那么读取IOS文件,引导路由器。

  如果在FLASH中没有找到IOS文件的话,那么路由器将会进入BOOT模式,在BOOT模式下可以使用TFTP上的IOS文件。或者使用TFTP/X-MODEM来给路由器的FLASH中传一个IOS文件(一般我们把这个过程叫做灌IOS)。传输完毕后重新启动路由器,路由器就可以正常启动到CLI模式。

  当路由器初始化完成IOS文件后,就会开始在NVRAM中查找STARTUP-CONFIG文件,STARTUP-CONFIG叫做启动配置文件。该文件里保存了我们对路由器所做的所有的配置和修改。当路由器找到了这个文件后,路由器就会加载该文件里的所有配置,并且根据配置来学习、生成、维护路由表,并将所有的配置加载到RAM(路由器的内存)里后,进入用户模式,最终完成启动过程。

  如果在NVRAM里没有STARTUP-CONFIG文件,则路由器会进入询问配置模式,也就是俗称的问答配置模式,在该模式下所有关于路由器的配置都可以以问答的形式进行配置。不过一般情况下我们基本上是不用这样的模式的。我们一般都会进入CLI[2](Comman Line Interface)命令行模式后对路由器进行配置。

  工作过程

  (1)工作站A将工作站B的地址12.0.0.5连同数据信息以数据包的形式发送给路由器1。

  (2)路由器1收到工作站A的数据包后,先从报头中取出地址12.0.0.5,并根据路径表计算出发往工作站B的最佳路径:R1->R2->R5->B;并将数据包发往路由器2。

  (3)路由器2重复路由器1的工作,并将数据包转发给路由器5。

  (4)路由器5同样取出目的地址,发现12.0.0.5就在该路由器所连接的网段上,于是将该数据包直接交给工作站B。

  (5)工作站B收到工作站A的数据包,一次通信过程宣告结束。

  作用功能

  连通不同的网络

  从过滤网络流量的角度来看,路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与工作在网络物理层,从物理上划分网段的交换机不同,路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。例如,一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段,只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。对于每一个接收到的数据包,路由器都会重新计算其校验值,并写入新的物理地址。因此,使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数据包物理地址的交换机慢。但是,对于那些结构复杂的网络,使用路由器可以提高网络的整体效率。路由器的另外一个明显优势就是可以自动过滤网络广播。从总体上说,在网络中添加路由器的整个安装过程要比即插即用的交换机复杂很多。

  选择信息传送的线路

  有的路由器仅支持单一协议,但大部分路由器可以支持多种协议的传输,即多协议路由器。由于每一种协议都有自己的规则,要在一个路由器中完成多种协议的算法,势必会降低路由器的性能。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--路径表(Routing Table),供路由选择时使用。路径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。路径表可以是由系统管理员固定设置好的。

  静态路由表:由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态(static)路径表。

  动态路由表:动态(Dynamic)路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。

  路由器是一种多端口设备,它可以连接不同传输速率并运行于各种环境的局域网和广域网,也可以采用不同的协议。路由器属于O S I 模型的第三层--网络层。指导从一个网段到另一个网段的数据传输,也能指导从一种网络向另一种网络的数据传输.

  第一,网络互连:路由器支持各种局域网和广域网接口,主要用于互连局域网和广域网,实现不同网络互相通信;

  第二,数据处理:提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能;

  第三,网络管理:路由器提供包括路由器配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。

  所谓“路由”,是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作,而路由器,正是执行这种行为动作的机器,它的英文名称为Router,是一种连接多个网络或网段的网络设备,它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”,以使它们能够相互“读懂”对方的数据,从而构成一个更大的网络。

  为了完成“路由”的工作,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。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。在路由器中涉及到两个有关地址的名字概念,那就是:静态路由表和动态路由表。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,它不会随未来网络结构的改变而改变。动态(Dynamic)路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。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。

  转变

  随着网络逐步走向大众,网吧也如雨后春笋般出现在街头小巷。但随着数量的增加,网吧之间的竞争也越来越激烈。而通过扩大规模、降低成本来优化经营环境已经成为网吧发展的必然趋势。 以往,国内大多数网吧的主流规模是PC数目在60-100台,通过SOHO路由器连接至互联网,其网络连接具有架构简单、成本低的优势。但随着网络PC数目的增多,原来的网络接入系统经常出现网络掉线、游戏被卡、黑客攻击、病毒泛滥等问题。面对这些,网吧业主是否考虑过网吧路由器该升级了。

  限制网吧良性运营的接入瓶颈:

  PC规模在60-100台的网吧网络,SOHO路由器基本可以满足网络接入的需求。但PC数量超过100台之后,如果仍然采用SOHO路由器接入,整个网络系统就相对比较脆弱了,这主要表现在以下几个方面:

  首先是性能低。为了节省成本,SOHO路由器一般采用性能一般的CPU,内存的速度也比较慢。在具体的使用中,会出现下载速度慢,游戏会卡,这都是性能低的表现。

  其次是稳定性差,容易掉线,而这是游戏玩家最忌讳的。一些SOHO路由器在用户数少的时候,可以保持稳定的连接;但如果规模稍微有些增大,网络的稳定性就很难保证了,当网络流量增大时,便会频繁地重新启动。而且SOHO路由器采用普通外置电源,当电压起伏时,SOHO路由器的供电也无法得到保障。

  第三是散热差。一般情况下,SOHO路由器体积很小,机器内没有合理的散热设计,而网吧通常是24小时营业,因此SOHO路由器散热便成了问题。路由器过热最直接的影响就是运行不稳定。

  最后支持PC数量小。SOHO路由器内存容量小(一般在2M-8M),FLASH容量小(一般只有1M),支持的用户数量有限,基本上NAT最大的进行数量在1024个以内。可以算一算,打开一个网页,大约需要10-50个NAT进程数,所以SOHO路由器支持的PC数量小,很难进行功能扩展升级。

  使用分类

  互联网各种级别的网络中随处都可见到路由器。接入网络使得家庭和小型企业可以连接到某个互联网服务提供商;企业网中的路由器连接一个校园或企业内成千上万的计算机;骨干网上的路由器终端系统通常是不能直接访问的,它们连接长距离骨干网上的ISP和企业网络。互联网的快速发展无论是对骨干网、企业网还是接入网都带来了不同的挑战。骨干网要求路由器能对少数链路进行高速路由转发。企业级路由器不但要求端口数目多、价格低廉,而且要求配置起来简单方便,并提供QoS,像飞鱼星的企业级路由器就提供SmartQoSIII。

  接入路由器

  接入路由器连接家庭或ISP内的小型企业客户。接入路由器已经开始不只是提供SLIP或PPP连接。诸如ADSL等技术将很快提高各家庭的可用带宽,这将进一步增加接入路由器的负担。由于这些趋势,接入路由器将来会支持许多异构和高速端口,并在各个端口能够运行多种协议,同时还要避开电话交换网。

  企业级路由器

  企业或校园级路由器连接许多终端系统,其主要目标是以尽量便宜的方法实现尽可能多的端点互连,并且进一步要求支持不同的服务质量。许多现有的企业网络都是由Hub或网桥连接起来的以太网段。尽管这些设备价格便宜、易于安装、无需配置,但是它们不支持服务等级。相反,有路由器参与的网络能够将机器分成多个碰撞域,并因此能够控制一个网络的大小。此外,路由器还支持一定的服务等级,至少允许分成多个优先级别。但是路由器的每端口造价要贵些,并且在能够  路由器

  使用之前要进行大量的配置工作。因此,企业路由器的成败就在于是否提供大量端口且每端口的造价很低,是否容易配置,是否支持QoS。另外‘还要求企业级路由器有效地支持广播和组播。企业网络还要处理历史遗留的各种LAN技术,支持多种协议,包括IP、IPX和Vine。它们还要支持防火墙、包过滤以及大量的管理和安全策略以及VLAN。

  骨干级路由器

  骨干级路由器实现企业级网络的互联。对它的要求是速度和可靠性,而代价则处于次要地位。硬件可靠性可以采用电话交换网中使用的技术,如热备份、双电源、双数据通路等来获得。这些技术对所有骨干路由器而言差不多是标准的。骨干IP路由器的主要性能瓶颈是在转发表中查找某个路由所耗的时间。当收到一个包时,输入端口在转发表中查找该包的目的地址以确定其目的端口,当包越短或者当包要发往许多目的端口时,势必增加路由查找的代价。因此,将一些常访问的目的端口放到缓存中能够提高路由查找的效率。不管是输入缓冲还是输出缓冲路由器,都存在路由查找的瓶颈问题。除了性能瓶颈问题,路由器的稳定性也是一个常被忽视的问题。

  太比特路由器

  在未来核心互联网使用的三种主要技术中,光纤和DWDM都已经是很成熟的并且是现成的。如果没有与现有的光纤技术和DWDM技术提供的原始带宽对应的路由器,新的网络基础设施将无法从根本上得到性能的改善,因此开发高性能的骨干交换/路由器(太比特路由器)已经成为一项迫切的要求。太比特路由器技术还主要处于开发实验阶段。

  多WAN路由器

  双WAN路由器具有物理上的2个WAN口作为外网接入,这样内网电脑就可以经过双WAN路由器的负载均衡功能同时使用2条外网接入线路,大幅提高了网络带宽。当前双WAN路由器主要有“带宽汇聚”和“一网双线”的应用优势,这是传统单WAN路由器做不到的。

  功能分类

  宽带路由器

  宽带路由器是近几年来新兴的一种网络产品,它伴随着宽带的普及应运而生。宽带路由器在一个紧凑的箱子中集成了路由器、防火墙、带宽控制和管理等功能,具备快速转发能力,灵活的网络管理和丰富的网络状态等特点。多数宽带路由器针对中国宽带应用优化设计,可满足不同的网络流量环境,具备满足良好的电网适应性和网络兼容性。多数宽带路由器采用高度集成设计,集成10/100Mbps宽带以太网WAN接口、并内置多口10/100Mbps自适应交换机,方便多台机器连接内部网络与Internet,可以广泛应用于家庭、学校、办公室、网吧、小区接入、政府、企业等场合。

  模块化路由器

  模块化路由器主要是指该路由器的接口类型及部分扩展功能是可以根据用户的实际需求来配置的路由器,这些路由器在出厂时一般只提供最基本的路由功能,用户可以根据所要连接的网络类型来选择相应的模块,不同的模块可以提供不同的连接和管理功能。例如,绝大多数模块化路由器可以允许用户选择网络接口类型,有些模块化路由器可以提供VPN等功能模块,有些模块化路由器还提供防火墙的功能,等等。多数路由器都是模块化路由器。

  非模块化路由器

  非模块化路由器都是低端路由器,平时家用的即为这类非模块化路由器。该类路由器主要用于连接家庭或ISP内的小型企业客户。它不仅提供SLIP或PPP连接,还支持诸如PPTP和IPSec等虚拟私有网络协议。这些协议要能在每个端口上运行。诸如ADSL等技术将很快提高各家庭的可用宽带,这将进一步增加接入路由器的负担。由于这些趋势,该类路由器将来会支持许多异构和高速端口,并在各个端口能够运行多种协议,同时还要避开电话交换网。

  虚拟路由器

  虚拟路由器以虚求实。一些有关IP骨干网络设备的新技术突破,为将来因特网新服务的实现铺平了道路。虚拟路由器就是这样一种新技术,它使一些新型因特网服务成为可能。通过这些新型服务,用户将可以对网络的性能、因特网地址和路由以及网络安全等进行控制。以色列RND网络公司是一家提供从局域网到广域网解决方案的厂商,该公司最早提出了虚拟路由的概念。

  核心路由器

  核心路由器又称“骨干路由器”,是位于网络中心的路由器。位于网络边缘的路由器叫接入路由器。核心路由器和边缘路由器是相对概念。它们都属于路由器,但是有不同的大小和容量。某一层的核心路由器是另一层的边缘路由器。

  无线路由器

  无线路由器就是带有无线覆盖功能的路由器,它主要应用于用户上网和无线覆盖。市场上流行的无线路由器一般都支持专线xdsl/ cable,动态xdsl,pptp四种接入方式,它还具有其它一些网络管理的功能,如dhcp服务、nat防火墙、mac地址过滤等等功能。  路由器

  独臂路由器

  独臂路由器的概念是出现在三层交换机之前,网内各个VLAN之间的通信可以用ISL关联来实现,那样的话,路由器就成为一个“独臂路由器”,VLAN之间的数据传输要先进入路由器处理,然后输出,以使得网络中的大部分报文同一个VLAN内的报文将用不着通过路由器而直接在交换设备间进行高速传输。这种路由方式的不足之处在于它仍然是一种集中式的路由策略,因此在主干网上一般均设置有多个冗余“独臂”路由器,来分担数据处理任务,从而可以减少因路由器引起的瓶颈问题,还可以增加冗余链路,但如果网络中VLAN之间的数据传输量比较大,那么在路由器处将形成瓶颈。独臂路由器基本被第3层交换机取代。

  无线网络路由器

  无线网络路由器(例如:D-LINK,TP-LINK,TENDA等。)是一种用来连接有线和无线网络的通讯设备,它可以通过Wi-Fi技术收  路由器

  发无线信号来与个人数码助理和笔记本等设备通讯。无线网络路由器可以在不设电缆的情况下,方便地建立一个电脑网络。

  但是,一般在户外通过无线网络进行数据传输时,它的速度可能会受到天气的影响。其他的无线网络还包括了红外线、蓝牙及卫星微波等。

  智能流控路由器

  智能流控路由器能够在自动地调整每个节点的带宽,这样每个节点的网速均能达到最快,不用限制每个节点的速度,这是其最大的特点。智能流控路由器经常用在电信的主干道上,如华为,思科。网吧,酒店等则常用网星路由器。

  动态限速路由器

  动态限速路由器是一种能实时地计算每位用户所需要的带宽,精确分析用户上网类型,并合理分配带宽,达到按需分配,合理利用,还具有优先通道的智能调配功能,这种功能主要应用于网吧、酒店、小区、学校等,网吧最常用的则是奥雷路由器。
 

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