Routers

   

    Routers 中文意思：路由器
　　路由器是开放系统互连(OSI)协议模型的网络层中的分组交换设备(或网络层中继设备)。路中器可互连局域网和广域网，并且当网络上两端点间存在好几条通路时，路由器还可提供交通控制和筛选功能选择通路，如图R-5。在大型互联网和使用远程通信链路的广域网中路由器非常重要。他们在对一个目的站的冗余路径所组成的网状网络中沿着最有效或最经济的路径传送数据分组。
　　HOW Routers Work 路由器的工作原理
　　路由器检查分组中的地址信息并沿着预定的路径将分组传到目的站地。路由器维持网络中邻近路由器和局域网的表，当一个路由器收到一个分组后，它查看这些表，看是否能直接把分组转到目的站地。若不能，则找出能将分组转发到目的地的一个路由器的位置。
　　转发过程需要一些处理。路由器必须完全接收一个分组，查看HS地址信息，而后继续传送。因此，路由器的部件和体系结构不同，吞吐量也不同。有的网络操作系统，例如Novell NetWare服务器中支持路由选择，这是通过安装2个或多个网络接口卡来完成的。然而，路由选择任务可使服务器速度下降，这样的话，外部路由就十分必要，它可把服务器解脱，使之只执行与文件相关的任务。
　　路由器可处理单个协议如TCP/IP，或多个协议，如SPX/IPX和TCP/IP。注意并不是所有的协议都被路由器支持，有些协议不能进行路由选择。但是，这些不可路由的协议可使用封装(encapsulation)技术携带通过互联网络。
　　路由器使得一个网络被分段成单独可编址网络段，这些段较易管理。每个局域网段有各自特定的局域网号，且网段上每台工作站都有自己的地址。这些是网络层协议放在分组中的信息。
　　Router Racket Processing 路由器的数据分组处理
　　路由器可处理有相同网络地址的分组。当一个路由器收到一个分组后，它启动一个处理过程先打开分组，然后决定分组应该送往哪里。分组的内容以及每一个网络协议层加入的信息将在“Packet分组”条日中讨论。下面是路由器的分组处理过程：
　　1．使用分组中的检查和对分组进行错误检查。
　　2．由发送设备的物理层和数据链路层协议加入的信息，被分拆成如图R6所示的形式。
　　3．鉴定在源计算机中由网络层协议加入的信息。
　　网络层协议信息包含目的地址和在使用TCP/IP源路由选择网中的一个路由中继(跳跃)表，路由中继(hop)定义了通过网络的预定最佳路径。下面，路由器也许要做下述几项工作之一：
　　分组或许寻址到路由器本身，则路由器测定出分组中剩下的全部信息。
　　若分组中目的地址是同一网中，路由器仅将分组向前传送。
　　若有筛选表被采用，路由器对照表检查分组的地址，若有必要，可将分组排出，这为安全起见，使得分组位于网络内或排出网外。
　　若分组中包含有源路由选择信息，它标出了到目的站的下一个路由器，那么分组就将传给那个路由器。
　　一个路由器维持一个分组通过互联网的路径表。
　　若路由器不知道一条路径或在它的路由选择表中找不到一个分组的目的地址，它就将分组废弃并可能返回一个错误信息到源站。
　　有的分组(TCP/IP)包含它在网上已通过的跳跃数(路由中继数)。若一个分组超过一定的跳跃数，路由器就假定分组在循环，于是将其废弃。然后路由器可以返回错误信息给源站。
　　Choosing the Best Path 选择最佳路径
　　一个互联网通常被认为是带有容错功能的，在路由器之间建有几条路径以便在一条链路出故障时提供备份路径。其中一些路径可以使用高速网络，如在校园或都市范围内的光纤分布式数据接口(FDDI)或广域网的直通数字线路(T1)。路由器能在这些路径中选择一条最佳路径进行数据发送，最佳路径的选择取决于那一条路径最便宜、最快速、最直接，或由管理员指定一条路径。
　　路由选择协议(参见“路由选择协议”条目)选择通过一个网络的最佳路径，这是基于一些准则，如象一个分组经过路由器网络到达其目的站必须经过的路由中继(hop)数。一条最佳路径也可以是绕过拥塞局域段的路径。传输能被优化，例如，高优先级的分组能在56Kbps数字通信链路上发送，低优先级的分组能在19．2Kbps远程通信链路上发送。网络管理员能够确定一个网络中的最佳路径，或者在某些情况下，由路由器来选择最佳路径。
　　一个专用网络由租用或拨号线路和在图R-5中所示的路由器来构成。如果洛杉矶想发送一条消息给圣路易斯，路由器可以使用19．2Kbps的直通线路或通过休斯敦连到圣路易斯的56Kbps线路。在另一种情况下，如果纽约城想发一条消息给洛杉矶，这消息可以通过芝加哥和丹佛，或通过圣路易斯。路由器作出抉择是基于芝加哥或亚特兰大的拥塞程度或“路由中继(hop)数”。纽约城到洛杉矶的连结如果通过圣路易斯则是2个hop；如果通过芝加哥和丹佛则将有3个hop。注意网状网络是有冗余链路的，如果芝加哥到丹佛的线路出了故障，从纽约城到洛杉矶的消息还可经过圣路易斯或孟菲斯传递。
　　路由器也用于将网络连至主干网，如图R-7所示。在这种情况下，本地通信在本地局域网上传输，而互联网或广域网通信经过FDDI光纤主干网到达它的目的站。注意FDDI主干网象一个交通环路，在这种环路上它沿着分支节点传送信息。
　　Router Specification 路由器规范
　　如果你用的是一个小型网络或者只是在一幢建筑内，那么使用桥接器就足够了。桥接器能帮助把繁忙的局域网分段。注意图R-7的右边有几个子网通过桥接器连接，而这组网通过路由器连到FDDI主干网。
　　用桥接器将多于10个子网互连会引起过量的互联网交通和造成分组循环现象。路由器可互连不同类型的网络，如以太网连到FDDI主干网或与广域网上链路相连。若一个网由多种协议组成，那么就需要配置多协议路由器。路由器使得网络负载平衡到多条线路上，并在通过复杂的互连路由器网(mesh)时提供路径控制。若一条链路失败，路由器还可重新配置路径。
　　当评价或购买路由器时，确保网络中所有的路由器都使用相同的路由选择方法，并使用相同的协议。路由器使用数据压缩方法来提高数据分组的吞吐率。为了避免出现问题，在所有地方总是试图使用同一种路由器。尽管路由选择方法通常都是标准化的，但失配也会导致性能下降。
　　现在高性能系统中提供了多种容错技术，如冗余电源供给和“现场”模板替换。路由器设置常常比较困难，因为许多特性如多种协议、冗余路径、性能和安全性都必须对设备编程。一个好的安装程序能使这些事情很容易做。Novel的多协议路由器(MDR)通过设置分组大小和其他适合于NetWare网特性的默认值，简化了设置过程。
　　路由器的价格有几种。高档的是完全布线Hub，它把所有的网络端口、桥接器、路由器都集成在一个位置的一个单元中，这种路由器的起价是20，000美元，它们一般有16个端口，对广域连接如FDDI和T1有可选支持。中档的价格是从10，000美元到20，000美元，这些单元一般只含少数端口，但是它们提供了集中式布线方案和管理。低档的是单纯的路由器，用于各种互联网的场点，价格低于10，000美元。”
　　路由器可分为本地路由器和远程路由器两类。本地路由器作为局域网设备连接令牌环网、以太网和FD-DI网段。远程路由器可连到广域网如T1、X．25、帧中继、卫星、微波等。
　　速度评估
　　让我们来看看速度指标，从而得出桥接器和路由器的速度到底有多快是很有益的。桥接器和路由器的速度单位是每秒传输的分组数(PPS)。若所有分组是64字节的话，以太网(10Mbps)在自己电缆上可传输14，880PPS，以太网上的桥接器一般筛选14，000PPS和向前传送10，000PPS。路由器一般每秒发送8，000至15，000个分组。桥接器和路由器的存储转发等待时间在某种程度上降低了吞吐量。Novell的MPR(多协议路由器)每秒可传送3，000至4，000个分组。
　　桥接器和路由器每秒可传输的分组数不需高于它们所在的局域网传输能力，还要注意的是，通过桥接器的通信量较本地通信量要少一些。虽然由高性能系统送出的突发数据可使得一般的以太网线路带宽饱和，但以太电缆访问方法的竞争机制增加了足够大量的开销，使得桥接器或路由器的传输量较低。在算进这种额外开销时，每秒可处理5000个64字节分组的桥接器或路由器对于10Mbps网来说是足够了。令牌环网有类似的饱和点。其实线缆本身比桥接器更限制带宽。每秒可传输2，000至3，000个分组的桥接器或路由器就完全能够满足令牌环网的分组传送。对于广域网，高传输率并不那么重要，因为广域网本身比局域网的吞吐量要低，如广域网仅为1Mbps，而以太局域网为10Mpbs。
　　Multiprotocol Routers 多协议路由器
　　多协议网络支持多种协议，例如TCP/IP、IPX、AppleTalk、DECnet和其它协议。多协议路由器使得正在联合它们网络资源的机构有能力将网络资源都联到同一网络平台。多协议路由器可运行软件处理来自每一个网络支持的协议的分组，这取决于路由器的能力。
　　多协议网络提供了一种方案，使许多协议转换减至少数几个协议。管理员可逐渐使用户转向公司支持的协议上，当所有的用户都转成新协议后，旧协议就被取消了。
　　Novell 的多协议路由器
　　Novell多协议路由器是一组NetWare可装入模块，这些模块可装在网络文件服务器或一个单独的系统中。这种路由器程序配有NetWare的NetWare Runtime运行版，以便你可在某一系统中运行它，而不局限于NetWare文件服务器。这种软件可以在以太网、令牌环网、ARCNET网和AppleTalk局域网段上为SPX/IPX、TCP/IP、AppleTalk和Novell NetBIOS的分组选择路径。它还可通过X．25(64Kbps)或T1线路支持广域连接。对使用SPX/IPX协议的用户，NetWare链路服务协议(NLSP)是一个取代SPX/IPX的路由选择信息协议(RIP)的链路状态路由选择协议。对使用TCP/IP协议的用户，使用的是优先开放最短路径(OSPT)协议。两者都在局域网段间提供较快的数据传输。
　　多协议路由器(MPR)必须运行在80386或更好的计算机系统中。它是和NetWare Hub Services(NetWare的Hub服务)捆绑在一起的，那是一个把Hub集成到NetWare平台的监控和管理系统。通过NetWare的Hub服务，可建立路由器和集线器连接系统。多协议路由器还包括为广域网路由选择的广域网链接。

路由器：互联网的“交通警察”
　　用来寻找最佳路径传输用户的路由器是互联网最重要的网络设备，被称为互联网的枢纽和“交通警察”。
　　互联网就是由分布于全世界的无数个大小不一的路由器连接起来的。作为互联网的主要节点设备，路由器的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一。
　　根据性能和在互联网络中的作用，路由器分为核心路由器、边缘路由器和接入路由器三类。边缘和接入路由器每秒的信息“吞吐量”一般在几千万至几十亿比特（计算机存储基本单位）之间，而核心路由器每秒信息“吞吐量”均在100亿比特以上，主要用于互联网的核心主干网。由于高端路由器技术难度极大，目前国际上只有极少数国家能研制开发。IPv6核心路由器是面向下一代互联网的最关键设备。