路由的工作以及協(xié)議

路由的工作以及協(xié)議

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1、路由工作原理及路由協(xié)議本文通過闡述TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中路由器的基本工作原理,介紹了IP路由器的幾大功能,給出了靜態(tài)路由協(xié)議和動態(tài)路由協(xié)議,以及內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議和外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議的概念,同時簡要介紹了目前最常見的RIP、OSPF、BGP和BGP-4這幾種路由協(xié)議,然后描述了路由算法的設(shè)計目標和種類,著重介紹了鏈路狀態(tài)法和距離向量法。在文章的最后,扼要講述了新一代路由器的特征。近十年來,隨著計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大,大型互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(如Internet)的迅猛發(fā)展,路由技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中已逐漸成為關(guān)鍵部分,路由器也隨之成為最重要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。用戶的需求推動著路

2、由技術(shù)的發(fā)展和路由器的普及,人們已經(jīng)不滿足于僅在本地網(wǎng)絡(luò)上共享信息,而希望最大限度地利用全球各個地區(qū)、各種類型的網(wǎng)絡(luò)資源。而在目前的情況下,任何一個有一定規(guī)模的計算機網(wǎng)絡(luò)(如企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)、智能大廈等),無論采用的是快速以大網(wǎng)技術(shù)、FDDI技術(shù),還是ATM技術(shù),都離不開路由器,否則就無法正常運作和管理。1.網(wǎng)絡(luò)互連把自己的網(wǎng)絡(luò)同其它的網(wǎng)絡(luò)互連起來,從網(wǎng)絡(luò)中獲取更多的信息和向網(wǎng)絡(luò)發(fā)布自己的消息,是網(wǎng)絡(luò)互連的最主要的動力。網(wǎng)絡(luò)的互連有多種方式,其中使用最多的是網(wǎng)橋互連和路由器互連。1.1網(wǎng)橋互連的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)橋工作在OSI模型中的第二層,即鏈路層。

3、完成數(shù)據(jù)幀(frame)的轉(zhuǎn)發(fā),主要目的是在連接的網(wǎng)絡(luò)間提供透明的通信。網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)是依據(jù)數(shù)據(jù)幀中的源地址和目的地址來判斷一個幀是否應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)發(fā)到哪個端口。幀中的地址稱為“MAC”地址或“硬件”地址,一般就是網(wǎng)卡所帶的地址。網(wǎng)橋的作用是把兩個或多個網(wǎng)絡(luò)互連起來,提供透明的通信。網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備看不到網(wǎng)橋的存在,設(shè)備之間的通信就如同在一個網(wǎng)上一樣方便。由于網(wǎng)橋是在數(shù)據(jù)幀上進行轉(zhuǎn)發(fā)的,因此只能連接相同或相似的網(wǎng)絡(luò)(相同或相似結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)幀),如以太網(wǎng)之間、以太網(wǎng)與令牌環(huán)(tokenring)之間的互連,對于不同類型的網(wǎng)絡(luò)(數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)不同),如以太網(wǎng)與

4、X.25之間,網(wǎng)橋就無能為力了。網(wǎng)橋擴大了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模,提高了網(wǎng)絡(luò)的性能,給網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用帶來了方便,在以前的網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)橋的應(yīng)用較為廣泛。但網(wǎng)橋互連也帶來了不少問題:一個是廣播風(fēng)暴,網(wǎng)橋不阻擋網(wǎng)絡(luò)中廣播消息,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較大時(幾個網(wǎng)橋,多個以太網(wǎng)段),有可能引起廣播風(fēng)暴(broadcastingstorm),導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)全被廣播信息充滿,直至完全癱瘓。第二個問題是,當(dāng)與外部網(wǎng)絡(luò)互連時,網(wǎng)橋會把內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)合二為一,成為一個網(wǎng),雙方都自動向?qū)Ψ酵耆_放自己的網(wǎng)絡(luò)資源。這種互連方式在與外部網(wǎng)絡(luò)互連時顯然是難以接受的。問題的主要根源是網(wǎng)橋只是最大限

5、度地把網(wǎng)絡(luò)溝通,而不管傳送的信息是什么。1.2路由器互連網(wǎng)絡(luò)路由器互連與網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議有關(guān),我們討論限于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的情況。路由器工作在OSI模型中的第三層,即網(wǎng)絡(luò)層。路由器利用網(wǎng)絡(luò)層定義的“邏輯”上的網(wǎng)絡(luò)地址(即IP地址)來區(qū)別不同的網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連和隔離,保持各個網(wǎng)絡(luò)的獨立性。路由器不轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息,而把廣播消息限制在各自的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。發(fā)送到其他網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)茵先被送到路由器,再由路由器轉(zhuǎn)發(fā)出去。IP路由器只轉(zhuǎn)發(fā)IP分組,把其余的部分擋在網(wǎng)內(nèi)(包括廣播),從而保持各個網(wǎng)絡(luò)具有相對的獨立性,這樣可以組成具有許多網(wǎng)絡(luò)(子網(wǎng))互連的大型的網(wǎng)絡(luò)。

6、由于是在網(wǎng)絡(luò)層的互連,路由器可方便地連接不同類型的網(wǎng)絡(luò),只要網(wǎng)絡(luò)層運行的是IP協(xié)議,通過路由器就可互連起來。網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備用它們的網(wǎng)絡(luò)地址(TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中為IP地址)互相通信。IP地址是與硬件地址無關(guān)的“邏輯”地址。路由器只根據(jù)IP地址來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。IP地址的結(jié)構(gòu)有兩部分,一部分定義網(wǎng)絡(luò)號,另一部分定義網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機號。目前,在Internet網(wǎng)絡(luò)中采用子網(wǎng)掩碼來確定IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址。子網(wǎng)掩碼與IP地址一樣也是32bit,并且兩者是一一對應(yīng)的,并規(guī)定,子網(wǎng)掩碼中數(shù)字為“1”所對應(yīng)的IP地址中的部分為網(wǎng)絡(luò)號,為“0”所對應(yīng)的則為主

7、機號。網(wǎng)絡(luò)號和主機號合起來,才構(gòu)成一個完整的IP地址。同一個網(wǎng)絡(luò)中的主機IP地址,其網(wǎng)絡(luò)號必須是相同的,這個網(wǎng)絡(luò)稱為IP子網(wǎng)。通信只能在具有相同網(wǎng)絡(luò)號的IP地址之間進行,要與其它IP子網(wǎng)的主機進行通信,則必須經(jīng)過同一網(wǎng)絡(luò)上的某個路由器或網(wǎng)關(guān)(gateway)出去。不同網(wǎng)絡(luò)號的IP地址不能直接通信,即使它們接在一起,也不能通信。路由器有多個端口,用于連接多個IP子網(wǎng)。每個端口的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號要求與所連接的IP子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號相同。不同的端口為不同的網(wǎng)絡(luò)號,對應(yīng)不同的IP子網(wǎng),這樣才能使各子網(wǎng)中的主機通過自己子網(wǎng)的IP地址把要求出去的IP分組送

8、到路由器上。2.路由原理當(dāng)IP子網(wǎng)中的一臺主機發(fā)送IP分組給同一IP子網(wǎng)的另一臺主機時,它將直接把IP分組送到網(wǎng)絡(luò)上,對方就能收到。而要送給不同IP于網(wǎng)上的主機時,它要選擇一個能到達目的子網(wǎng)上

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