【正文】 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 路 由 器 路由器的作用與工作原理　 　 路由器 (Router)是工作在網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備，它把網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋、交換技術(shù)集于一體，其最突出的特點(diǎn)是能將不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)視為子網(wǎng)而進(jìn)行互聯(lián)，并能跨越 WAN將遠(yuǎn)程的 LAN互聯(lián)成大網(wǎng)。　　路由器可用于各種網(wǎng)絡(luò)的連接，它具有判斷網(wǎng)絡(luò)地址和選擇路徑的功能。它對于大型的網(wǎng)際網(wǎng)及采用遠(yuǎn)程通信連接的廣域網(wǎng)非常關(guān)鍵。路由器能保證信息在復(fù)雜的網(wǎng)際網(wǎng)上按照原定的路徑有效地傳輸。由于大型的網(wǎng)際網(wǎng)遍布全球，在遠(yuǎn)程通信時(shí)，可能包含有多條重復(fù)的線路，路由器能夠在網(wǎng)絡(luò)中查找信息，決定最佳路徑。典型的路由器如圖 1123所示。 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 圖 1123 路由器 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　　路由器的作用主要有以下幾點(diǎn)：　　 (1) 網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。路由器可以真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) (子網(wǎng) )互聯(lián)，它不僅可以實(shí)現(xiàn)不同類型局域網(wǎng)的互聯(lián)，而且可以實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)以及廣域網(wǎng)間的互聯(lián)。一般異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與多個(gè)子網(wǎng)互聯(lián)都應(yīng)采用路由器來完成。在多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境中，路由器只接受源站或其它路由器的信息，而不關(guān)心各子網(wǎng)所使用的硬件設(shè)備，但要求運(yùn)行與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議相一致的軟件。路由器與網(wǎng)絡(luò)的連接如圖 1124所示 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 圖 1124 路由器與網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián) 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　　 (2) 路徑選擇。路由器具有判斷網(wǎng)絡(luò)地址和選擇路徑的功能。路由器的主要工作就是為經(jīng)過它的每個(gè)數(shù)據(jù)包尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)包有效地傳送到目的站點(diǎn)。由此可見，選擇最佳路徑的策略即路由算法是路由器的關(guān)鍵所在。為了完成這項(xiàng)工作，在路由器中保存?zhèn)鬏斅窂降南嚓P(guān)數(shù)據(jù) —— 路徑表 (Routing Table)，供路由選擇時(shí)使用。路徑表中保存著子網(wǎng)的標(biāo)志信息、網(wǎng)上路由器的個(gè)數(shù)和下一個(gè)路由器的名字等內(nèi)容。路徑表可以由系統(tǒng)管理員固定設(shè)置好，也可以由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地修改，還可以由路由器自動(dòng)調(diào)整或由主機(jī)控制。 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　　路由表的類型主要有以下兩種：　 　 ① 靜態(tài)路徑表。由系統(tǒng)管理員事先設(shè)置好的固定的路徑表稱為靜態(tài)路徑表，一般是在系統(tǒng)安裝時(shí)就根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的配置情況預(yù)先設(shè)定的，它不會隨未來網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變而改變?！　?② 動(dòng)態(tài)路徑表。由于各網(wǎng)段和其相互聯(lián)接的情況可能發(fā)生變化，因此路由情況的信息需要及時(shí)更新。而動(dòng)態(tài)路徑表就是路由器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況而自動(dòng)調(diào)整的一種路徑表。路由器根據(jù)路由選擇協(xié)議 (Routing Protocol)提供的功能，自動(dòng)學(xué)習(xí)和記憶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，在需要時(shí)自動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖窂健? 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　 　 (3) 轉(zhuǎn)發(fā)驗(yàn)證。在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包之前，路由器可以有選擇地進(jìn)行一些驗(yàn)證工作：當(dāng)檢測到非法的 IP源地址或目的地址時(shí)，該數(shù)據(jù)包就被丟棄；非法的廣播和組播數(shù)據(jù)包也將被丟棄；通過設(shè)置包過濾和訪問列表功能，可以限制在某些方向上數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，從而提供一種安全措施，使得外部系統(tǒng)不能與內(nèi)部系統(tǒng)在某種特定協(xié)議上進(jìn)行通信，也可以限制只能在某些系統(tǒng)之間進(jìn)行通信，這有助于防止一些安全隱患，如防止外部主機(jī)偽裝內(nèi)部主機(jī)通過路由器建立對話。　　 (4) 拆包 /打包。路由器在轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的過程中，為了便于在網(wǎng)絡(luò)間傳送報(bào)文，按照預(yù)定的規(guī)則可把大的數(shù)據(jù)包分解成適當(dāng)大小的數(shù)據(jù)包，到達(dá)目的地后再把分解的數(shù)據(jù)包包裝成原有形式。 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　　 (5) 網(wǎng)絡(luò)的隔離。路由器不僅可以根據(jù)局域網(wǎng)的地址和協(xié)議類型，而且可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)號、主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址、數(shù)據(jù)類型 (如高層協(xié)議是文件傳輸 FTP、遠(yuǎn)程登錄 Tel還是電子郵件Mail)來監(jiān)控、攔截和過濾信息，因此路由器具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)隔離能力。這種隔離能力不僅可以避免廣播風(fēng)暴，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能，更主要的是有利于提高網(wǎng)絡(luò)的安全和保密性，克服了網(wǎng)橋作為互聯(lián)設(shè)備的最大缺點(diǎn)。因?yàn)槁酚善鬟B接的網(wǎng)絡(luò)是彼此獨(dú)立的子網(wǎng)，所以便于分割一個(gè)大網(wǎng)為若干個(gè)獨(dú)立子網(wǎng)以進(jìn)行管理和維護(hù)。因此，現(xiàn)代組網(wǎng)技術(shù)往往采用路由器，許多安全和管理工作也在路由器上實(shí)現(xiàn)，例如可在路由器上實(shí)現(xiàn)防火墻技術(shù)。 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　 　 (6) 流量控制。路由器具有很強(qiáng)的流量控制能力，可以采用優(yōu)化的路由算法來均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，從而有效地控制擁塞，避免因擁塞而造成網(wǎng)絡(luò)性能的下降?！　∠旅嫱ㄟ^一個(gè)例子來簡單說明路由器的工作原理。例如，工作站 A需要向工作站 B傳送信息 (并假定工作站 B的 IP地址為)，它們之間需要通過多個(gè)路由器的接力傳遞。路由器的分布如圖 1125所示。 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 圖 1125 路由器的分布 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　　系統(tǒng)的工作流程如下：　 　 ① 工作站 A將工作站 B的地址 幀的形式發(fā)送給路由器 1?！?　 ② 路由器 1(R1)收到工作站 A的數(shù)據(jù)幀后，先從報(bào)頭中取出地址 ，再根據(jù)路徑表計(jì)算出發(fā)往工作站 B的最佳路徑：R1→R2→R4→B ，并將數(shù)據(jù)幀發(fā)往路由器 2(R2)?！?　 ③ 路由器 2重復(fù)路由器 1的工作，并將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給路由器4(R4)?！?　 ④ 路由器 4同樣取出目的地址，發(fā)現(xiàn) 器所連接的網(wǎng)段上，于是將該數(shù)據(jù)幀直接交給工作站 B?！　?⑤ 工作站 B收到工作站 A的數(shù)據(jù)幀，一次通信過程宣告結(jié)束。 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 路由器的分類和選擇　　 1. 路由器的分類　　路由器的種類很多，可按不同的方法加以分類?！　?1) 按所處的位置分類　　按路由器所處的位置可分為內(nèi)部路由器和邊界路由器?！　?(1) 內(nèi)部路由器。該路由器的所有接口所連接的網(wǎng)絡(luò)都在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)。在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)，它負(fù)責(zé)提供報(bào)文的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)根據(jù)當(dāng)前路由表所保存的路由信息情況，選擇最佳的路徑傳送報(bào)文。 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　　 (2) 邊界路由器。由多個(gè)互聯(lián)的 LAN所組成的公司或企業(yè)網(wǎng)絡(luò)與外界廣域網(wǎng)相連接時(shí)使用的路由器就是邊界路由器。它從外部廣域網(wǎng)收集向本企業(yè)網(wǎng)絡(luò)尋址的信息，轉(zhuǎn)發(fā)到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)段；另一方面集中企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè) LAN段向外部廣域網(wǎng)發(fā)送的報(bào)文，對相關(guān)的報(bào)文確定最佳的傳輸路徑。 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　　 2) 按協(xié)議的支持情況分類　　按協(xié)議的支持情況可分為單協(xié)議路由器和多協(xié)議路由器。有些路由器僅支持單一協(xié)議，稱為單協(xié)議路由器。大部分路由器能完成多種協(xié)議的傳輸，即多協(xié)議路由器。由于每一種協(xié)議都有自己的規(guī)則，要在一個(gè)路由器中完成多種協(xié)議的算法，勢必會降低路由器的性能。因此，支持多協(xié)議路由器的性能相對較低。用戶在購買路由器時(shí)，需要根據(jù)自己的實(shí)際情況，選擇自己需要的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的路由器。 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　 　 2. 路由器的選擇　 　 選擇路由器時(shí)應(yīng)注意安全性、控制軟件、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力等方面。 　　 1) 安全性　 　 由于路由器是網(wǎng)絡(luò)中比較關(guān)鍵的設(shè)備，針對網(wǎng)絡(luò)存在的各種安全隱患，路由器必須具有如下的安全特性：　 　 (1) 可靠性與線路的安全?？煽啃砸笫轻槍收匣謴?fù)和負(fù)載能力提出來的?！　?(2) 身份認(rèn)證。路由器中的身份認(rèn)證主要包括訪問路由器時(shí)的身份認(rèn)證、對方路由器的身份認(rèn)證和路由信息的身份認(rèn)證。第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　 　 (3) 訪問控制。對于路由器的訪問控制，需要進(jìn)行口令的分級保護(hù)，分為基于 IP地址的訪問控制和基于用戶的訪問控制。　　 (4) 信息隱藏。與對方通信時(shí)，不一定需要用真實(shí)身份進(jìn)行通信。通過地址轉(zhuǎn)換，可以做到隱藏網(wǎng)內(nèi)地址，只以公共地址的方式訪問外部網(wǎng)絡(luò)。 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　　 2) 控制軟件　 　 路由器的控制軟件是路由器發(fā)揮功能的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。軟件的安裝、參數(shù)設(shè)置及調(diào)試越方便，用戶使用起來就越容易?！　?3) 網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力　　隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的增加，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模有可能不能滿足實(shí)際需要，會產(chǎn)生擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的要求，因此擴(kuò)展能力是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中必須要考慮的。擴(kuò)展能力的大小主要看路由器支持的擴(kuò)展槽數(shù)目或者擴(kuò)展端口的數(shù)目。 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 路由器的配置與調(diào)試　　 1. 路由器的配置　 　 路由器的配置對用戶來說是件十分容易的事?，F(xiàn)以 Cisco 2501路由器為例簡要介紹路由器的配置和調(diào)試方法?！?　 Cisco 2501路由器提供有一個(gè)以太網(wǎng)端口 (AUI)、一個(gè)Console端口 (RJ45)、一個(gè) AUX端口 (RJ45)和兩個(gè)同步串口，能支持 DTE和 DCE設(shè)備， EIA/TIA23 EIA/TIA44 、 EIA530的接口標(biāo)準(zhǔn)?！?　 利用連接 Cisco 2501路由器 Console端口的終端即可完成相應(yīng)的配置。其配置的步驟如下： 　第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　　 (1) 配置以太網(wǎng)端口?！　? conf t(從終端配置路由器 )　　 int e0(指定 E0口 )　 　 ip addr ABCD XXXX(ABCD 為以太網(wǎng)地址， XXXX為子網(wǎng)掩碼 )　 　 ip addr ABCD XXXX secondary(E0口同時(shí)支持兩個(gè)地址類型。如果第一個(gè)為 A類地址，則第二個(gè)為 B或 C類地址 )　　 no shutdown(激活 E0口 )　　 exit 　　完成以上配置后，可用 “ ping” 命令檢查 E0口是否正常。如果不正常，一般是因?yàn)闆]有激活該端口，只要用 “ no shutdown” 命令激活 E0口即可。 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　　 (2) 動(dòng)態(tài)路由的配置?！　? conf t　 　 router eigrp 20 (使用 EIGRP路由協(xié)議。常用的路由協(xié)議有 RIP、 IGRP、 ISIS等 )　 　 passiveinterface serial0 (若 S0與 ，則輸入本條指令 )　 　 passiveinterface serial1 (若 S1與 ，則輸入本條指令 )　　 work ABCD (ABCD為本機(jī)的以太網(wǎng)地址 )　　 work XXXX (XXXX為 S0的 IP地址 ) 　　 no autosummary 　　 exit 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　　 2. 路由器的調(diào)試　 　 當(dāng)路由器全部配置完畢后，可進(jìn)行綜合調(diào)試。操作步驟如下：　 　 (1) 將路由器的以太網(wǎng)口和所有要使用的串口都激活。方法是進(jìn)入該口，執(zhí)行 “no shutdown” 命令?！　?(2) 和路由器相連的主機(jī)加上缺省路由 (中心路由器的以太網(wǎng)地址 )。方法是在 UNIX系統(tǒng)的超級用戶下執(zhí)行 “ router add default XXXX 1” 命令 (XXXX為路由器的 E0口地址 )。每臺主機(jī)都要添加缺省路由，否則，將不能正常通信。 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 　 　 (3) ping本機(jī)的路由器以太網(wǎng)口。若不通，可能以太網(wǎng)口沒有激活或不在一個(gè)網(wǎng)段上。當(dāng) ping廣域網(wǎng)口時(shí)，若不通，則沒有加缺省路由。當(dāng) ping對方廣域網(wǎng)口時(shí)，若不通，則路由器配置錯(cuò)誤。當(dāng) ping主機(jī)以太網(wǎng)口時(shí)，若不通，則對方主機(jī)沒有加缺省路由。　 　 (4) 在專線卡 (靜態(tài)路由 )。方法是在UNIX系統(tǒng)的超級用戶下執(zhí)行 “router add 1” 命令 (， 地址 )。 　　 (5) 使用 “ Tracert” 命令對路由進(jìn)行跟蹤，以確定哪些是不通的網(wǎng)段。 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 各種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備間的比較分析　 　 計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或工作站與服務(wù)器進(jìn)行連接時(shí)，除了使用連接介質(zhì)外，還需要一些連接設(shè)備。這些中介設(shè)備主要有哪些？起什么作用？這是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和實(shí)施中網(wǎng)絡(luò)人員關(guān)心的一些問題?！　⊥ㄟ^參考 OSI參考模型，可以更準(zhǔn)確地理解網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備。實(shí)際上，中繼器工作在 OSI參考模型的物理層；網(wǎng)橋?qū)?yīng)于數(shù)據(jù)鏈路層；交換機(jī)也工作在數(shù)據(jù)鏈路層；路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層；而網(wǎng)關(guān)工作在應(yīng)用層。 第 11章 網(wǎng) 絡(luò) 設(shè) 備 練習(xí)和思考題 　　 網(wǎng)卡的主要功能是什么？　　 如何安裝網(wǎng)卡使 PC機(jī)能接入局域網(wǎng)？　　 試說明利用局域網(wǎng)進(jìn)入 Inter網(wǎng)絡(luò)的方法?！?　 調(diào)制解調(diào)器的主要性能指標(biāo)有哪些？各自的具體含義是什么？　　 如何利用調(diào)制解調(diào)器接入 Inter廣域網(wǎng)絡(luò)？　　 集線器的功能是什么？集線器主要有哪些類型？　 　 交換機(jī)的主要作用是什么？交換機(jī)主要有哪些類型？　 　 路由器的主要作用是什么？路由器主要有哪些類型？　　 試說明各種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的區(qū)別與聯(lián)系。