路由器技術(shù)綜述

在當(dāng)今信息化社會(huì)中，人們對數(shù)據(jù)通信的要求日益增加。路由器作為IP網(wǎng)的核心設(shè)備，其技術(shù)已成為當(dāng)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(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。路由器通過轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包來實(shí)現(xiàn)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(shù)路由器運(yùn)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(biāo)識(shí)的邏輯端口，至少擁有1個(gè)物理端口。路由器根據(jù)收到數(shù)據(jù)包中的網(wǎng)絡(luò)層地址以及路由器內(nèi)部維護(hù)的路由表決定輸出端口以及下一跳地址，并且重寫鏈路層數(shù)據(jù)包頭實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。

路由器通常動(dòng)態(tài)維護(hù)路由表來反映當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。路由器通過與網(wǎng)絡(luò)上其他路由器交換路由和鏈路信息來維護(hù)路由表。

路由器是連接IP網(wǎng)的核心設(shè)備。

路由器的分類

當(dāng)前路由器分類方法各異。各種分類方法有一定的關(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的路由器稱為高端路由器，背板交換能力40G以下的路由器稱為中低端路由器。以市場占有率最大的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(jié)構(gòu)上分，路由器可分為模塊化結(jié)構(gòu)與非模塊化結(jié)構(gòu)。通常中高端路由器為模塊化結(jié)構(gòu)，低端路由器為非模塊化結(jié)構(gòu)。

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(jié)構(gòu)。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(qiáng)的接入控制能力。

從功能分，路由器可分為通用路由器與專用路由器。一般所說的路由器為通用路由器。專用路由器通常為實(shí)現(xiàn)某種特定功能對路由器接口、硬件等作專門優(yōu)化。例如接入服務(wù)器用作接入撥號(hào)用戶，增強(qiáng)PSTN接口以及信令能力；VPN路由器增強(qiáng)隧道處理能力以及硬件加密；寬帶接入路由器強(qiáng)調(diào)寬帶接口數(shù)量及種類。

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

路由器分類方法還有很多，并且隨著路由器技術(shù)的發(fā)展，可能會(huì)出現(xiàn)越來越多的分類方法。

路由器功能

路由器通常實(shí)現(xiàn)下列基本功能：

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

連接到兩個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)包交換的網(wǎng)絡(luò)。對每個(gè)連接到的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)該網(wǎng)絡(luò)所要求的功能。這些功能包括：

IP數(shù)據(jù)包封裝到鏈路層幀或從鏈路層幀中取出IP數(shù)據(jù)包。

按照該網(wǎng)絡(luò)所支持的最大數(shù)據(jù)包大小發(fā)送或接收IP數(shù)據(jù)報(bào)。該大小是網(wǎng)絡(luò)最大傳輸單元（MTU）。

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

實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)支持的流量控制和差錯(cuò)指示。

接收及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，在收發(fā)過程中實(shí)現(xiàn)緩沖區(qū)管理、擁塞控制以及公平性處理。

出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)辨認(rèn)差錯(cuò)并產(chǎn)生ICMP差錯(cuò)及必要的差錯(cuò)消息。

丟棄生存時(shí)間（TTL）域?yàn)?的數(shù)據(jù)包。

必要時(shí)將數(shù)據(jù)包分段。

按照路由表信息，為每個(gè)IP數(shù)據(jù)包選擇下一跳目的地。

支持至少一種內(nèi)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(dá)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?fù)湫畔ⅰ?/p>

提供網(wǎng)絡(luò)管理和系統(tǒng)支持機(jī)制，包括存儲(chǔ)/上載配置、診斷、升級(jí)、狀態(tài)報(bào)告、異常情況報(bào)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(fù)雜的軟件之一。有些路由軟件運(yùn)行在UNIX操作系統(tǒng)上，有些路由軟件運(yùn)行在嵌入式操作系統(tǒng)上，甚至有些軟件為提高效率，本身就是操作系統(tǒng)。全球最大的路由器生產(chǎn)廠家Cisco公司曾一度宣稱是一個(gè)軟件公司，可見路由器軟件在路由器技術(shù)中所占的重要地位。