4.6 路由器

“路由”是指把数据从一个网络传送到另一个网络的传送路径。执行路由功能的装置称为路由器（Router），是工作在OSI模型第三层（网络层）的多网络互联设备。路由器会自动选择和设定数据传递的最佳路径，可以处理跨越IP子网的数据包（分组），转发数据包。

第三层交换机虽然具有路由功能，但是无法适应网络拓扑各异、传输协议不同的广域网环境。而路由器可在网络拓扑各异的广域网中尽显英雄本色，也就是说，第三层交换机无法替代路由器。

路由协议创建路由表，执行路由选择和数据包转发。路由信息在相邻路由器之间传递，确保所有路由器知道到其他路由器的路径。图4-12为路由器的网络拓扑图。

4.6.1 路由器的主要功能

1.寻找数据帧传输的最佳路径

路由器的主要工作就是为每个数据包（分组）寻找一条最佳传输路径，并将该数据包传送到目的站点。选择最佳路径的策略，即路由算法是路由器的关键。

为了完成这项工作，路由器中保存着网络系统各种传输路径的相关数据，即路由表（Routing Table），供路由选择时使用。路由表中保存着子网的信息、网上路由器的数量和下一个路由器的名字等内容。

2.网络互联

在多网络互联环境中，路由器可以建立灵活的网络连接，接收源站或其他路由器的数据信息，决定最佳路由和转发数据包（分组），与其他网络进行路由信息交换等。

路由器对于每一个接收到的数据包，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包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。如果路由器内部配置转换协议功能，则可以提供异构网互联。

3.数据处理

路由器可实现数据包过滤、转发、过滤网络流量、负荷分担、链路备份，用完全不同的数据分组和媒体访问方法连接各种子网。

4.网络管理

路由器提供的网络管理包括：配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。

4.6.2 路由器的分类

1.按交换能力划分

路由器的交换速率可分为高、中、低三档。大于40Gbit/s的路由器称为高档路由器，25～40Gbit/s的路由器称为中档路由器，低于25Gbit/s的路由器则称为低档路由器。实际上路由器档次的划分还应包括其他综合指标。

2.从功能上划分

路由器根据功能不同可分为接入级路由器、企业级路由器、骨干级（核心层）路由器和太比特光纤路由器。

（1）接入级路由器。接入级路由器广泛用于家庭或小型局域网与因特网之间的路由连接。特点：支持多种通信协议，可与因特网互联，端口数量较少，产品性价比高，便于安装，使用简单。分为有线和无线两类，如图4-13所示。

接入级路由器的接口特征：

1）路由器的一个端口通过“猫”（调制解调器）与因特网（宽带）连接。

2）路由器的局域网端口（LAN1～LAN4）与计算机连接。

3）无线路由器的IP地址一般为：192.168.1.1。

4）有线路由器的IP地址一般为：192.168.0.1。

（2）企业级路由器。企业级路由器是实现尽可能多的端口互联，要求支持不同的QoS服务质量，支持广播和组播，支持多种协议，支持防火墙、包过滤、管理和安全策略以及组建VLAN虚拟局域网，如图4-14所示。

（3）骨干级路由器。骨干级路由器实现大型网络互联。

特点：数据吞吐量大、数据传输速率和可靠性高。普遍采用热备份、双电源、双数据通路等冗余技术。

骨干级路由器的瓶颈是，在转发表中查找路由表需花较多时间，为提高路由查找的效率，常将一些访问频率较高的目的端口放到缓存中，如图4-15所示。

（4）太比特光纤路由器。光纤和DWDM（密集型光波复用）都已广泛应用。因此需要高性能的太比特光纤路由器。

3.按路由器结构划分

路由器根据结构不同可分为模块化结构与非模块化结构两类。模块化结构路由器配置灵活，能够适应大中企业不断增加的业务需求；非模块化结构路由器只提供固定的端口，用于小型企业和家庭网络。

4.按应用类型划分

路由器根据应用类型不同可分为通用路由器和专用路由器。常用路由器皆为通用路由器。专用路由器通常为实现某种特定功能，对路由器接口、硬件等作专门优化，例如VPN虚拟网络路由器。

VPN（Virtual Private Network）虚拟专用网络可以帮助远程用户、公司分支机构、商业伙伴及供应商的内部网络建立安全的外联虚拟专用网。通过公用网来建立VPN，可以节省大量的通信费用；VPN具有成本低、易于使用的特点。图4-16是VPN的基本配置。

4.6.3 路由表

路由器中保存着网络系统各种传输路径的相关数据（路由表），路由表有静态和动态两类：

静态路由表（Static）：由系统管理员固定设置的路由表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定，它不会随未来网络结构的改变而改变。

动态路由表（Dynamic）：由系统自动调整的路由表，也可以由系统主机控制调整。 xq1lv6gZ+ibFDqKdRRnp2ffm4Mo517P8vUV2j4DatAQxMLyIUsPOJ1+lqdwE9aFR