路由器技術基礎知識一

路由器技術

路由器技術中最核心的技術是軟體技術。路由軟體是最複雜的軟體之一。有些路由軟體執行在unix或linux作業系統上，有些路由軟體執行在嵌入式作業系統上，甚至有些軟體為提高效率，本身就是作業系統。

全球最大的路由器生產廠家cisco公司曾一度宣稱是乙個軟體公司，可見路由器軟體在路由器技術中所佔的重要地位。

路由器軟體一般實現路由協議功能、查表**功能和管理維護等其他功能。由於網際網路規模龐大，執行在網際網路上路由器中的路由表非常巨大，可能包含幾十萬條路由。查表**工作可想而知非常繁重。

在路由器研製過程中，可以通過購買商用原始碼等形式迅速實現路由器。但是通常認為路由器軟體需要一年甚至兩年的時間來穩定。mikrotik routeros在行業的發展已經有7年之久，所以在穩定性和功能上都是非常完善的。

什麼是路由器

路由器是工作在osi參考模型第三層——網路層的資料報**裝置。路由器通過**資料報來實現網路互連。雖然路由器可以支援多種協議（例如tcp/ip、ipx/spx、appletalk等協議），但是在我國絕大多數路由器執行tcp/ip協議。

路由器通常連線兩個或多個由ip子網或點到點協議標識的邏輯埠，至少擁有1個物理埠。路由器根據收到資料報中的網路層位址以及路由器內部維護的路由表決定輸出埠以及下一跳位址，並且重寫鏈路層資料報頭實現**資料報。路由器通常動態維護路由表來反映當前的網路拓撲。

路由器通過與網路上其他路由器交換路由和鏈路資訊來維護路由表。路由器是連線ip網的核心裝置。

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。

路由相對於二層的橋接/交換是高層的概念，不涉及網路的物理細節，工作在二層的裝置如交換機、無線ap等。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。

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。

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層位址通過arp從3層位址得到。

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。

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，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。

下圖為接收到arp分組後的處理，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。

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