*（长期更新）软考网络工程师学习笔记——Section 20 路由技术原理

一、路由器的概念

• 路由器是连接各类局域网和广域网（连接多个网络之间）的硬件设备，起到连通不同的网络、信息传输等功能，它根据IP地址进行寻址，该设备工作在网络层。

路由器和网桥的比较，网桥只能连通数据链路层相同或类似的网络，而路由器可以连接任意两种不同的网络。

松散源路由只给出IP数据报必须经过源站指定的路由器，并不给出完全的一条路径，而严格源路由规定IP数据报经过路径上的每一个路由器。

二、路由器的功能

路由器的主要功能是路由处理和包转发，通过路由协议学习网络的拓扑结构建立路由表，然后依据路由表决定最佳路径，同时它对不同网络之间的数据包进行存储、分组转发处理。

三、路由器的端口

（一）RJ-45端口

RJ-45端口也称为“水晶头”，它有8个引针接口，用于双绞线两端端口，用于以太网网卡、路由器以太网接口等的DTE（数据终端设备）类型和用于交换机等的DCE（数字通信设备）类型。

（二）Console端口、AUX端口

通过Console线连接Console口至计算机PC的串行口，然后利用终端仿真程序（一般使用Windows自带的“超级终端”）在本地配置路由器，路由器的Console接口多为RJ-45端口，一般常将Console端口与AUX端口放在一起，但它们所适用的配置环境不一样，如下：
AUX端口（异步端口）与Console端口的内部电路不同，其实现的功能不一样，它主要用于远程连接配置，也可用于拔号连接，也可以通过收发器与Modem连接。

（四）WAN/LAN端口

WAN是广域网，LAN是局域网（本地网），前者主要连接外部网络，它是与上级网络的连接口，如以太网、ADSL等；而后者用于连接内部网络，常与内部网络中的交换机、PC等连接，如下：

（五）E1/T1端口

E1/T1端口用于连接运营商网络，如下是路由器的2端口-非通道化E1/T1 WAN接口：

（六）光纤端口

光纤端口也称为光口，用于连接光纤，提供千兆速率，如下：

（七）异步/同步端口

异步/同步端口提供串行异步/同步连接，如下：

（八）高速同步端口

常用于路由器的广域网（外部网络）连接中，主要适用于帧中继、DDN（数字数据网）、X.25等网络中，由于一般要求端口连接两端的网络实时同步，所以这种要求的端口速率非常高。

四、路由表

（一）静态/动态路由表

路由表是存储在路由器或计算机的信息表，它存储着指向特定网络地址的路径，另外路由表分为静态和动态路由表，动态路由表会随着网络拓扑结构的变化而变化，而静态路由表是一开始由管理员设定好的且不会随着而变化。

路由表

静态路由表

动态路由表

动态路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。

（二）查看路由表信息

例如，在华为eNSP中一个路由器的CLI中通过display ip routing-table命令查看全局路由表信息（其中栏目代表的信息如下，其中NextHop表示IP包所经过的下一个路由器或地址）：

其中Proto所代表的协议如下：

参数	含义
Direct	直连路由
OSPF	OSPF路由
Static	静态路由
EBGP	EBGP路由
IBGP	IBGP路由
ISIS	IS-IS路由
RIP	RIP路由

五、边界网关协议（BGP）

（一）边界网关协议的概念

• BGP是一种距离矢量路由协议，应用在不同自治系统（AS）的路由器之间，它基于TCP，端口为179，通过BGP可以使用户了解具体去向目的网络的通路信息，另外BGP不需要所有路由更新报文中传送完整的路由数据库信息，而是在后续的更新报文中只通告网络拓扑的变化信息。

（二）对等体

在BGP中，两个路由器之间的连接称为对等体连接，其互为对等体，若路由器对等体在同一个自治系统（AS）中，则称为IBGP对等体。

（三）BGP报文分类

BGP报文分为四种：

BGP报文

open报文

keepalive报文

update报文

notification报文

1、open报文：建立邻居（BGP对等体）之间的关系；
2、keepalive报文：保持活动状态，周期性确定邻居关系，路由器通过该报文将正常工作信息告知邻居；
3、update报文：发送新的路由信息，也可以撤销不可到达的路由信息；
4、notification报文：报告检测到的错误，然后BGP连接就会中断。

六、网络地址转换（NAT）

通过带有NAT软件的路由器，即NAT路由器，其实现方法是在内部网中连接到Internet的路由器上安装NAT软件，从而实现网络地址转换，其作用是将IP数据报中的IP地址转换为另一个IP地址，并通过转换端口号的方式达到地址重用，这种方式从而可以减缓IPv4地址空间不足的问题。