摘要：路由器在网络中起着举足轻重的作用，它工作在网络层，可以确定网络上各个数据包的目的地址，并将数据包发往通向目的地的最短路径上，同时路由器还可以过滤数据包。

关键词：计算机;路由器;网络技术;应用中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-08-295

在目前的情况下，任何一个有一定规模的计算机网络，无论采用的是快速以大网技术、FDDI技术、还是ATM技术，都离不开路由器，否则就无法正常运作和管理。

一、路由器的基本概念和分类

根据国际标准化组织（ISO）制定的开放系统互连基本参考模型（OSI），OSI参考模型采用分层结构技术，将整个网络的通信功能分为职责分明的七层，由高到低分别是：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。TCP/IP协议吸收了OSI标准中的概念及特征。TCP/IP模型由四个层次组成：即应用层、传输层、网络层、数据链路层+物理层。只有对等层才能相互通信。一方在某层上的协议是什么，对方在同一层次上也必须采用同一协议。路由器就工作在TCP/IP模型的第三层（网络层），主要作用是为收到的报文寻找正确的路径，并把它们转发出去。

（一） 路由器的基本构成。一是两个或两个以上的接口（用于连接不同的网络）。二是协议至少实现到网络层（只有理解网络层协议才能与网络层通信）。三是至少支持两种以上的子网协议（异种网）。四是一组路由协议。

（二） 路由器的基本功能。一是存储、转发、寻径功能。二是路由功能。包括数据包的路径决策、负载平衡、多媒体传输（多播）等。三是智能化网络服务。包括QoS、访问列表（防火墙）、验证、授权、计费、链路备份、调试、管理等。

（三）路由器的主要分类。按照路由器的接口、处理能力、吞吐量、提供的协议、功能等可以把路由器分成高、中、低等档次。

一是高端路由器位于WAN骨干网的中心或骨干位置，构成IP网络的核心。二是中端路由器适合于有分支机构的中小型企业，一般位于路由中心位置上，互连企业网的各个分支机构，并作为企业网的出口，上行接入高端路由器。中端路由器边缘可以接入低端系列路由器。对于中小型企业来说，中端路由器是其网络的中心。三是低端路由器主要针对派出机构，接口少、处理能力要求不高等场合。四是专用路由器：如VPN路由器、加密路由器、语音路由器，通过特殊的附加硬（软）件实现特定功能。

二、路由器的主要技术分析

（一）IPv6技术。IPv6是IP的一种新的版本，它同目前广泛使用的IPv4相比，地址由32位扩充到128位。从理论上讲，地址的数量由原先的4.3×109个增加到4.3×1038个。经由IPv6，路由数可以减少一个数量级。

IPv6所以能使互联网的连接变得简单而且使用方便，是因为它使用了四种技术：地址空间的扩充、可使路由表减小的地址构造、自动设定地址以及提高安全保密性。

IPv6在路由技术上继承了IPv4的有利方面，代表未来路由技术的发展方向。

（二）提高路由器吞吐量技术。路由器的吞吐量是指路由器单位时间内能够转发的报文数，通常用PPS（Packet Per Second）表示。

目前提高路由器吞吐量的技术主要有：改造路由表、采用Cache、采用分布式处理、高层交换、硬件（FPGA/ASIC）转发等 。

交换式路由器（Switch Router）就是利用这些技术的结晶。

（三）路由器可编程ASIC技术。 ASIC技术能够使路由器的速度提高并降低制造成本。由于设计生产的投入成本大，ASIC基本上都用于已完全标准化和固化的过程。为了满足计算机网络各种结构和协议频繁变化的要求，出现了“可编程ASIC”技术。实际应用中多采用在ASIC芯片中内嵌专门处理通信协议的CPU，通过改写微码，使其具有处理不同协议的能力。

（四）路由器VPN技术。VPN（Virtual Private Network）虚拟网络技术就是利用公共网络来构建的专用网络。用于构建VPN的公共网络包括Internet、帧中继、ATM等。

常见的VPN分为三种类型：远程访问虚拟网（Access VPN）、企业内部虚拟网（Intranet VPN）和企业扩展虚拟网（Extranet VPN），这三种类型的VPN分别与传统的远程访问网络、企业内部的Intranet以及企业网和相关合作伙伴的企业网所构成的Extranet相对应。

（五） QoS。 QoS（Quality of Service，服务质量）是两网合一和VPN等应用推广的前提。在融合的推动下，数据网上承载的业务越来越广泛，如话音、电子商务、远程教育等。传统的数据网对业务是不区分的，当网上数据流量比较大时，话音质量将急剧下降，某些重要的业务流也将受到影响。QoS就是要区别对待这些业务，提高网络的服务质量。

QoS包含的流分类是将接入的用户数据按业务进行分类，赋予不同的优先级;流量整形是指对特定的业务流进行带宽限制，使之符合QoS协定;流量工程则是从全网管理的高度保障QoS。

（六） MPLS。 MPLS（Multi Protocol Label Switch）即多协议标记交换 ，P是一个无连接的协议，因此IP网上的应用无法得到很好的QoS保证。由于缺乏连接性，每一个IP包都是单独发到目的地的，网络中的各个节点都无从知晓这些无连接的包中的某一个是如何到来的。与此相比，面向连接的协议如帧中继则需要建立一个固定的虚电路。连接路径上的各个节点以及干线可以先为其预留资源，以提供QoS保证。IP具有其它网络协议所无法比拟的灵活性，面向连接的协议可以保证QoS，因此这两种协议的结合是非常有意义的，这就导致了MPLS的产生。

MPLS将IP的灵活性和帧中继、ATM等面向连接网络的QoS保证特性有效地结合在一起，这对于 IP的进一步广泛应用无疑有着巨大的推动作用。

（七）路由器的多播技术。多播（Multicast）主要用于视频会议等应用场合，这种应用需要同一份数据同时发送给多个用户。多播包的目的地址使用D类IP地址，即从224.0.0.0到239.255.255.255的多播地址。每个多播地址代表一个多播组，而不是一台主机。IGMP（Internet组管理协议）用于控制用户加入或离开多播组，多播路由协议则用于建立多播路由表，或称多播树。

多播路由协议有下列几种。DVMRP：距离向量多播路由协议;MOSPF：多播OSPF;CBT：基于核的树;PIM：协议无关的多播网中可能有不支持多播的路由器，此时多播路由器使用“IP over IP”的隧道方式，将多播包封装在单播IP包中透传给相邻的多播路由器。相邻的多播路由器再将单播IP头剥掉，然后继续进行多播传输。

（八） 网管系统。网管在网络运营中起着非常重要的作用。方便、强大的网管可以协助用户有效地管理网络和降低网络维护费用。网管协议非常多，与路由器产品相关的网管协议主要有SNMP、RMON等，其中SNMP最常见。SNMP采用代理（Agent）工作方式，设备侧（路由器上）运行Agent，网管站运行管理软件。代理的作用包括收集路由器统计数据（如端口收发报文总数等）和状态信息（如端口地址等），回答网管站对这些信息的查询;传达网管站的设置命令，如TCP连接复位、配置端口IP地址等;发生异常事件时主动向网管站报告等。

参考文献

[1]陈华;浅谈路由器技术;科技信息[J];2011年第07期

[2]向金海;罗静;等;路由器技术及发展趋势[J];电器电子教学学报;2002年第24期

（中原油田分公司信息化管理中心 河南濮阳 457001）