計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換的技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)探討

郭頌

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換的技術(shù)應(yīng)用

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)起源。最早出現(xiàn)的路由器只適用路由器信息協(xié)議，功能較弱，只能負(fù)擔(dān)小型網(wǎng)絡(luò)的信息傳送工作，支撐不起大型信息網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。隨著網(wǎng)絡(luò)科技的發(fā)展和人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能的要求增多，原始的路由器信息協(xié)議由于效率太低漸漸被淘汰，功能更為強(qiáng)大的開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF）取而代之，強(qiáng)化了路由器處理數(shù)據(jù)信息的能力，提高了網(wǎng)絡(luò)間信息傳送的速率。未來互聯(lián)網(wǎng)在全球范圍內(nèi)的覆蓋率會(huì)進(jìn)一步提高，網(wǎng)絡(luò)中的信息會(huì)越來越龐雜，人們對(duì)于信息的網(wǎng)絡(luò)傳送會(huì)有越來越多的要求，計(jì)算機(jī)學(xué)家必須加大路由交換技術(shù)的研究力度，推動(dòng)路由交換技術(shù)的不斷革新進(jìn)步，以適應(yīng)多變的互聯(lián)網(wǎng)世界，為多樣的信息傳送提供可靠技術(shù)保障。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)理論分析?；ヂ?lián)網(wǎng)中有局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，它們之間的信息交流需要借助能夠轉(zhuǎn)換不同網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這種設(shè)備就是路由器。路由器是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的重要節(jié)點(diǎn)，它的路由功能可以實(shí)現(xiàn)不同子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)傳送。數(shù)據(jù)的傳送方向由路由器內(nèi)的核心部件——路由表決定，它會(huì)根據(jù)信道的情況自主選擇最佳路由路徑，然后按照前后順序發(fā)送信號(hào)。路由器在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)的具體程序如此下：首先路由器端口要接收數(shù)據(jù)包。接收成功后為方便讀取數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)，路由器將拆除數(shù)據(jù)包的鏈路層。找出數(shù)據(jù)包中包含的IP地址，將其反饋給路由表。路由表發(fā)揮引導(dǎo)作用，使用選擇信道的功能，找出下一步的傳送方向和目標(biāo)地點(diǎn)。重新打包鏈路層，使數(shù)據(jù)包恢復(fù)傳送狀態(tài)并將其投放至下一個(gè)目的地。如果上一步驟中路由表無法確定數(shù)據(jù)包的下一個(gè)傳送地點(diǎn)，傳送將中斷，路由器會(huì)拋棄該數(shù)據(jù)包并將傳送過程的相關(guān)信息返給數(shù)據(jù)包來源處。通過路由器傳送數(shù)據(jù)包時(shí)，除數(shù)據(jù)包本身包含的信息外，還有一種鏈路廣播信息在這過程中得到了傳播，它的主要作用是告知網(wǎng)絡(luò)中其他路由器數(shù)據(jù)包發(fā)送方的鏈路層情況。

主流的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)中較常使用的協(xié)議包括RlP協(xié)議，EIGRP協(xié)議、OSPF協(xié)議，IS-Is協(xié)議、PAP協(xié)議、CHAP協(xié)議。

RIP，即路由信息協(xié)議，是最為人所熟知的，也是使用頻率最高的一種內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。通過UDP和報(bào)文的形式傳送數(shù)據(jù)文件。RIP可以通過探知每個(gè)路由器可以抵達(dá)多遠(yuǎn)的網(wǎng)絡(luò)這一信息與其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行持續(xù)的信息交換，從而使路由器與網(wǎng)絡(luò)連接保持動(dòng)態(tài)平衡。在進(jìn)行信息交換時(shí)，RIP需要用跳躍計(jì)數(shù)來衡量路由距離，其允許的跳躍數(shù)最大值為15大于15則不能傳送至目的地，這使該協(xié)議在實(shí)際使用中存在一定缺陷。

EIGRP，即增強(qiáng)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由線路協(xié)議，是美國(guó)思科公司的私有協(xié)議。它將距離矢量路由協(xié)議和鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，使路由交換不再需要每隔一段特定時(shí)間便發(fā)送路由更新的相關(guān)信息，從而實(shí)現(xiàn)更少的網(wǎng)絡(luò)寬帶占用。

OSPF，即開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議，屬于鏈路狀態(tài)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議。它誕生于互聯(lián)網(wǎng)急遽發(fā)展、信息爆炸的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，相較于RIP協(xié)議功能更完善。通常在單一的自治域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使用這一協(xié)議。該協(xié)議有高度的開放性，因此用處多、生命力旺盛。

IS-IS，即中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)路由協(xié)議。從屬性到功能都與開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議有著極大的相似性，但在協(xié)議活力度方面遠(yuǎn)不及后者，且后者和IP的適配性更高。

PAP，即密碼認(rèn)證協(xié)議。經(jīng)由PAP路由器進(jìn)行信息傳送的網(wǎng)絡(luò)用戶需要給出目的地路由器所要求的用戶名和登錄密碼，這兩項(xiàng)信息能與目的地路由器訪問列表中存儲(chǔ)的用戶信息對(duì)應(yīng)，該用戶才能成功登錄。這樣的認(rèn)證方法提高了網(wǎng)絡(luò)信息傳送與交換的安全性，安全程度可類比一般網(wǎng)絡(luò)用戶遠(yuǎn)距離登錄電腦主機(jī)。PAP協(xié)議運(yùn)行對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有一定要求，即遠(yuǎn)程登錄電腦主機(jī)時(shí)可以使用明文密碼模擬登錄方式的情況下，該協(xié)議才有適用性。它的缺憾是用戶用于登錄的用戶名、登錄密碼等信息在網(wǎng)絡(luò)傳送中不受加密保護(hù)，很容易被人攔截讀取，致使用戶信息泄露。

CHAP，即詢問握手認(rèn)證協(xié)議。通過CHAP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳送的用戶名和登錄密碼是經(jīng)過加密的，不容易被黑客窺探，而且初始值的生成是隨機(jī)的，而登錄初始值的變化又會(huì)直接導(dǎo)致用戶登錄信息的變化。這樣即便不幸某一次的登錄信息被黑客盜取，但下一次登錄信息會(huì)更新，原來的登錄信息作廢，黑客不能使用原信息再次登錄。由于各家廠商傾向于使用不同的哈希函數(shù)算法，CHAP協(xié)議并不具備互操作性。但CHAP協(xié)議的兼容性十分優(yōu)良，幾乎可兼容所有路由器或一般服務(wù)器，可以說它適宜安裝在絕大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)上。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

完善流量信息。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)的使用可以完善網(wǎng)絡(luò)流量應(yīng)用信息，交換式路由器在跟蹤應(yīng)用程序流的過程中增強(qiáng)了自身性能監(jiān)控、信息記憶及流量測(cè)量等能力。具體過程如下：交換式路由器主動(dòng)向各個(gè)端口傳送相關(guān)數(shù)據(jù)以供檢測(cè)，減輕了工作人員的業(yè)務(wù)負(fù)擔(dān)，且路由器工作效率高于人工作業(yè)效率，這就使路由器數(shù)據(jù)管理效率等到了提升，數(shù)據(jù)運(yùn)算時(shí)間縮短，信息傳送更方便快捷。管理員還可以依據(jù)路由器的記賬信息分析得出寬帶的占用率及每個(gè)程序占用寬帶的比例，及時(shí)采取措施處理其中占用比例最大、消耗寬帶最多的程序，從而維持各服務(wù)器之間的平衡。

安全性高、靈活性大。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中使網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全性和靈活性都大大提高。在執(zhí)行處理軟件的任務(wù)時(shí)，對(duì)一般的常規(guī)路由器而言，軟件數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)量多、運(yùn)算困難，同時(shí)路由器為了數(shù)據(jù)安全還要執(zhí)行安全指令。這樣處理每個(gè)數(shù)據(jù)包需要執(zhí)行的指令增多，路由器的任務(wù)負(fù)擔(dān)加大，數(shù)據(jù)處理起來較慢，路由器性能明顯降低，靈活性缺失。但交換式路由器就不受這些問題的限制，它本身具有更高的安全性能和更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，高級(jí)性能受到激活啟動(dòng)后路由器還能覺醒線速性能，使數(shù)據(jù)在ASIC的特殊處理下輕易被系統(tǒng)識(shí)別出數(shù)據(jù)來源和傳送目的地，保證了路由器在數(shù)據(jù)處理過程中的安全性。

合理的策略。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)的應(yīng)用使路由器在處理比較復(fù)雜的應(yīng)用程序時(shí)總是能夠制定最優(yōu)應(yīng)對(duì)策略。比如，執(zhí)行信息傳送交換任務(wù)時(shí)路由器接收的數(shù)據(jù)過多，所有端口都被完全占據(jù)，這時(shí)為避免盲目混亂的數(shù)據(jù)處理，路由器內(nèi)部系統(tǒng)會(huì)根據(jù)自身需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，然后優(yōu)先處理內(nèi)部需求較大的數(shù)據(jù)，這是合理策略的體現(xiàn)形式之一。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工作者在使用路由交換技術(shù)時(shí)需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)行一些功能參數(shù)設(shè)置，可以根據(jù)交換式路由器的處理策略合理設(shè)置、調(diào)配流量，以最大限度利用其價(jià)值，降低管理難度。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

從交換式路由器與交換機(jī)的配置進(jìn)行探討。交換式路由器和交換機(jī)在過濾網(wǎng)絡(luò)流量這一功能上有著很大的相似性，但交換機(jī)作業(yè)方式仍停留在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物理層面，它是從物理上對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分段，而交換式路由器有專用的軟件協(xié)議，它從邏輯上將不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)分開來。比如，在使用IP協(xié)議的路由器的作用下，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以被分割為復(fù)數(shù)個(gè)的子網(wǎng)段，而能夠通過這個(gè)交換式路由器的網(wǎng)絡(luò)流量必須包含指向該特定IP地址的數(shù)據(jù)。此外，交換機(jī)處理數(shù)據(jù)只對(duì)數(shù)據(jù)包中的物理地址進(jìn)行讀取，而交換式路由器不僅要接收、轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)，還要過濾數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理程序較交換機(jī)更為復(fù)雜，所需的時(shí)間也更多一些，但是經(jīng)過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，交換式路由器處理數(shù)據(jù)的方式更全面、更合理。比如，交換式路由器對(duì)于每一個(gè)接收完成的數(shù)據(jù)包都會(huì)再次運(yùn)算其校驗(yàn)值，然后根據(jù)校驗(yàn)值更新數(shù)據(jù)包中的物理地址信息。在網(wǎng)絡(luò)中安裝交換式路由器要比安裝交換機(jī)難度大很多，交換機(jī)可以隨插隨用，交換式路由器卻要經(jīng)過復(fù)雜的安裝過程。但是，在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中更適合使用交換式路由器，它可以提高網(wǎng)絡(luò)的整體工作效率，并且交換式路由器還有一個(gè)好處——它的過濾系統(tǒng)可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)廣播進(jìn)行智能過濾處理。

從IP子網(wǎng)通進(jìn)行探討。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，只有活躍度高的子網(wǎng)通才能帶動(dòng)復(fù)數(shù)個(gè)同時(shí)作用的路由器協(xié)議。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)路路由交換技術(shù)的應(yīng)用中顯示，靜態(tài)子網(wǎng)通允許通過的IP個(gè)數(shù)并不太多，而使所有的IP路由器都得到靜態(tài)配置又是不可能實(shí)現(xiàn)的，在這種情況下只有使用多樣化的配置才能讓每一個(gè)IP都順利通過靜態(tài)子網(wǎng)通。各家公司、企業(yè)都處在不斷的發(fā)展變化中，其內(nèi)部適用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也會(huì)隨之而不斷改變，但只要公司、企業(yè)的地理位置和內(nèi)部設(shè)置保持不變，其網(wǎng)絡(luò)的IP地址、空間等也不會(huì)改變。公司或企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)管理人員應(yīng)特別注意這一現(xiàn)象，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)差異化配置時(shí)結(jié)合這個(gè)因素選擇配置方法，可以利用動(dòng)態(tài)的、活躍度相當(dāng)高的子網(wǎng)通來寫入和處理不停變化的地址。

從路由器協(xié)議管理探討。多路由器協(xié)議用于兩個(gè)不相同的路由器協(xié)議需要彼此交換路由數(shù)據(jù)信息的情況。多個(gè)廠家出產(chǎn)的不同路由器彼此間進(jìn)行持續(xù)的路由會(huì)耗費(fèi)大量網(wǎng)絡(luò)流量，占用很大的寬帶空間，路由器處理信息的速率隨之下降，路由表獲得通過信息然而一段時(shí)間后并未接收到該信息，也即信息傳遞最終失敗。每過30秒距離矢量路由器協(xié)議會(huì)將一份完整的路由選擇表傳送至毗鄰的路由器，使臨近的路由器獲得最新的路由選擇表信息。選擇表發(fā)送后經(jīng)過90秒仍未被臨近路由器接收的，則認(rèn)為信息不可傳達(dá)毗鄰的路由器站點(diǎn)。距離矢量路由器協(xié)議以跳躍數(shù)為單位度量信息傳達(dá)至目的地前行經(jīng)的路由器數(shù)目。在兩個(gè)不同的路由器協(xié)議路由到同一個(gè)目的地的情況下，路由器會(huì)根據(jù)它們各自不同的管理距離選擇兩者中發(fā)信成功率更高的那一個(gè)路由器協(xié)議。多種不同路由器協(xié)議間的信息交換是如此的復(fù)雜，針對(duì)這種情況，研究開發(fā)能夠連接多個(gè)不同路由器協(xié)議并實(shí)現(xiàn)其無障礙信息交換的路由交換機(jī)就成為了網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)人員迫在眉睫的重大任務(wù)。路由交換機(jī)的應(yīng)用將極大提升不同協(xié)議間的信息傳送及反饋速率，使問題得到盡快的解決。

從端口配合討論。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)交換信息的具體流程一般為：路由器協(xié)議下達(dá)指令，將待處理的信息傳送到路由器的某個(gè)端口，在清楚讀取信息的目的地后使用端口交換技術(shù)將信息發(fā)往目的地，交給其他路由器協(xié)議處理。不同路由器協(xié)議間的信息交換存在端口配合不夠確切的問題，在信息由一個(gè)路由器協(xié)議進(jìn)入另一個(gè)路由器協(xié)議時(shí)，后一個(gè)路由器可能會(huì)因?yàn)閮烧叩穆酚刹煌芙^信息的進(jìn)入，致使信息傳送任務(wù)無法順利完成。協(xié)議并行的信息技術(shù)手段尚不能根治這一問題。因此在不同路由器協(xié)議信息交換的過程中，端口信息交換失誤、信息傳送速度變慢等情況依然較為常見。研究出實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議路由器端口完美對(duì)接的信息傳輸方式能進(jìn)一步提高目前的路由器信息處理能力。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)在實(shí)際中有著較為廣泛的應(yīng)用，且其在信息傳送處理方面的優(yōu)勢(shì)十分顯著，它的發(fā)展帶動(dòng)了路由器性能和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的提升。但路由交換技術(shù)中也仍然存在一些問題，如不同協(xié)議路由器之間信息傳送不暢等，這說明這項(xiàng)技術(shù)并不十分成熟，還有待進(jìn)一步的研究改進(jìn)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員應(yīng)勤耕不輟，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì)確定研究方向，努力攻克這些技術(shù)難題，使該技術(shù)能夠繼續(xù)造福人類的生產(chǎn)生活。

（作者單位：首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京佑安醫(yī)院）