路由器

基本概念

　　路由器就是连接两个以上各别网络的设备。
　　由于位于两个或更多个网络的交汇处，从而可在它们之间传递分组（一种数据的组织形式）。路由器与交换机（Switch）在概念上有一定重叠但也有不同：交换机泛指工作于任何网络层次的数据中继设备（尽管多指网桥），而路由器则更专注于网络层。
　　路由器与交换器的差别，路由器是属于OSI 第三层的产品，交换器是OSI第二层的产品。第二层的产品功能在于，将网络上各个电脑的MAC地址记在ARP表中，当局域网中的电脑要经过交换器去交换传递数据时，就查询交换器上的ARP表中的信息，将数据包传送给指定的电脑，而不会像第一层的产品（如集线器）每台在网络中的电脑都发送。而路由器除了有交换器的功能外，更拥有路由表作为传送数据包时的依据, 在有多种选择的路径中选择最佳的路径。此外，并可以连接两个以上不同网段的网络，而交换器只能连接两个。并具有IP分享的功能，如：区分哪些数据包是要传送至WAN，或是只在LAN。
　　一个比较直观的理解路由器与交换机区别的例子是这样：交换机好比是邻近的街道，而路由器则是街道的交汇点。一个街区的每一间房都有它自己的地址，也就是说，交换机连接的不同的设备也有它们自己的IP地址。
　　值得一提的是，交换机除了自身的管理IP地址外不会管到其他任何IP地址。路由器将网络连接起来，就像公路交换坡道或主交汇点连接公路和高速公路一样。交汇点处的街道标记（称为路由表）决定数据包将流向哪条路。
　　举个例子，家中的一台路由器将互联网服务提供商（ISP）的网络（通常具有公有地址）和自家的LAN（通常使用私有IP地址，见网络地址转换(NAT)）连接起来。有时候交换机和路由器也被做在一起作为多接口路由器出售。
　　为了能路由数据包，路由器之间会通过路由协议进行通讯并创建和维护各自的路由表。路由表存储了去往某一网络的最佳路径，该路径的“路由度量值”以及下一跳路由器。参考条目路由获得这个过程的详细描述。
　　尽管也有其它一些很少用到的被路由协议，但路由通常指的就是IP路由。

路由器的分类

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
　　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。
　　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
　　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。 

路由器的应用

　　路由器的基本应用有以下几个方面。
　　(1)同构型局域网的互联。使用路由器进行同构型局域网的互联，其能力比网桥的能力要强很多。
　　(2)LAN与WAN之间的互联。这是路由器的主要用途。局域网与广域网互联时，使用得较多互连设备是路由器，如图所示。

　　路由器能完成局域网与广域网低三层协议的转换。这种利用路由器使局域网与广域网互联的方式称为网络接入，各地的局域网通过广域网实现互联的目的就是要实现局域网之间的通信。目前应用最为广泛的就是局域网通过路由器接入Internct的方式。
　　(3)WAN与WAN的互联。随着路由器技术的不断发展及网络规模的不断扩大，路由器的应用范围也在扩大，不再局限于局域网与局域网或局域网与广域网之间的互联，它应用于面向城市的WAN、面向学校的校园网和面向企业的企业网等。
　　图2所示为利用路由器将企业内部网与外部网互联的模型。在企业内部网中，使用交换机、集线器等设备连接网络中的各个站点。企业内部网与外部网络的联系，通过路由器实现。