路由器 《一》
最簡單的網路可以想象成單線的匯流排，各個計算機可以通過向匯流排傳送分組以互相通訊。但隨著網路中的計算機數目增長，這就很不可行了，會產生許多問題：
1、頻寬資源耗盡。
2、每台計算機都浪費許多時間處理無關的廣播資料。
3、網路變得無法管理，任何錯誤都可能導致整個網路癱瘓。
4、每台計算機都可以監聽到其他計算機的通訊。
把網路分段可以解決這些問題，但同時你必須提供一種機制使不同網段的計算機可以互相通訊，這通常涉及到在一些iso網路協議層選擇性地在網段間傳送資料，我們來看一下網路協議層和路由器的位置。
我們可以看到，路由器位於網路層。本文假定網路層協議為ipv4，因為這是最流行的協議，其中涉及的概念與其他網路層協議是類似的。
一、路由與橋接
路由相對於2層的橋接/交換是高層的概念，不涉及網路的物理細節。在可路由的網路中，每台主機都有同樣的網路層位址格式（如ip位址），而無論它是執行在乙太網、令牌環、fddi還是廣域網。網路層位址通常由兩部分構成：
網路位址和主機位址。
網橋只能連線資料鏈路層相同（或類似）的網路，路由器則不同，它可以連線任意兩種網路，只要主機使用的是相同的網路層協議。
路由器 《二》
二、連線網路層與資料鏈路層
網路層下面是資料鏈路層，為了它們可以互通，需要「粘合」協議。arp（位址解析協議）用於把網路層(3層)位址對映到資料鏈路層(2層)位址，rarp(反向位址解析協議)則反之。
雖然arp的定義與網路層協議無關，但它通常用於解析ip位址；最常見的資料鏈路層是乙太網。因此下面的arp和rarp的例子基於ip和乙太網，但要注意這些概念對其他協議也是一樣的。
1、位址解析協議
網路層位址是由網路管理員定義的抽象對映，它不去關心下層是哪種資料鏈路層協議。然而，網路介面只能根據2層位址來互相通訊，2層位址（ mac位址）通過arp從3層位址（ip位址）得到。並不是傳送每個資料報都需要進行arp請求，回應被快取在本地的arp表中，這樣就減少了網路中的arp包。
arp的維護比較容易，是乙個比較簡單的協議。
2、簡介
如果介面a想給介面b傳送資料，並且a只知道b的ip位址，它必須首先查詢b的實體地址（mac位址），它傳送乙個含有b的ip位址的arp廣播請求b的實體地址，介面b收到該廣播後，向a回應其實體地址。
注意，雖然所有介面都收到了資訊，但只有b回應該請求，這保證了回應的正確且避免了過期的資訊。要注意的是，當a和b不在同一網段時，a只向下一跳的路由器傳送arp請求，而不是直接向b傳送。 接收到arp分組後處理，注意傳送者的對被存到接收arp請求的主機的本地arp表中，一般a想與b通訊時，b可能也需要與a通訊。
3、ip位址衝突
arp產生的問題中最常見的是ip位址的衝突，這是由於兩個不同的主機ip位址相同產生的，在任何互聯的網路中，ip位址必須是唯一的。這時會收到兩個arp回應，分別指出了不同的硬體位址，這是嚴重的錯誤，沒有簡單的解決辦法。
為了避免出現這類錯誤，當介面a初試化時，它傳送乙個含有其ip位址的arp請求，如果沒有收到回應，a就假定該ip位址沒有被使用。我們假定介面b已經使用了該ip位址，那麼b就傳送乙個arp回應，a就可以知道該ip位址已被使用，它就不能再使用該ip位址，而是返回錯誤資訊。這樣又產生乙個問題，假設主機c含有該ip位址的對映，是對映到b的硬體位址的，它收到介面a的arp廣播後，更新其arp表使之指向a的硬體位址。
為了解決這個錯誤，b再次傳送乙個arp請求廣播，這樣主機c又更新其arp表再次指向b的硬體位址。這時網路的狀態又回到先前的狀態，有可能c已經向a傳送了應該傳送給b的ip分組，這很不幸，但是因為ip提供的是無保證的傳輸，所以不會產生大的問題。
4、管理arp快取表
arp快取表是對的列表，根據ip位址索引。該錶可以用命令arp來管理，其語法包括：
向表中新增靜態表項 -- arp -s
從表中刪除表項 -- arp -d
顯示表項 -- arp -a
arp表中的動態表項(沒有手動加入的表項)通常過一段時間自動刪除，這段時間的長度由特定的tcp/ip實現決定。
5、靜態arp位址的使用
靜態arp位址的典型使用是設定獨立的列印伺服器，這些裝置通常通過telnet來配置，但首先它們需要乙個ip位址。沒有明顯的方法來把此資訊告訴該裝置，好象只能使用其串列埠來設定。但是，這需要找乙個合適的終端和序列電纜，設定波特率、奇偶校驗等，很不方便。
假設我們想給乙個列印伺服器設定ip位址p-ip，並且我們知道其硬體位址p-hard，在工作站a上建立乙個靜態arp表項把p-ip對映到p-hard，這樣，雖然列印伺服器不知道自己的ip位址，但是所有指向p-ip的資料就將被送到p-hard。我們現在就可以telnet到p-ip並配置其ip位址了，然後再刪除該靜態arp表項。
有時會在乙個子網裡配置列印伺服器，而在另乙個子網裡使用它，方法與上面類似。假設其ip位址為p-ip，我們分配乙個本網的臨時ip位址t-ip給它，在工作站a上建立臨時arp表項把t-ip對映到p-hard，然後telnet到t-ip，給列印伺服器配以ip位址p-ip。接下來就可以把它放到另乙個子網裡使用了，別忘了刪除靜態arp表項。
6、**arp
可以通過使用**arp來避免在每台主機上配置路由表，在使用子網時這特別有用，但注意，不是所有的主機都能理解子網的。基本的思想是即使對於不在本子網的主機也傳送arp請求，arp**伺服器（通常是閘道器）回應以閘道器的硬體位址。
**arp簡化了主機的管理，但是增加了網路的通訊量(不是很明顯)，並且可能需要較大的arp快取，每個不在本網的ip位址都被建立乙個表項，都對映到閘道器的硬體位址。在使用**arp的主機看來，世界就象乙個大的沒有路由器物理網路。
路由器 《三》
三、ip位址
在可路由的網路層協議中，協議位址必須含有兩部分資訊：網路位址和主機位址。存貯這種資訊最明顯的方法是用兩個分離的域，這樣我們必須考慮到兩個域的最大長度，有些協議(如ipx)就是這樣的，它在小型和中型的網路裡可以工作的很好。
另一種方案是減少主機位址域的長度，如24位網路位址、8位主機位址，這樣就有了較多的網段，但每個網段內的主機數目很少。這樣一來，對於多於256個主機的網路，就必須分配多個網段，其問題是很多的網路給路由器造成了難以忍受的負擔。
ip把網路位址和主機位址一起包裝在乙個32位的域裡，有時主機位址部分很短，有時很長，這樣可以有效利用位址空間，減少ip位址的長度，並且網路數目不算多。有兩種將主機位址分離出來的方法：基於類的位址和無類別的位址。
1、主機和閘道器
主機和閘道器的區別常產生混淆，這是由於主機意義的轉變。在rfc中(1122/3和1009)中定義為：
主機是連線到乙個或多個網路的裝置，它可以向任何乙個網路傳送和從其接收資料，但它從不把資料從乙個網路傳向另乙個。
閘道器是連線到多於乙個網路的裝置，它選擇性的把資料從乙個網路**到其它網路。
換句話說，過去主機和閘道器的概念被人工地區分開來，那時計算機沒有足夠的能力同時用作主機和閘道器。主機是使用者工作的計算機，或是檔案伺服器等。現代的計算機的能力足以同時擔當這兩種角色，因此，現代的主機定義應該如此：
主機是連線到乙個或多個網路的裝置，它可以向任何乙個網路傳送和從其接收資料。它也可以作為閘道器，但這不是其唯一的目的。
路由器是專用的閘道器，其硬體經過特殊的設計使其能以極小的延遲**大量的資料。然而，閘道器也可以是有多個網絡卡的標準的計算機，其作業系統的網路層有能力**資料。由於專用的路由硬體較便宜，計算機用作閘道器已經很少見了，在只有乙個撥號連線的小站點裡，還可能使用計算機作為非專用的閘道器。
2、基於類的位址
最初設計ip時，位址根據第乙個位元組被分成幾類：
0: 保留
1-126: a類(網路位址:1位元組，主機位址:3位元組)
127: 保留
128-191: b類(網路位址:2位元組，主機位址:2位元組)
192-223: c類(網路位址:3位元組，主機位址:1位元組)
224-255: 保留
3、子網劃分
雖然基於類的位址系統對網際網路服務提供商來說工作得很好，但它不能在乙個網路內部做任何路由，其目的是使用第二層(橋接/交換)來導引網路中的資料。在大型的a類網路中，這就成了個特殊的問題，因為在大型網路中僅使用橋接/交換使其非常難以管理。在邏輯上其解決辦法是把大網路分割成若干小的網路，但在基於類的位址系統中這是不可能的。
為了解決這個問題，出現了乙個新的域：子網掩碼。子網掩碼指出位址中哪些部分是網路位址，哪些是主機位址。
在子網掩碼中，二進位制1表示網路位址位，二進位制0表示主機位址位。傳統的各類位址的子網掩碼為：
a類：255.0.0.0
b類：255.255.0.0
c類：255.255.255.0
如果想把乙個b類網路的位址用作c類大小的位址，可以使用掩碼255.255.255.0。
用較長的子網掩碼把乙個網路分成多個網路就叫做劃分子網。要注意的是，一些舊軟體不支援子網，因為它們不理解子網掩碼。例如unix的routed路由守護程序通常使用的路由協議是版本1的rip，它是在子網掩碼出現前設計的。
上面只介紹了三種子網掩碼：255.0.
0.0、255.255.
0.0和255.255.
255.0，它們是位元組對齊的子網掩碼。但是也可以在位元組中間對其進行劃分，這裡不進行詳細講解，請參照相關的tcp/ip書籍。
子網使我們可以擁有新的規模的網路，包括很小的用於點到點連線的網路（如掩碼255.255.255.
路由器技術基礎知識 一
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TP link路由器常用基礎知識
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