路由器有两大典型功能，即通道功能和控制功能。通道功能括转发决定、背板转发以及输出链路调度等，一般由特定的硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。 多少年来，路由器的发展有起有伏。90年代中期，传统路由器成为制约因特网发展的瓶颈。ATM交换机取而代之，成为IP骨干网的核心，路由器变成了配角。进入90年代末期，Internet规模进一步扩大，流量每半年翻一番，ATM网又成为瓶颈，路由器东山再起，Gbps路由交换机在1997年面世后，人们又开始以Gbps路由交换机取代ATM交换机，架构以路由器为核心的骨干网。 路由器原理及路由协议 本文通过阐述TCP／IP中路由器的基本工作原理，介绍了IP路由器的几大功能，给出了静态路由协议和动态路由协议，以及内部网关协议和外部网关协议的概念，同时简要介绍了目前 常见的RIP、OSPF、BGP和BGP－4这几种路由协议，然后描述了路由算法的设计目标和种类，着重介绍了链路状态法和距离向量法。在文章的 后，扼要讲述了新一代路由器的特征。 ——近十年来，随着计算机规模的不断扩大，大型互联（如Internet）的迅猛发展，路由在中已逐渐成为关键部分，路由器也随之成为 重要的设备。用户的需求推动着路由的发展和路由器的普及，人们已经不满足于仅在本地上共享信息，而希望 大限度地利用全球各个地区、各种类型的资源。而在目前的情况下，任何一个有一定规模的计算机（如企业网、校园网、智能大厦等），无论采用的是快速以大网、FDDI，还是ATM，都离不开路由器，否则就无法正常运作和管理。 1 互连 ——把自己的同其它的互连起来，从中获取的信息和向发布自己的消息，是互连的 主要的动力。的互连有多种方式，其中使用 多的是网桥互连和路由器互连。 1．1 网桥互连的 ——网桥工作在OSI模型中的第二层，即链路层。完成帧（frame）的转发，主要目的是在连接的间提供透明的通信。网桥的转发是依据帧中的源地址和目的地址来判断一个帧是否应转发和转发到哪个端口。帧中的地址称为“MAC”地址或“硬件”地址，一般就是网卡所带的地址。 ——网桥的作用是把两个或多个互连起来，提供透明的通信。上的设备看不到网桥的存在，设备之间的通信就如同在一个网上一样方便。由于网桥是在帧上进行转发的，因此只能连接相同或相似的（相同或相似结构的帧），如以太网之间、以太网与令牌环（token ring）之间的互连，对于不同类型的（帧结构不同），如以太网与X．25之间，网桥就无能为力了。 ——网桥扩大了的规模，提高了的性能，给应用带来了方便，在以前的中，网桥的应用较为广泛。但网桥互连也带来了不少问题：一个是广播风暴，网桥不阻挡中广播消息，当的规模较大时（几个网桥，多个以太网段），有可能引起广播风暴（broadcasting storm），导致整个全被广播信息充满，直至完全瘫痪。第二个问题是，当与外部互连时，网桥会把内部和外部合二为一，成为一个网，双方都向对方完全开放自己的资源。这种互连方式在与外部互连时显然是难以接受的。问题的主要根源是网桥只是 大限度地把沟通，而不管传送的信息是什么。 1．2 路由器互连 ——路由器互连与的协议有关，我们讨论限于TCP／IP的情况。 ——路由器工作在OSI模型中的第三层，即层。路由器利用层定义的“逻辑”上的地（即IP地址）来区别不同的，实现的互连和隔离，保持各个的独立性。路由器不转发广播消息，而把广播消息限制在各自的内部。发送到其他的茵先被送到路由器，再由路由器转发出去。 ——IP路由器只转发IP分组，把其余的部分挡在网内（括广播），从而保持各个具有相对的独立性，这样可以组成具有许多（子网）互连的大型的。由于是在层的互连，路由器可方便地连接不同类型的，只要层运行的是IP协议，通过路由器就可互连起来。 ——中的设备用它们的地址（TCP／IP中为IP地址）互相通信。IP地址是与硬件地址无关的“逻辑”地址。路由器只根据IP地址来转发。IP地址的结构有两部分，一部分定义号，另一部分定义内的主机号。目前，在Internet中采用子网掩码来确定IP地址中地址和主机地址。子网掩码与IP地址一样也是32bit，并且两者是一一对应的，并规定，子网掩码中数字为“1”所对应的IP地址中的部分为号，为“0”所对应的则为主机号。号和主机号合起来，才构成一个完整的IP地址。同一个中的主机IP地址，其号必须是相同的，这个称为IP子网。 ——通信只能在具有相同号的IP地址之间进行，要与其它IP子网的主机进行通信，则必须经过同一上的某个路由器或网关（gateway）出去。不同号的IP地址不能直接通信，即使它们接在一起，也不能通信。 ——路由器有多个端口，用于连接多个IP子网。每个端口的IP地址的号要求与所连接的IP子网的号相同。不同的端口为不同的号，对应不同的IP子网，这样才能使各子网中的主机通过自己子网的IP地址把要求出去的IP分组送到路由器上。 2 路由原理 ——当IP子网中的一台主机发送IP分组给同一IP子网的另一台主机时，它将直接把IP分组送到上，对方就能收到。而要送给不同IP于网上的主机时，它要选择一个能到达目的子网上的路由器，把IP分组送给该路由器，由路由器负责把IP分组送到目的地。如果没有找到这样的路由器，主机就把IP分组送给一个称为“缺省网关（default gateway）”的路由器上。“缺省网关”是每台主机上的一个配置参数，它是接在同一个上的某个路由器端口的IP地址。 ——路由器转发IP分组时，只根据IP分组目的IP地址的号部分，选择合适的端口，把IP分组送出去。同主机一样，路由器也要判定端口所接的是否是目的子网，如果是，就直接把分组通过端口送到上，否则，也要选择下一个路由器来传送分组。路由器也有它的缺省网关，用来传送不知道往哪儿送�**P分组。这样，通过路由器把知道如何传送�**P分组正确转发出去，不知道�**P分组送给“缺省网关”路由器，这样一级级地传送，IP分组 终将送到目的地，送不到目的地�**P分组则被丢弃了。 ——目前TCP／IP，全部是通过路由器互连起来的，Internet就是成千上万个IP子网通过路由器互连起来的国际性。这种称为以路由器为基础的（router based network），形成了以路由器为节点的“网间网”。在“网间网”中，路由器不仅负责对IP分组的转发，还要负责与别的路由器进行联络，共同确定“网间网”的路由选择和维护路由表。 ——路由动作括两项基本内容：寻径和转发。寻径即判定到达目的地的 佳路径，由路由选择算法来实现。由于涉及到不同的路由选择协议和路由选择算法，要相对复杂一些。为了判定 佳路径，路由选择算法必须启动并维护含路由信息的路由表，其中路由信息依赖于所用的路由选择算法而不尽相同。路由选择算法将收集到的不同信息填入路由表中，根据路由表可将目的与下一站（nexthop）的关系告诉路由器。路由器间互通信息进行路由更新，更新维护路由表使之正确反映的拓扑变化，并由路由器根据量度来决定 佳路径。这就是路由选择协议（routing protocol），例如路由信息协议（RIP）、开放式 短路径优先协议（OSPF）和边界网关协议（BGP）等。 ——转发即沿寻径好的 佳路径传送信息分组。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何将分组发送到下一个站点（路由器或主机），如果路由器不知道如何发送分组，通常将该分组丢弃；否则就根据路由表的相应表项将分组发送到下一个站点，如果目的直接与路由器相连，路由器就把分组直接送到相应的端口上。这就是路由转发协议（routed protocol）。 ——路由转发协议和路由选择协议是相互配合又相互
