网络层的设备

7.3.1路由器
3．路由器转发数据的过程
路由转发数据的过程
7.3网络层及以上层设备
7.3.1路由器 • 4．路由器的分类 • 互联网各种级别的网络中随处都可见到路由器。 • ①接入级路由器 • 接入网络使得家庭和小型企业可以连接到某个互联网服务提供 商； • ②企业级路由器 • 企业网中的路由器连接一个校园或企业内成千上万的计算机； 企业级路由器不但要求端口数目多、价格低廉，而且要求配置 起来简单方便，并提供 QoS。 • ③骨干级路由器 • 骨干网要求路由器能对少数链路进行高速路由转发。骨干网上 的路由器终端系统通常是不能直接访问的，它们连接长距离骨 干网上的ISP和企业网络。
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• 2．路由器的工作原理 • 为了完成“路由”的工作，在路由器中保存着各种传 输路径的相关数据－－路由表（Routing Table）， 供路由选择时使用。路由表中保存着子网的标志信息、 网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路 由表可以是由系统管理员固定设置好的， 也可以由 系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主 机控制。在路由器中分别称为：静态路由表和动态路 由表。
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7.3.2网关
• 1．网关的理解 • 大家都知道，从一个房间走到另一个房间，必然要经 过一扇门。同样，从一个网络向另一个网络发送信息， 也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关。顾名 思义，网关(Gateway)就是一个网络连接到另一个网 络的“关口”。
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1．路由器的功能 • ①路径选择 • 路由器的主要功能是路径选择。其工作就是要保证把 一个进行网络寻址的报文传送到正确的目的网络中。 路由器为每种网络层协议建立并维护路由表，路由表 可以由人工静态配置；也可利用距离向量或其它路由 协议来动态生成。在路由表生成之后，路由器要判断 每帧的协议类型，取出网络层的目的地址，并按指定 协议路由表中的数据决定数据的转发与否有及向哪里 转发。
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• （2）应用网关。 • 应用网关在应用层上进行协议转换。例如，一个主机 执行的是ISO电子邮件标准，另一个主机执行的是 Internet 电子邮件标准，如果这两个主机需要交换电 子邮件，那么必须经过一个电子邮件网关进行协议转 换，这个电子邮件网关是一个应用网关。常见的应用 网关有电子邮件网关、因特网网关、局域网网关和IP 电话网关。 • ①电子邮件网关：通过这种网关可以从一种类型的邮 件系统向另一种类型的邮件系统传输数件。
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7-3-1选择题 1)两个以上的（不包括两个）不同类型的网络互连时， 则选用（ ）进行网络互连。 A.中继器 B.网桥 C.路由器 D.集线器 2）下列（ ）设备不是工作在数据链路层。 A.网桥 B.集线器 C.路由器 D.交换机 3)路由器工作在网络的（ ）。 A.物理层 B.数据链路层 C.网络层 D.4-7层 4）在计算机网络中选择最佳路由的网络连接设备是（） A.网桥 B.网关 C.路由器 D.交换机
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• • • • 4．网关的分类 网关的类型主要有：传输网关和应用网关。 （1）传输网关。 传输网关用于在2个网络间建立传输连接。利用传输 网关，不同网络上的主机间可以建立起跨越多个网络 的、级联的、点对点的传输连接。例如通常使用的路 由器就是传输网关，“网关”的作用体现在连接两个 不同的网段，或者是两个不同的路由协议之间的连接， 如RIP，EIGRP，OSPF，BGP等。
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由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态 （static）路由表，一般是在系统安装时就根据网络 的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改 变而改变。动态（Dynamic）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（Routing Protocol）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。
• 2．网关的定义 • 网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关 在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设 备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结 构也和路由器类似，不同的是互连层。网关既可以用 于广域网互连，也可以用于局域网互连。 网关是一 种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的 通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同 的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简 单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包， 以适应目的系统的需求。同时，网关也可以提供过滤 和安全功能。大多数网关运行在OSI 7层协议的顶层-应用层。
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要解释路由器的概念，首先得知道什么是路由。所谓 “路由”，是指把数据从一个地方传送到另一个地方 的行为和动作，而路由器，正是执行这种行为动作的 机器，它的英文名称为 Router，是一种连接多个网 络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的 数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读懂” 对方的数据，从而构成一个更大的网络。路由器工作 在OSI的第三层（网络层）。
为了简单地说明路由器的工作原理，现在我们假设有这样一 个简单的网络。如图7-11所示，A、B、C、D四个网络通过路 由器连接在一起。
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2．路由器的工作原理
路由器的工作原理
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• 现在我们来看一下在如图所示网络环境下路由器又是 如何发挥其路由、数据转发作用的。现假设网络A中 一个用户A1要向C网络中的C3用户发送一个请求信 号时，信号传递的步骤如下： • 第1步：用户A1将目的用户C3的地址C3，连同数据 信息以数据帧的形式通过集线器或交换机以广播的形 式发送给同一网络中的所有节点，当路由器A5端口 侦听到这个地址后，分析得知所发目的节点不是本网 段的，需要路由转发，就把数据帧接收下来。
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• ②网络互连 • 路由器支持各种局域网和广域网接口，主要用于互连 局域网和广域网，实现不同网络互相通信。 • ③数据处理 • 提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、 压缩和防火墙等功能。 • ④网络管理 • 路由器提供包括配置管理、性能管理、容错管理和流 量控制等功能。
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• 3．网关的工作过程 • 假定两个主机的高层协议中传输层协议不相同，为了 使两个主机能通信，就要在传输层上做协议转换。如 果所用的通信子网不同，则还要对低层协议进行转换。 对传输层的协议转换可以包括协议分组的重新装配， 长数据的分段、地址格式的转换以及对操作规程的适 配等。这些功能都是通过网关实现的，网关在这两个 网中分别作为一个网络客户。在实际网络互连中，协 议的转换并不一定是一层一层转换的，这就类似于 OSI各层的实现，在实现过程中不一定要有明显的分 层服务界面，只要对外界提供符合一定规则的协议动 作即可。此外，不同的网络协议之间的各个协议层不 一定是一一对应的，因此很可能从应用层开始一直到
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3）互联网各种级别的网络中随处都可以见到路由器， 可分为三种类型：①接入级路由器；②企业级路由器； ③ 。 4）网关实质上是一个网络通向其他网络的 。 5）网关的类型主要有：传输网关和应用网关。常用的 应用网关有电子邮件网关、互联网网关、 和IP 电话网关。 • 7-3-3简答题 • 1) 简述路由器转发数据的过程。 • 2）简述路由器的功能。 • 3) 因特网网关的主要作用是什么？
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• 第2步：路由器A5端口接收到用户A1的数据帧后，先 从报头中取出目的用户C3的IP地址，并根据路由表 计算出发往用户C3的最佳路径。因为从分析得知到 C3的网络ID号与路由器的C5网络ID号相同，所以由 路由器的A5端口直接发向路由器的C5端口应是信号 传递的最佳途经。 • 第3步：路由器的C5端口再次取出目的用户C3的IP地 址，找出C3的IP地址中的主机ID号，如果在网络中 有交换机则可先发给交换机，由交换机根据 MAC地 址表找出具体的网络节点位置；如果没有交换机设备 则根据其IP地址中的主机ID直接把数据帧发送给用户 C3，这样一个完整的数据通信转发过程也完成了。
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• 作业： 5）在计算机网络中选择最佳路由的网络连接设备是（） A.网桥 B.网关 C.路由器 D.交换机 6）当你需要把一个LAN连入Internet时，你可以选用最 便宜的设备是（ ） A.网桥 B.网关 C.路由器 D.Modem • 7-3-3简答题 1)网络层以上的网络设备主要有路由器 和。 2）路由器中的路由表主要分为 和动态路由表。
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• ②因特网网关：这种网关用于管理局域网和因特网间 的通信。因特网网关可以限制某些局域网用户访问因 特网，或者限制某些因特网用户访问局域网，防火墙 可以看作是一种因特网网关。 • ③局域网网关：通过这种网关，运行不同协议或运行 于不同层上的局域网网段间可以相互通信。允许远程 用户通过拨号方式接入局域网的远程访问服务器可以 看作局域网网关。 • ④IP电话网关：实现公用电话网和IP网的接口，是电 话用户使用IP电话的接入设备。
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• 3．路由器转发数据的过程(见图7-12) • ①路由器从接口收到数据包，读取数据包 里的目的IP地址。 • ②根据目的IP地址信息查找路由表进行匹配。 • ③匹配成功后，按照路由表中转发信息进 行转发。 • ④匹配失败，将数据包丢弃，并向源发送 方反回错误信息报文。
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