【正文】 。 ?現(xiàn)在的網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品從根本上講，已經(jīng)不能完全歸為一種網(wǎng)絡硬件。 ?從原理上講，網(wǎng)關(guān)實際上是通過重新封裝信息，以使它們能被另一個系統(tǒng)處理，為了完成這項任務，網(wǎng)關(guān)主要工作在，而路由器只能工作在 OSI/RM的網(wǎng)絡層上。例如，郵件服務器便是一種典型的具有應用網(wǎng)關(guān)功能的設備。 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 網(wǎng)關(guān)的類型 ⑵ 應用網(wǎng)關(guān) ?應用網(wǎng)關(guān)是在使用不同數(shù)據(jù)格式的環(huán)境中，進行數(shù)據(jù)翻譯功能的專用系統(tǒng)。 ⑴ 數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān) ?數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)通常在多個使用不同協(xié)議及數(shù)據(jù)格式的網(wǎng)絡間提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能。其功能簡單，通常情況下可以由一臺普通計算機擔當。目前，絕大多數(shù)的網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品都屬于這種類型。如圖 419所示的是一塊工業(yè)級嵌入式串口網(wǎng)關(guān)模塊。它們大多是為大型計算機提供終端連接服務的轉(zhuǎn)換器，通常是一些單功能的電路板。 按連接網(wǎng)絡劃分 ?按照網(wǎng)關(guān)連接網(wǎng)絡的不同，可以將網(wǎng)關(guān)分為局域網(wǎng) /主機網(wǎng)關(guān)、局域網(wǎng) /局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和因特網(wǎng) /局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān) 3種不同的種類。同時，網(wǎng)關(guān)也可以提供過濾和安全功能。在使用不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語言，甚至體系結(jié)構(gòu)完全不同的兩種系統(tǒng)之間，網(wǎng)關(guān)是一個翻譯器。 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 路由器的結(jié)構(gòu) 路由器的工作原理 ? 當 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)絡上，對方就能收到。 ? 另一個作用是選擇信息傳送的線路。路由器的配置命令就是由 IOS解釋執(zhí)行的。輔助接口（AUI接口）可通過 Modem使遠程終端與路由器通信，實現(xiàn)路由器的遠程管理和配置。路由器有多種不同的接口，有的路由器只提供固定接口，有的可通過模塊改變接口的種類和數(shù)量。 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 路由器的結(jié)構(gòu) 接口 ? 路由器與網(wǎng)絡的連接部分稱為接口，也被稱為端口，每個接口都有自己的名字或編號。 ⑷ 隨機存儲器（ RAM） RAM也是可讀可寫的存儲器，但它存儲的內(nèi)容在系統(tǒng)重啟或關(guān)機之后將被清除。 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 路由器的結(jié)構(gòu) ⑶ 非易失性 RAM（ NVRAM） 非易失性 RAM是可讀可寫的存儲器，在系統(tǒng)重新啟動或關(guān)機之后仍能保存數(shù)據(jù)。 ⑴ 只讀內(nèi)存（ ROM） 主要用于系統(tǒng)初始化等功能，如系統(tǒng)加電自檢代碼（ POST）、系統(tǒng)引導區(qū)代碼（ BootStrap）和備份的 IOS操作系統(tǒng)。路由器對數(shù)據(jù)包的處理速度很大程度上取決于 CPU的類型和性能。不同系列和型號的路由器，其中的 CPU也不相同。硬件主要由中央處理器、內(nèi)存、接口、控制端口等物理硬件和電路組成，如圖 417所示；軟件主要由路由器的 IOS操作系統(tǒng)組成。 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 路由器技術(shù)的發(fā)展 路由器技術(shù)的發(fā)展，大致可以劃分為 五代 。線速路由器是高端路由器，能以介質(zhì)速率轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；中低端路由器是非線速路由器。專用路由器通常為實現(xiàn)某種特定功能而對路由器接口、硬件等作專門優(yōu)化。 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 路由器概述 按功能分 從功能分，路由器可分為通用路由器與專用路由器。核心路由器位于網(wǎng)絡中心，通常使用的是高端路由器，要求快速的包交換能力與高速的網(wǎng)絡接口，通常是模塊化結(jié)構(gòu)。通常中高端路由器為模塊化結(jié)構(gòu)，低端路由器為非模塊化結(jié)構(gòu)。通常將背板交換能力大于 40Gbps以上的路由器稱為高端路由器，背板交換能力在40Gbps以下的路由器稱為中低端路由器。 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 路由器概述 圖 416 路由器工作在 OSI/RM中的示意圖 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 路由器概述 ? 根據(jù)目前路由器的發(fā)展情況，可從以下五個方面進行分類。這樣，數(shù)據(jù)包即可在用戶和同一服務器間進行傳輸。 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 四層交換機 ? 四層交換機通過分析數(shù)據(jù)包包頭來獲取端口號（Port Number），并以此為依據(jù)來判斷該數(shù)據(jù)包的應用業(yè)務（如 HTTP、 FTP等）。 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 三層交換機 ? 三層交換機實質(zhì)上是將二層交換機與路由器結(jié)合起來的網(wǎng)絡設備，它既可以完成數(shù)據(jù)交換功能，又可以完成數(shù)據(jù)路由功能。 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 生成 MAC地址 端口映射 監(jiān)聽目的 MAC回應信息 分析數(shù)據(jù)包 獲取源 /目的 MAC地址 查找目的 MAC 地址映射端口 存在映射端口 不存在映射端口 向端口傳輸數(shù)據(jù)包 廣播數(shù)據(jù)包 交換結(jié)束 等待下一數(shù)據(jù)包 維護 MAC列表 傳輸數(shù)據(jù) 分析數(shù)據(jù) 接收數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)包 添加映射記錄 結(jié)束 圖 415 二層交換機的工作原理示意圖 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 三層交換機 ? 三層交換機是 1997年才開始出現(xiàn)的一種交換技術(shù)，使用三層交換技術(shù)的交換設備被稱為三層交換機。 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 二層交換機 ? 通過不斷重復上面的過程，交換機就可以學習到網(wǎng)絡內(nèi)的 MAC地址信息，建立并維護自己的MAC地址列表。當目的機器對源機器回應時，交換機學習目的 MAC地址與端口的對應關(guān)系，并將其添加到 MAC地址列表。 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 二層交換機 ? 二層交換機能夠識別數(shù)據(jù)包中的 MAC地址信息，然后根據(jù) MAC地址進行數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，并將這些 MAC地址與對應的端口記錄在內(nèi)部的地址列表中。 ? 模塊化交換機才有模塊插槽數(shù)量該項參數(shù)。該參數(shù)取決于交換機端口的 Buffer（緩存）容量大小。常用的以太網(wǎng)交換機的接口如圖 414所示。 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 端口類型 ? 端口類型是指交換機上的、令牌環(huán)、 FDDI還是 ATM等網(wǎng)絡類型。常見的固定端口交換機端口數(shù)量有 1 24等幾種。交換機內(nèi)存容量越大，它所能存儲、緩沖的數(shù)據(jù)越多，其工作狀態(tài)也就越穩(wěn)定。目前，在 IEEE802中共有 11個與局域網(wǎng)有關(guān)的標準。 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 交換機基礎 支持網(wǎng)絡標準 ? 交換機是否支持某種網(wǎng)絡標準，決定了交換機能否在該標準的網(wǎng)絡環(huán)境中工作。 李太君 林元乖 等編著 清華大學出版社 交換機基礎 全雙工 ? 全雙工模式下的交換機可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，但要求交換機和交換機所連接的設備都支持全雙工工作方式。背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強，交換機的包轉(zhuǎn)發(fā)率也就越高。一般交換機的包轉(zhuǎn)發(fā)率在幾十 Kpps到幾百 Mpps不等。并且，背板帶寬的利用率還與交換機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。背板帶寬標志了交換機總的數(shù)據(jù)交換能力，單位為 Gbps，常見交換機的背板帶寬從幾 Gbps到上