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路由器是如何工作的

路由器是如何工作的 茂全宇智能化设计施工
2022-05-11
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导读:路由器的英文是 Router,也就是「找路的工具」。找什么路?寻找各个网络节点之间的路。



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什么是路由器?


路由器的英文是 Router,也就是「找路的工具」。找什么路?寻找各个网络节点之间的路。

路由器是在第 3 层或 OSI 模型的网络层运行的网络设备。它们负责在连接的计算机网络之间接收、分析和转发数据包。当数据包到达时,路由器检查目标地址,查阅其路由表以确定最佳路由,然后沿该路由传输数据包。


换句话说,路由器就像是快递中转站,包裹会经过一个个的中转站,从遥远的地方寄到你家附近,数据包也是一样。


路由器是连接两个网络的硬件设备,承担寻路功能,是网络的大门,因此,路由器又叫做网关设备(Gateway)。



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路由表



路由器和交换机一样,也有自己的小本本,这个路由表上记载了到各个网络节点之间的路,会记录数据来源、相应的路由条目以及下一跳。


路由表就相当于路由器的导航,路由器只需要按照路由表的指示走就可以了。当然前提是,路由表中存在匹配该数据包目的 IP 地址的路由条目。路由表会周期性更新,当网络拓扑发生变化时也会更新,不用担心走错路。




03

路由器收发数据包的流程



路由器在收发数据包的时候会先查看路由表,如果路由表里有匹配项,就会把数据包交给下一跳。如果没有匹配项,就会直接丢弃数据包,然后告诉主机,这个目的地不可达。


直连、静态路由、动态路由


路由条目的获取来源有很多种,比如说直连、静态路由和动态路由。直连,也就是路由器的直接邻居。路由器会自己去认识邻居,然后记录下来。


当然,也可以通过手动添加的方式告诉路由器目的网段的路径,也就是静态路由,适合网络规模比较小的场景。但是当网络拓扑发生变化,或是规模扩大的时候,配置和维护的成本就会很高。


这时候就需要结合动态路由,让路由器通过动态的方式来学习。在大型网络中,往往采用这种动、静路由相结合的方式进行部署。


三层寻址


上期讲解的「二层寻址」,大家还记得吗?二层寻址就是交换机根据 MAC 地址,在物理层进行寻址。


三层寻址就是指路由器根据 IP 地址,在网络层进行寻址。

路由器三层寻址流程

当主机想要发送数据的时候,首先会查看目的地是否和自己在同一个网段,如果在同一个网段就会让交换机进行二层转发


如下图所示,PC1 要给 PC2 发送数据,就会通过交换机来完成。


如果不在同一个网段,主机会把数据包交给自己的路由器,路由器再根据目的 IP 查询自己的路由表,如果有匹配的条目,则交给下一跳,没有就丢弃。


如下图所示,PC1 要给 PC3 发送数据,发现 PC3 和自己不在同一个网段,就会把数据包交给路由器 A,再根据路由表的条目转发给路由器 B -> C,最后通过交换机 C 送达 PC3。


寻路原则


既然路由器是负责找路的,那条条大路通罗马,哪条大路最近呢?

图片来源:Giphy

默认情况下,路由的查询遵循最长匹配原则,也就是掩码越长、越精确,路由器就会优先选择那条路。


然后考虑路径开销,比如说带宽、管理距离、度量值等。也就是如果从这条路走,要花上多少时间和金钱。绝大部分数据通信行为是双向的,考虑流量的时候,还要关注流量的往返,从这条路去,也得从这条路回来,回来的时候没路了,这也不行。


路由查询的行为是逐跳的,到目标网络沿途的每个路由器都必须有关于该目标网段的路由信息。简单来说,数据包每经过一个路由器,路由器就会告诉它下一跳是谁,该往哪个方向走。




04

如何选择路由器


找出您获得的最高互联网速度


您需要联系您的 ISP 或 Internet 服务提供商以了解最高 Internet 速度。或者,您可以检查您的服务帐户详细信息以了解此信息。
互联网的速度使用 Mbps 或兆比特/秒来衡量。通过此测量,您可以了解路由器应该能够处理的最低速度。
例如,如果您获得 100 Mbps 的最大速度,您将需要一个能够轻松管理至少 100 Mbps 速度的路由器。

 确定您想要覆盖的总面积


当你住在一个大房子里时,它成为路由器选择和 Wi-Fi 网络方面的一个重要因素。小型住宅和公寓只需要一台路由器。

您可以连接带有高质量天线的路由器,它就可以完成这项工作。但是,当您要覆盖的区域很大时,这是不可能的。

这就是为什么在为设备花很多钱之前应该考虑测试的原因

您还可以询问已经在您想要覆盖的类似区域使用路由器的朋友或亲戚。如果您的区域太大,您还可以查看并了解可提高路由器范围和速度的 Wi-Fi 扩展器。

此外,您可以使用 Wi-Fi 套件确保对整个区域的强大覆盖。与单台路由器不同,这些路由器协同工作以覆盖更大的室内区域。

 

计算需要连接到网络的设备


如果您有笔记本电脑、智能手机和电视流媒体小工具,这些设备可以轻松连接到一个路由器。所以,不用担心!但是,重要的是要了解网络强度和速度会随着您添加更多设备而降低。当您将多个设备连接到网络时会发生这种情况。
假设您拥有一个带宽为 2.4 GHz 的路由器。通常,此路由器可以提供 300 Mbps 的最高速度。如果将 10 个设备连接在一起,每个设备将从网络接收大约 30 Mbps。
这就是您需要双频高端路由器来满足家庭或办公室连接要求的原因。如果整天需要在线视频流,您应该考虑使用三频路由器。
您应该记住路由器中可用的以太网端口数量。这样,您可以创建与尽可能多的设备的有线连接。

 了解多用户 MIMO


如今,您在路由器中发现的 MIMO 技术带来了更多的复杂性。MU-MIMO也称为多输入多输出多用户。早期的技术包括单用户 MIMO,它可以让数据立即传送到单个设备。

SU-MIMO 技术旋转数据传输以按顺序覆盖每个设备。另一方面,MU-MIMO 技术可以同时向多个设备传送数据。

对于大多数要求,您可以依赖 SU-MIMO 技术。数据传递的轮换不需要太多时间。事实上,你甚至不会意识到这一点。但是,如果您有多个用户连接到一个网络,并且他们想同时流式传输视频和玩在线游戏,那么您需要 MU-MIMO。

借助多用户技术,数据传输变得更加顺畅,不会因同时使用网络而中断。

MU-MIMO 技术适用于具有这种能力的现代设备。因此,您需要在选择具有 MU-MIMO 的路由器之前找到这些功能。


评估安全和软件功能


当您与孩子一起生活时,互联网曝光成为一个令人担忧的因素。您不希望您的孩子在网上找到不适当的内容。您也可以通过正确的路由器选择找到解决此问题的方法。

有些路由器内置了家长控制功能。这样的路由器允许您为孩子们提供固定的互联网使用时间段。此外,您可以根据网站和其他来源提供的内容来限制它们。


了解路由器范围和路由器速度


了解路由器速度和路由器范围对于做出选择很重要。范围和速度并不像听起来那么容易。路由器的速度和范围特性可能在各个方面有所不同:

最高速度


此速度与您设备的容量有关。此值显示设备连接到无线网络时可以处理的最大速度。因此,例如,如果您的设备能够以 500 Mbps 的速度作为其上限速度,那么添加具有 800 Mbps 速度的路由器就无法以任何方式受益。

路由器无法提高速度,因为设备无法跨越 500 Mbps 的上限速度。因此,您应该事先了解设备的最高速度。


路由器范围

路由器的范围是您可以捕捉到信号的距离路由器的最大距离。路由器的范围不同,具体取决于它们拥有的天线的数量和质量。因此,您需要了解范围并将其与您要覆盖的区域相匹配。

选择AC类别


关于连接质量,路由器分为两类。您可以获得“AC”类别或“N”类别。N 类路由器提供低质量的连接,这就是为什么您要花便宜的价格购买此类路由器的原因。
这些路由器浪费了 ISP 提供的高质量连接速度。另一方面,AC 类别可确保正确连接并轻松将网络速度质量扩展到您使用的设备。此类别可用于双频和三频路由器。
还有其他名称,例如 A、B 或 G。但它们被认为完全过时了。

确保WPA2加密支持


WPA2 加密是当今您可以在路由器中获得的最新安全类型。因此,请确保您的路由器包含此功能。AC 类别中的每个路由器都需要支持此加密。

有可用的过时加密类型,例如 WPA 和 WEP。您需要避开它们并在阅读产品功能时寻找 WPA2 认证。

寻找合适的路由器


完成上述所有步骤后,您就可以开始搜索特定类型的路由器了。




05

路由器类型



  • 无线路由器

    用户无线连接到 Internet 的最常见方式是使用桌面无线 (Wi-Fi) 路由器。通常这些路由器看起来像带有几个短天线的小盒子,以帮助在整个家庭或办公室中广播信号。用户距离 Wi-Fi 路由器越远,信号越弱。因此,通常在整个工作空间中放置多个无线路由器,排列成一个阵列,以扩大互联网覆盖范围。

  • 宽带路由器

  • 它们用于通过电话连接到 Internet,并使用 Internet 协议语音 (VoIP) 技术提供高速 Internet 访问。它们由 Internet 服务提供商 (ISP) 配置和提供。
  • 核心路由器

  • 它们可以在给定网络内路由数据包,但不能在网络之间路由数据包。它们有助于链接网络中的所有设备,从而形成网络的骨干。它由 ISP 和通信接口使用。
  • 边缘路由器

  • 它们是放置在网络外围的低容量路由器。它们连接内部网络和外部网络,适用于跨网络传输数据包。他们使用边界网关协议 (BGP) 进行连接。有两种类型的边缘路由器,用户边缘路由器和标签边缘路由器。
  • 桥接路由器

    桥接路由器既可用作路由器又可用作网桥的设备。路由器了解如何路由特定类型的数据包,例如TCP/IP数据包。它接收到的任何其他数据包都被简单地转发到连接到设备的其他网络(这是桥接功能)。


【声明】内容源于网络
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石家庄茂全宇电子科技有限公司是2015-03-05在河北省注册成立的有限责任公司(自然人独资),注册地址位于河北省石家庄市新华区太和电子城3层B区55号。
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