之18 主要路由器技术

0SPF是一种基于链路状态的路由协议，需要每个路由器向其同一管理域的所有其它路由器发送链路状态广播信息。在OSPF的链路状态广播中包括所有接口信息、所有的量度和其它一些变量。利用0SPF的路由器首先必须收集有关的链路状态信息，并根据一定的算法计算出到每个节点的最短路径。而基于距离向量的路由协议仅向其邻接路由器发送有关路由更新信息。与RIP不同，OSPF将一个自治域再划分为区，相应地即有两种类型的路由选择方式：当源和目的地在同一区时，采用区内路由选择；当源和目的地在不同区时，则采用区间路由选择。这就大大减少了网络开销，并增加了网络的稳定性。当一个区内的路由器出了故障时并不影响自治域内其它区路由器的正常工作，这也给网络的管理、维护带来方便。
2. 路由算法
路由算法在路由协议中起着至关重要的作用，采用何种算法往往决定了最终的寻径结果，因此选择路由算法一定要仔细。通常需要综合考虑以下几个设计目标：
（1）最优化：指路由算法选择最佳路径的能力。
（2）简洁性：算法设计简洁，利用最少的软件和开销，提供最有效的功能。
3. 三层交换
自从 Ipsilon在1994年推出一次路由再交换IP Switching技术之后，各大公司纷纷推出了 各自专有的三层交换技术，在综合所有三层交换技术优势之后，IETF终于在1998年推 出了性能优越的多协议标记交换（MPLS）。与一次路由再交换技术相比，MPLS多 网络结构这一更高层次来考虑三层交换技术，力图一举解决三层交换网络流量管理问 题，目前这一技术的研究仍在进行中。
（1）访问控制的设定
路由器的访问控制的设定一般是通过PAP（口令认证协议）和CHAP（高级口令认证协议）两种协议来实现的。PAP要求登录者向目标路由器提供用户名和口令，与其访问列表（Access List）中的信息相符才允许其登录。它虽然提供了一定的安全保障，但用户登录信息在网上无加密传递，易被人窃取。CHAP便应运而生，它把一随机初始值与用户原始登录信息（用户名和口令）经Hash算法翻译后形成新的登录信息。这样在网上传递的用户登录信息对黑客来说是不透明的，且由于随机初始值每次不同，用户每次的最终登录信息也会不同，即使某一次用户登录信息被窃取，黑客也不能重复使用。需要注意的是，由于各厂商采取各自不同的Hash算法，所以CHAP无互操作性可言。要建立VPN需要VPN两端放置相同品牌路由器。
（3）按VPN的发起方式划分：VPN可分为客户发起VPN和服务器发起VPN两种，客户发起(也称基于客户的)它是VPN服务提供的起始点和终止点是面向客户的，其内部技术构成、实施和管理对VPN客户可见。而服务器发起(也称客户透明方式或基于网络的)是在公司中心部门和ISP处(称为POP)安装VPN软件，客户无须安装任何特殊软件。
之十八》主要路由器技术
路由器我们知道是一个相当复杂的设备，它的复杂性并不在于它的硬件如何庞大，而在于它的软件技术相当复杂。目前全球能生产出中、高档路由器的也只有少数的那么几家，国内就更少了。为了对路由器技术有一个较全面的了解，本节就路由器技术的几个重要方面作如下介绍。
一、主要路由协议
（4）按目前运营商所开展的类型划分：VPN可分为拨号VPN和虚拟租用线两类。拨号VPN业务(VPDN)就是第一种划分方式中的VPDN。虚拟租用线(VLL)：是对传统的租用线业务的仿真，以IP网络对租用线进行模拟，而这样一条虚拟租用线两端的用户看来，该虚拟租用线等价于过去的租用线。
虚拟专用路由网（VPRN）业务包括两类：一是使用传统的VPN协议，如 IPSec、GRE等实现的VPRN。另外一种是MPLS方式的VPN。路由器的VPN技术解扩大的需要，BGP还在不断地发展。在最新的BGp4中，还可以将相似路由合并为一条路由。
在一个路由器中，可同时配置静态路由和一种或多种动态路由，它们各自维护的路由表都提供给转发程序。但这些路由表的表项间可能会发生冲突，这种冲突可通过配置各路由表的优先级来解决。通常静态路由具有默认的最高优先级，当其它路由表表项与它矛盾时，均按静态路由转发。
RIP使用非常广泛，它简单、可，便于配置，但RIP只适用于小型的同构网络，因为它允许的最大站点数为15，任何超过15个站点的目的地均被标记为不可达。而且RIP每隔30s一次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一。
（2）OSPF路由协议
80年代中期，RIP已不能适应大规模异构网络的互连，0SPF随之产生。它是网间工程任务组织（1ETF）的内部网关协议工作组为IP网络而开发的一种路由协议。
（1）RIP路由协议
RIP协议最初是为Xerox网络系统的Xerox parc通用协议而设计的，是Internet中常用的路由协议。RIP采用距离向量算法，即路由器根据距离选择路由，所以也称为距离向量协议。路由器收集所有可到达目的地的不同路径，并且保存有关到达每个目的地的最少站点数的路径信息，除到达目的地的最佳路径外，任何其它信息均予以丢弃。同时路由器也把所收集的路由信息用RIP协议通知相邻的其它路由器。这样，正确的路由信息逐渐扩散到了全网。
（1）按接入方式划分：VPN可以分为专线VPN和拨号VPN以下两类，专线VPN是为已经通过专线接入ISP边缘路由器的用户提供的VPN实现方案。拨号VPN(又称VPDN)是指为利用拨号PSTN或ISDN接入 ISP的用户提供的VPN业务。
（2）按协议类型划分：VPN又可以分为第二层隧道协议和第三层隧道协议两类。第二层隧道协议包括：点到点隧道协议(PPTP)、第二层转发协议(L2F)、第二层隧道协议(L2TP)。 而第三层隧道协议包括：通用路由封装协议(GRE)、IP安全(IPSec)协议。MPLS隧道协议可以看成在第二层和第三层之间。
（3）BGP和BGP-4路由协议
BGP是为TCP／IP互联网设计的外部网关协议，用于多个自治域之间。它既不是基于纯粹的链路状态算法，也不是基于纯粹的距离向量算法。它的主要功能是与其它自治域的BGP交换网络可达信息。各个自治域可以运行不同的内部网关协议。BGP更新信息包括网络号／自治域路径的成对信息。自治域路径包括到达某个特定网络须经过的自治域串，这些更新信息通过TCP传送出去，以保证传输的可性。
1. 硬件体系结构
高速IP路由器通常借鉴ATM方法，采用交开关方式实现各端口之间的线速 无阻塞互连。高速交开关技术已经十分成熟，在ATM交换机和高速交行计算机中广泛应用，市场上可直接买到高速交开关速率就高达50Gbps的设备。
2. ASIC技术
由于厂商需要降低成本，ASIC技术在路由器中得到了越来越广泛的应用。在路由 器中，要极大地提高速度，首先想到的是ASIC，有的用ASIC做包转发，有的用ASIC查 路由，并且已经有专门用来查找IPv4路由的ASIC芯片商用。一般来说，ASIC只用于已 完全标准化的处理，而网络的结构和协议变化频繁，因此相应地在网络设备这一领域 ，出现了可编程ASIC。目前，有两种类型的可编程ASIC，一种以3Com公司为 主的FIRE（Flexible Intelligent Routing Engine）芯片为代表。另一种以Vertex Networks的HISC专用芯片为代表，这颗芯片是一颗专门为通信协议处理而设计的CPU， 通过改写微码，可使这颗专用芯片具有同协议的能力。
（2）通信数据加密
我们知道数据加密过程中加密位数是一个很重要的参数，它直接关系到解密的难易程度，所以路由器所采用的数据加密技术在加密位数方面非常注重，如其中Intel 9000系列路由器表现最为优异，为一百多位加密，一般都有56位或64位。
（3）NAT技术
NAT的英文全称为Network Address Translation，中文名就叫做网络地址转换协议。如同用户登录信息一样，IP和MAC地址在网上无加密传递也很不安全。NAT可把合法IP地址和MAC地址翻译成非法IP地址和MAC地址在网上传递，到达目标路由器后反翻译成合法IP与MAC地址，翻译算法厂商各自有不同标准，不能实现互操作。
以上所介绍的是路由器硬件方面所采取的技术，在软件方面同样具有许多先进技术，具体如下：
1. VPN技术
VPN的英文全称就是Virtual Private Network，中文名为虚拟专用网，它是路由器具有的重要技术之一。VPN是指在公用网络上建立虚拟私有网，可以从不同的角度对VPN进行分类：
静态路由和动态路由有各自的特点和适用范围，因此在网络中动态路由通常作为静态路由的补充。当一个分组在路由器中进行寻径时，路由器首先查找静态路由，如果查到则根据相应的静态路由转发分组；否则再查找动态路由。
1. 路由协议种类
根据是否在一个自治域（AS）内部使用，动态路由协议分为内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）。这里的自治域指一个具有统一管理机构、统一路由策略的网络。自治域内部采用的路由选择协议称为内部网关协议，常用的有RIP、OSPF；外部网关协议主要用于多个自治域之间的路由选择，常用的是BGP和BGP-4。下面分别进行简要介绍。
路由协议是路由器软件中重要的组成部分。路由器的路由功能就是通过这些路由协议来实现的，路由协议的作用是用来建立以及维护路由表。路由表是记录一些转发数据到已知目的节点的最佳路径，有了它，只需直接按路径转发数据包即可，可大大提高数据转发的速度和效率。
典型的路由选择方式有两种：静态路由和动态路由。静态路由是在路由器中设置的固定的路由表，除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是简单、高效、可。在所有的路由中，静态路由优先级最高。当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。而动态路由是网络中的路由器之间相互通信，传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的过程。它能实时地适应网络结构的变化。如果路由更新信息表明发生了网络变化，路由选择软件就会重新计算路由，并发出新的路由更新信息。这些信息通过各个网络，引起各路由器重新启动其路由算法，并更新各自的路由表以动态地反映网络拓扑变化。动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的网络。当然，各种动态路由协议会不同程度地占用网络带宽和CPU资源。