迅雷7.6:路由器的功能

路由器的功能

1).路由器的功能八十年代初路由器问世，并由IETF对其作了网关定义。它从
原先单纯为了分割网络这一目的发展至今，其用途和性能已有了相当大的扩充与
增强。路由器的功能大致可分为以下6点：
网络分段，这是路由器最主要的功能之一，即可根据实际需求将整个网络分割成
不同的网段，换句话说，路由器可以将不同的LAN进行互连；地址解析与路径选择
，地址解析是路由器的基本功能，对于流经它的任何数据包均要进行包头的“拆
打”(参见下面工作过程的描述)，以确定该数据包的流向，路径选择是指路由器
可为跨越不同LAN的流量在网络上选择最适宜的路径，另外，为了网络负载均衡的
目的，它还允许流量在源站点和目的站点之间的冗余链路上传送；隔离广播，路
由器能够阻止广播流量从一个LAN到另外一个LAN，因而减少了整个网络的广播流
量，以避免形成广播风暴；安全性与防火墙，路由器对网络的安全起着相当大的
作用，它能监视来自每个用户的业务流，并利用动态滤波器保证网络安全性，只
有被授权的用户才能拥有相应的数据链路；第三层的特殊服务，如优先权控制，
即路由器可按预先设定的优先权方案，给予不同协议的流量以不同的执行优先权
，又如合理配置路由器可调整网络的性能；广域网连接，现在，由于种种原因尚
未普遍使用ATM，所以广域网的连接还需要使用路由器。

  2).路由器的工作过程路由器是OSI七层网络模型中第三层的设备。它在网络
中，收到任何一个数据包(包括广播包在内)，就要将该数据包第二层(数据链路层
)的信息去掉(称为“拆包”)，查看第三层信息。然后，根据路由表确定数据包的
路由，再检查安全访问表；若被通过，则再进行第二层信息的封装（称为“打包
”），最后将该数据包转发。如果在路由表中查不到对应MAC地址的网络，则路由
器将向源地址的站点返回一个信息，并把这个数据包丢掉。这便是路由器工作过
程的简要描述。还应当指出：MAC地址就是网络设备的物理地址(如网卡地址)。路
由器要看的第三层信息，叫做“IP地址”，它是一个逻辑地址。值得强调的是：
网络设备要传输信息，最终靠的是MAC地址。

  3).路由器对网络造成的限制路由器是无连接的设备，其工作机制使它成为一
个转发并遗忘的网络设备。仅就路由器对任何数据包都要有一个“拆打”过程来
看，即使是同一源地址向同一目的地址发出的所有数据包，也要重复相同的过程
。这导致路由器不可能具有很高的吞吐量，这也是路由器成为网络瓶颈的原因之
一。可能有人会说，提高路由器的硬件性能(系指采用更高速的、更昂贵的处理器
，更大容量的内存)不就可以改善它的性能了吗?令人遗憾的是，路由器除了硬件
支撑外，其“复杂的处理与强大的功能”主要是通过软件来实现的，这必然使得
它成为网络瓶颈。另外，当流经路由器的流量超过其吞吐能力时，将引起路由器
内部的拥塞。持续拥塞不仅会使转发的数据包被延误，更严重的是使流经路由器
的数据包丢失。这些都给网络应用带来极大的麻烦。路由器的复杂性还对网络的
维护工作造成了沉重的负担。例如，要对网络上的用户进行增加、移动或改变时
，配置路由器的工作将显得十分复杂。

 路由器是网络中的核心设备。硬件路由器是大家所熟悉的，最典型的就是Cisco公司的系列路由器。软件路由器是个新兴的产品，比如Tiny Software推出的WinRoute Pro软件路由器，Vicomsoft公司推出的Internet Gateway软件路由器等等。与软件为基础的路由器比较,有人认为，Cisco的产品纯粹是用硬件组建的路由器。这种看法是片面的。像PC机一样，Cisco的路由器包括电源、内部总线、主存、闪存、处理器和操作系统等。同时，它的内部组件还包括专用网卡，用来处理各种各样可能的连接。总之，Cisco路由器的硬件与具有插入式组件的专用计算机，主要区别就在于：Cisco路由器的网络操作系统（IOS）中包含路由软件，而软路由器产品则是运行在Windows系列的操作系统上。下面是二者在另外一些方面的比较。 

  ■应用场合不同 
  Tiny Software的WinRoute Pro适合于一个分支办公机构，而Vicomsoft的Internet Gateway适合于整个办公机构，因为它可以处理各个分支机构的多个连接。同时，还可以通过一个共享远程服务器实现用户拨叫。一些公司为了安全的需要，正在建立自己的工作组，并把工作组掩藏在以软件为基础的网络地址转换（NAT）路由器的后面。 

  这两种软路由器是不是都能满足大公司应用的要求？比如说有一5000多个用户的公司，该公司只用一根或两根T-1租线与Internet相连，其带宽不到5Mbps。虽然，这两种软路由器都可以达到超过一台高速PC机6倍以上的流量，但是，在使用DHCP的情况下，Internet Gateway路由器将用户数量限制在1024个。当用户超过一定的数量时，WinRoute Pro的电子邮件服务器就会给多出的用户文件加一个标记。在庞大而复杂的公司环境中，这两种路由器就显得力不从心。实际上，大多数这种公司，都需要Cisco的新型高端路由产品。 

  ■安全程度不一 
  如果将软路由器安装在一个非常“干净”的系统上，也就是说，系统安装有最新的维护程序和安全补丁，没有安装其他软件，而且执行NAT，那么，软路由器就能像所有其它Cisco提供的硬路由器一样安全可靠。 

  尽管NAT最初是设计用来加强和保护网络通信协议的，但是它并不运行在操作系统内，它通常安装在硬件层和网络协议堆栈层之间，能够访问所有的信息包，近而在它们产生任何危害前有效地进行控制，这就大大提高了系统的安全性。Internet Gateway和WinRoute Pro中都运用到了NAT技术，而Cisco在它的IOS V12.0及以后的版本中，则完全融合了NAT的各种功能。这些运用都遵循RFC 1631对IP NAT的要求。 

  对Cisco的硬件路由器而言，NAT不仅对外将网络用户的IP地址隐藏起来，而且在内部，用户也看不到外部网络资源的IP地址，这可防止有恶意的人员去盗取网络资源。 

  就安全级别来说，Cisco路由器的安全性并不比软路由器高。Cisco在PIX中使用NAT，与其在自己的IOS中使用NAT基本相同。尽管如此，Cisco的路由器在抵抗Dos（拒绝服务）攻击方面做得不错，这主要是因为Cisco的IOS不仅是操作系统，它还是路由/安全软件。这种集成方式不仅比工作于Windows上的软路由产品更简洁，而且，每当Cisco发现一种新的攻击方法时，它就能够实现快速更新。 

  ■价格有差异 
  各中小型机构里使用的Cisco路由器，其价格一般不等。价格的不同决定于子网的数量和流量支持，决定于上传的方式和速度，还决定于安全选择及用户是否要求语音服务。我们来看非常普通的路由器—Cisco 4500-M。该系统的吞吐能力与我们测试的系统相当，4500-M高端支持一个155Mbps 的ATM OC-3组件，低端可以支持两个T-1租线接口，这种接口通常支持2.048Mbps和16.128Mbps的低速接口。一个800MHz的PC机在这种宽带下工作也是完全可以的。 

  但是价格并不代表一切，表面现象可能具有欺骗性。Cisco 4500-M比起其他配备软件的PC产品有很多的优点，它包括更多的内建LAN和WAN协议，优化的WAN服务，以及集中安装和设计用户自己的网络基本架构的能力。除此之外，一台Cisco路由器或其他主流路由产品的正常运行时间，要比在Windows平台上路由器的运行时间长得多。但是，这种路由器仍然要比我们上面介绍的两种软路由器（含服务器硬件设备）的价格高，这还不包括雇用一位有Cisco认证的安装者所需的资金。所以，用户在做选择之前，最好先考虑好自己的需求。

网络技术发展到今天，已不再局限在一个小的LAN中了。在日常组网中，碰到最多的就是将现有的网络互联起来，实现最大限度的资源共享、信息互通。将不同的网络互联，第一个碰到的问题就是采用什么样的协议。TCP／IP发展到目前为止，已成为一个最为广泛使用的网络通用协议。被广大计算机使用者所认可。采用TCP／IP，可以方便地进行不同网络种类、不同操作系统的网络间的互联，同时又可以方便地联入Internet。
  在TCP／IP网络互联中，不同网络的互联往往要使用到路由器。传统的基于硬件的路由器价格往往较高，不为一般的单位所接受，而且在联网过程中，常碰到的问题都是将两个或两个以的的局域网互联，也用不着使用昂贵的专用路由器。实际上，有好多网络操作系统本身就提供路由功能，只不过是基于软件的路由而已，如Windows NT的静态路由系统、NOVELL的多协议路由MPR等基于软件的路由技术。
  基于软件的路由，功能上肯定不如基于硬件的专用路由器。但它已具备了路由器的基本功能。可以实现基本的路由功能。采用基于软件的路由，对于小型网络间的互联是比较理想的。下面以网络间的互联为例来说明基于软件的路由技术。
  众所周知，在TCP／IP协议中，IP协议（Internet Protocol）提供编址和路由功能。在网络上发送数据时，数据首先被打包，成为一个个IP数据包。IP允许数据包在网络上从一个地方传到另一个地方。数据在网络中的传输就是通过一种方式进行的。在一个以太网内，把报文从一台机器发送到另一台机器很容易，因为以太网是一个基于广播方式的网络，任何一台机器上发出的报文立即就会被网上的所有机器监听到，只有同报文中地址相同的那台机器才会发出响应，别的机器将忽略此信息。由此可见，在同一网络内部，每一个报文都无须选择路径，就可以直接达到它的目的地。但是，在两个或两个以上的网络互联时，情况就大不一样了。如图1所示，处在网络Counter中的某一台机器要向处在网络Computer Center中的一台机器发送信息时，如果没有从网络Counter到网络Computer Center的路由，则信息是根本无法发到的。
  从上述分析可以知道：既然在同一个网络内信息可以畅通传送，那么如果有这样一台机器就好了：一台既属于网络Counter又属于网络Computer Center的机器。通过它，两个不同的网络就可以相互传递信息了。实际上，在Windows NT中，IP路由是IP具有的功能。NT允许将一台机器配制成多宿主机。也即在同一台计算机上，同时安装两块或多块网卡，每一块网卡连接一个网络。由这一台机器作为路由器，在两个网络之间进行IP包的路由。此路由为静态路由，静态路由器要求手工构造和更新路由表。
  在各网络已建成的情况下，建立NT路由器，其建立过程如下：
  1、在同一台Windows NT机器中安装两块网卡，网卡可以采用任何NT所支持的网卡。Windows NT可以是Windows NT Server也可以是Windows NT Workstation，版本最好是3．51或更高的版本。本文基于WindowsNTServer4．0中文版。
  2、进入控制面板，安装TCP／IP协议
  3、配置网卡：为每一块网卡配置一个IP地址，两个IP地址分别属于不同的网络内的IP地址。
  4、设置Windows NT的IP路由功能为Enable。
  5、确定后重新启动计算机。
  这样，NT路由器就可以在两网络间进行工作了。
  网络结构如图1所示：
  NT路由器工作过程如下：
  处在Counter网络中的某一台计算机Counter01，要给处在Computer Center网络中的某一台计算机CC01发送信息。它通过广播方式查询CC01是否同自己在同一个网络内，如果在同一网内，则信息包由Counter1传至CC01，IP包在同一网络中传送。如果通过查询，发现CC01不在同一网络内，发出点Counter1发现自己根本不知道如何到达CC01，在这种情况下，信息包被送至缺省网关：ROUTER1（在组网时，必须事先将网络Counter中的每一台机器的缺省路由器设为ROUTER1，IP地址为ROUTER1的IP地址。对于网络内的每一台机器而言，缺省路由器实际上就是这样的一个机器，如果发出信息点找不到目的地址时，它就将信息发给缺省路由器，之后由路由器为它代理发送），ROUTER1接到信息后，由在它上运行的IP软件对信息进行检查，通过检查包内容，可以确定IP包中的源地址和目标地址，如果发现IP包中的源IP地址同第一块网卡的IP地址处在同一网络内，目标IP地址同第二块网卡在同一网络内，它就将信息通过它的第二块网卡发送出去，这样信息便传至网络Computer Center中。信息包一旦进入网络Computer Center，处在该网络中的目的计算机监听到信息包是送给自己的，于是它便接收信息包，将它们重组。
  以上是NT路由器在两个网络内工作的情况，它的确可以很好地胜任它的任务，但是如果有三个或三个以上的网络，上面所提到的方法就不能胜任了。
  请看以下的网络结构：
  ROUTER1路由器只能把消息192．168．101传到网络168．168，但不能将信息从网络192．168．101传至网络Admin（195．125．96）。不过不要紧，NT中的Route命令可以告诉路由器如何到达AdminCenter，对ROUTER1及ROUTER2来说，它们都同时属于Computer Center这一网络，因此要使路由器能够通过ComputerCenter网络（193．169．101）发到AdminCenter网络（195．125．96），只要告诉ROUNTER1网络Computer Center中ROUTER2的网卡地址即可。
  命令格式如下：
  C：ιWinnt∧routeadd195．125．96168．168．100．100
  这一命令将向ROUTER1的路由表中添加路由信息，其意为：把任何目的为195．125．96．xxx的IP包发到168．168．100．100上。
  同样，对于网络AdminCenter，路由器ROUTER2也不知道如何到达Counter网络（192．168．101），也要告诉它如何到达。
  命令格式如下：
  C：ιWinnt∧routeadd192．168．101168．168．100．101
 功能同上。
  实际上，我们可以通过建立静态路由表来实现以上功能，在ROUTER1、ROUTER2上建立静态路由表，静态路由表要求有一个目标和一个网关，目标是目标网络的网络ID或网络名，网关是与目标网络相连的IP地址或宿主机名字。其内容如下：
  对于ROUTER1，要用网络Admin的网络ID及其缺省网关的IP地址来构造路由表。网关是与目标网络相连的计算机的IP地址或宿主机名。其静态路由表如下：
  目标网络网关
  195．125．96168．168．100．100
  AdminROUTER2
  对于ROUTER2，要用网络Counter的网络ID及其缺省网关的IP地址来构造路由表。网关是与目标网络相连的计算机的IP地址或宿主机名。
  其静态路由表如下：
  目标网络网关
  192．168．101168．168．100．101
  CounterROUTER1
相应的NETWORKS文件内容如下：
＃WindowsNT4．0NetworksContent
  Counter192．168．101
  Admin195．125．96
  Loopback127
  ……………
  ComputerCenter168．168
  对应的HOSTS文件内容如下：
  192．168．101．1COUNTER1counter1．saturn．com
  168．168．100．1CC01cc01．saturn．com
  …………
  ＃……
  至此，三个网络间就可以通过路由进行信息传递了。
对于图2，有人说还可以在Counter同AdminCenter之间再配置一个路由器。的确如此，如果在Counter同Admin之间再配置一个路由器ROUTER3，则对每一网络中的机器来说，各台计算机之间进行通过的路径就多了一条，使得在一条路径因拥挤或意外故障不畅通时，它们之间仍然可以照常通讯。这就要求网络中的每一台计算机配置成使用多个网关的情形。