路由器技术基础知识

1、路由器技术基础知识路由器技术路由器技术中最核心的技术是软件技术。路由软件是最复杂的软件之一。有些路由软件运行在UNIX或Linux操作系统上，有些路由软件运行在嵌入式操作系统上，甚至有些软件为提高效率，本身就是操作系统。全球最大的路由器生产厂家Cisco公司曾一度宣称是一个软件公司，可见路由器软件在路由器技术中所占的重要地位。路由器软件一般实现路由协议功能、查表转发功能和管理维护等其他功能。由于互联网规模庞大，运行在互联网上路由器中的路由表非常巨大，可能包含几十万条路由。查表转发工作可想而知非常繁重。在路由器研制过程中，可以通过购买商用源码等形式迅速实现路由器。但是通常认为路由器软件需要一年甚

2、至两年的时间来稳定。MikroTikRouterOS在行业的发展已经有7年之久，所以在稳定性和功能上都是非常完善的。什么是路由器路由器是工作在OSI参考模型第三层网络层的数据包转发设备。路由器通过转发数据包来实现网络互连。虽然路由器可以支持多种协议例如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等协议，但是在我国绝大多数路由器运行TCP/IP协议。路由器通常连接两个或多个由IP子网或点到点协议标识的逻辑端口，至少拥有1 个物理端口。路由器根据收到数据包中的网络层地址以及路由器内部维护的路由表决定输出端口以及下一跳地址，并且重写链路层数据包头实现转发数据包。路由器通常动态维护路由表来反映当前

3、的网络拓扑。路由器通过与网络上其他路由器交换路由和链路信息来维护路由表。路由器是连接IP网的核心设备。最简单的网络可以想象成单线的总线，各个电脑可以通过向总线发送分组以互相通信。但随着网络中的电脑数目增长，这就很不可行了，会产生许多问题：1. 带宽资源耗尽。2. 每台电脑都浪费许多时间处理无关的广播数据。3. 网络变得无法管理，任何错误都可能导致整个网络瘫痪。4. 每台电脑都可以监听到其他电脑的通信。把网络分段可以解决这些问题，但同时你必须提供一种机制使不同网段的电脑可以互相通信，这通常涉及到在一些ISO网络协议层选择性地在网段间传送数据，我们来看一下网络协议层和路由器的位置。中维勒我们可以看

4、到，路由器位于网络层。本文假定网络层协议为IPv4,因为这是最流行的协议，其中涉及的概念与其他网络层协议是类似的。路由与网桥路由相对于二层的桥接/交换是高层的概念，不涉及网络的物理细节，工作在二层的设备如交换机、无线AP等。在可路由的网络中，每台主机都有同样的网络层地址格式如IP地址，而无论它是运行在以太网、令牌环、FDDI还是广域网。网络层地址通常由两部分构成：网络地址和主机地址。网桥只能连接数据链路层相同或类似的网络，路由器则不同，它可以连接任意两种网络，只要主机使用的是相同的网络层协议。网络层与数据链路层网络层下面是数据链路层，为了它们可以互通，需要“粘合”协议。ARP地址解析协议用于把

5、网络层（3层）地址映射到数据链路层（2层）地址，RARP反向地址解析协议）则反之。虽然ARP的定义与网络层协议无关，但它通常用于解析IP地址；最常见的数据链路层是以太网。因此下面的ARP?DRARP勺例子基于IP和以太网，但要注意这些概念对其他协议也是一样的。1、地址解析协议网络层地址是由网络管理员定义的抽象映射，它不去关心下层是哪种数据链路层协议。然而，网络接口只能根据2层地址来互相通信，2层地址通过ARP从3层地址得到。并不是发送每个数据包都需要进行ARP青求，回应被缓存在本地的ARPS中，这样就减少了网络中的ARPfe。ARP的维护比较容易，是一个比较简单的协议。2、简介如果接口A想给接

6、口B发送数据，并且A只知道B的IP地址，它必须首先查找B的物理地址，它发送一个含有B的IP地址的ARPnSt1求B的物理地址，接口B收到该广播后，向A回应其物理地址。ARP roQum a&IPA'RP reply口。则 BdF* via X*Ft十疝sri.fi毕a A-IPNeuler C)C IP Y IP X-tsrd Y-hiar4ARPfBuastfor 5-IP 'RF TOplyIP d-Megram Ihim AJFIOB-IF ->Masrun -j B4P e-riwjM图A-1P vlaWF注意，虽然所有接口都收到了信息，但只有B回应该请求

7、，这保证了回应的正确且防止了过期的信息。要注意的是，当A和B不在同一网段时，A只向下一跳的路由器发送ARP青求，而不是直接向B发送。ARP用quEWl:1ur工WARP闻yKrlpoXHlsTVFPddsgran的吊A-IP华0IP->下列图为接收到AR小组后的处理，注意发送者的IPaddress,hardwareaddress对被存到接收ARP青求的主机的本地ARPg中，一般A想与B通信时,B可能也需要与A通信。IP地址是用来标识Internet网上主机的,共32位。这个地址在整个网中是唯一的,为了便于记忆,可将这32位数分成4个组,每组8位,然后将每一组都用相应的十进制数表示,例如2

8、02.102.14.141，IP地址分为两部分,第一部分是网络号码,用来标识Internet上某个特定的网络,第二部分是主机号,用来标识某个特定网络上的主机号.IP地址是人们在Internet上为了区分数以亿计的主机而给每台主机分配的一个专门的地址，通过IP地址就可以访问到每一台主机。IP地址分类IP地址分为固定IP地址和动态IP地址。固定IP地址，也可称为静态IP地址，是长期固定分配给一台电脑使用的IP地址，一般是特殊的服务器才拥有固定IP地址。动态IP地址是因为IP地址资源非常短缺，通过拨号上网或普通宽带上网用户一般不具备固定IP地址，而是由ISP动态分配给暂时的一个IP地址。普通人一般不

9、需要去了解动态IP地址，这些都是电脑系统自动分配完成的。IP地址分为公有IP地址和私有IP地址。公有地址Publicaddress，也可称为公网地址由InternetNICInternetNetworkInformationCenter因特网信息中心负责。这些IP地址分配给注册并向InternetNIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网，它是广域网范畴内的。私有地址Privateaddress，也可称为专网地址属于非注册地址，专门为组织机构内部使用，它是局域网范畴内的，出了所在局域网是无法访问因特网的。留用的内部私有地址目前主要有以下几类：*A类：在可路由的网络层协议中，协议地址必须含有

10、两部分信息：网络地址和主机地址。存贮这种信息最明显的方法是用两个别离的域，这样我们必须考虑到两个域的最大长度，有些协议（如IPX）就是这样的，它在小型和中型的网络里可以工作的很好。另一种方案是减少主机地址域的长度，如24位网络地址、8位主机地址，这样就有了较多的网段，但每个网段内的主机数目很少。这样一来，对于多于256个主机的网络，就必须分配多个网段，其问题是很多的网络给路由器造成了难以忍受的负担。IP把网络地址和主机地址一起包装在一个32位的域里，有时主机地址部分很短，有时很长，这样可以有效利用地址空间，减少IP地址的长度，并且网络数目不算多。有两种将主机地址别离出来的方法：基于类的地址和无

11、类别的地址。1、主机和网关主机和网关的区别常产生混淆，这是由于主机意义的转变。在RFC（1122/3和1009）中定义为：主机是连接到一个或多个网络的设备，它可以向任何一个网络发送和从其接收数据，但它从不把数据从一个网络传向另一个。网关是连接到多于一个网络的设备，它选择性的把数据从一个网络转发到其它网络。路由器是专用的网关，其硬件经过特殊的设计使其能以极小的延迟转发大量的数据。然而，网关也可以是有多个网卡的标准的电脑，其操作系统的网络层有能力转发数据。由于专用的路由硬件较廉价，电脑用作网关已经很少见了，在只有一个拨号连接的小站点里，还可能使用电脑作为非专用的网关。2、基于类的地址最初设计IP时

12、，地址根据第一个字节被分成几类：0:保留1-126:A类（网络地址:1字节，主机地址:3字节）127:保留128-191:B类（网络地址:2字节，主机地址:2字节）192-223:C类（网络地址:3字节，主机地址:1字节）224-255:保留3、子网划分虽然基于类的地址系统对因特网服务提供商来说工作得很好，但它不能在一个网络内部做任何路由，其目的是使用第二层（桥接/交换）来导引网络中的数据。在大型的A类网络中，这就成了个特殊的问题，因为在大型网络中仅使用桥接/交换使其非常难以管理。在逻辑上其解决方法是把大网络分割成假设干小的网络，但在基于类的地址系统中这是不可能的。为了解决这个问题，出现了一个

13、新的域：子网掩码。子网掩码指出地址中哪些部分是网络地址，哪些是主机地址。在子网掩码中，二进制1表示网络地址位，二进制0表示主机地址位。传统的各类地址的子网掩码为：如果想把一个B类网络的地址用作C类大小的地址，可以使用掩码255.255.255.0。用较长的子网掩码把一个网络分成多个网络就叫做划分子网。要注意的是，一些旧软件不支持子网，因为它们不理解子网掩码。例如UNIX的routed路由守护进程通常使用的路由协议是版本1的RIP,它是在子网掩码出现前设计的。上面只介绍了三种子网掩码：255.0.0.0、255.255.0.0和255.255.255.0，它们是字节对齐的子网掩码。但是也可以在字

14、节中间对其进行划分，这里不进行详细讲解，请参照相关的TCP/IP书籍。子网使我们可以拥有新的规模的网络，包括很小的用于点到点连接的网络如掩码255.255.255.252，30位的网络地址，2位的主机地址：两个主机的子网，或中型网络如掩码255.255.240.0，20位网络地址，12位主机地址：4094个主机的子网。4、可变长子网掩码（VLSM）如果你想把你的网络分成多个不同大小的子网，可以使用可变长子网掩码，每个子网可以使用不同长度的子网掩码。例如：如果你按部门划分网络，一些网络的掩码可以为255.255.255.0（多数部门），其它的可为255.255.252.0（较大的部门）。IP地址

15、是用来标识Internet网上主机的,共32位。这个地址在整个网中是唯一的,为了便于记忆,可将这32位数分成4个组,每组8位,然后将每一组都用相应的十进制数表示,例如202.102.14.141，IP地址分为两部分,第一部分是网络号码,用来标识Internet上某个特定的网络,第二部分是主机号,用来标识某个特定网络上的主机号.IP地址是人们在Internet上为了区分数以亿计的主机而给每台主机分配的一个专门的地址，通过IP地址就可以访问到每一台主机。IP地址分类IP地址分为固定IP地址和动态IP地址。固定IP地址，也可称为静态IP地址，是长期固定分配给一台电脑使用的IP地址，一般是特殊的服务器

16、才拥有固定IP地址。动态IP地址是因为IP地址资源非常短缺，通过拨号上网或普通宽带上网用户一般不具备固定IP地址，而是由ISP动态分配给暂时的一个IP地址。普通人一般不需要去了解动态IP地址，这些都是电脑系统自动分配完成的。IP地址分为公有IP地址和私有IP地址。公有地址Publicaddress，也可称为公网地址由InternetNICInternetNetworkInformationCenter因特网信息中心负责。这些IP地址分配给注册并向InternetNIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网，它是广域网范畴内的。私有地址Privateaddress，也可称为专网地址属于非注册地

17、址，专门为组织机构内部使用，它是局域网范畴内的，出了所在局域网是无法访问因特网的。留用的内部私有地址目前主要有以下几类：*A类：在可路由的网络层协议中，协议地址必须含有两部分信息：网络地址和主机地址。存贮这种信息最明显的方法是用两个别离的域，这样我们必须考虑到两个域的最大长度，有些协议（如IPX）就是这样的，它在小型和中型的网络里可以工作的很好。另一种方案是减少主机地址域的长度，如24位网络地址、8位主机地址，这样就有了较多的网段，但每个网段内的主机数目很少。这样一来，对于多于256个主机的网络，就必须分配多个网段，其问题是很多的网络给路由器造成了难以忍受的负担。IP把网络地址和主机地址一起包

18、装在一个32位的域里，有时主机地址部分很短，有时很长，这样可以有效利用地址空间，减少IP地址的长度，并且网络数目不算多。有两种将主机地址别离出来的方法：基于类的地址和无类别的地址。1、主机和网关主机和网关的区别常产生混淆，这是由于主机意义的转变。在RFC（1122/3和1009）中定义为：主机是连接到一个或多个网络的设备，它可以向任何一个网络发送和从其接收数据，但它从不把数据从一个网络传向另一个。网关是连接到多于一个网络的设备，它选择性的把数据从一个网络转发到其它网络。路由器是专用的网关，其硬件经过特殊的设计使其能以极小的延迟转发大量的数据。然而，网关也可以是有多个网卡的标准的电脑，其操作系统

19、的网络层有能力转发数据。由于专用的路由硬件较廉价，电脑用作网关已经很少见了，在只有一个拨号连接的小站点里，还可能使用电脑作为非专用的网关。2、基于类的地址最初设计IP时，地址根据第一个字节被分成几类：0:保留1-126:A类（网络地址:1字节，主机地址:3字节）127:保留128-191:B类（网络地址:2字节，主机地址:2字节）192-223:C类（网络地址:3字节，主机地址:1字节）224-255:保留3、子网划分虽然基于类的地址系统对因特网服务提供商来说工作得很好，但它不能在一个网络内部做任何路由，其目的是使用第二层（桥接/交换）来导引网络中的数据。在大型的A类网络中，这就成了个特殊的问题，因为在大型网络中仅使用桥接/交换使其非常难以管理。在逻辑上其解决方法是把大网络分