探析計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)路由的交換機(jī)制

摘要：應(yīng)用路由器可以讓網(wǎng)絡(luò)連接質(zhì)量和用戶的用網(wǎng)體驗(yàn)都得到提升，路由技術(shù)的發(fā)展將會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接產(chǎn)生直接影響?；诖耍疚闹塾谟?jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)中的路由技術(shù)，對(duì)計(jì)算機(jī)路由器以及虛擬網(wǎng)絡(luò)的基本情況進(jìn)行了概述，而后闡述了計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)路由交換機(jī)制，并分析了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)，希望能為相關(guān)工作人員帶來參考。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);虛擬網(wǎng)絡(luò);路由器;路由交換技術(shù);交換機(jī)制

中圖分類號(hào)：TP393.0?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：1672-9129（2020）10-0027-02

前言：在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之中，路由器是不可或缺的一環(huán)，而路由技術(shù)的發(fā)展也深刻影響著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。為了提高網(wǎng)絡(luò)中的信息傳輸速率，路由交換技術(shù)在不斷革新，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由的交換機(jī)制也在不斷變化。在虛擬網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的情況下，研究計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)路由的交換機(jī)制，十分有利于提高計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸能力。

1?計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)與路由技術(shù)概述

1.1虛擬網(wǎng)絡(luò)。虛擬網(wǎng)絡(luò)是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)得到飛速發(fā)展后的產(chǎn)物，嚴(yán)格來說虛擬網(wǎng)絡(luò)也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，但其中包含虛擬網(wǎng)絡(luò)連接部分。所謂虛擬網(wǎng)絡(luò)連接，就是計(jì)算機(jī)之間可以通過網(wǎng)絡(luò)虛擬化方式實(shí)現(xiàn)連接，而無需實(shí)現(xiàn)物理連接。虛擬網(wǎng)絡(luò)主要被分為兩種類型，其一為VLAN，其二為VPN。從本質(zhì)上來說，虛擬網(wǎng)絡(luò)就是在傳統(tǒng)以太網(wǎng)上基于特定隧道而創(chuàng)造出的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)階段，云計(jì)算得到了普及應(yīng)用，計(jì)算節(jié)點(diǎn)虛擬化成為現(xiàn)實(shí)，為制定和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)虛擬化接入方案奠定了良好基礎(chǔ)，與虛擬化節(jié)點(diǎn)的變化需求十分吻合。在實(shí)踐中，VXLAN虛擬化協(xié)議最受關(guān)注，它將建立虛擬的二層廣播域，在ARP的組建下構(gòu)成一個(gè)包含所有以太網(wǎng)特性的虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

1.2路由技術(shù)。對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)而言，路由技術(shù)十分重要，該技術(shù)的有效應(yīng)用將為實(shí)現(xiàn)各區(qū)域網(wǎng)絡(luò)互連提供保障，基于路由技術(shù)也能完成數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)分析和處理?，F(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)路由交換技術(shù)得到了人們的廣泛關(guān)注，該技術(shù)主要分為路由技術(shù)和主流路由器協(xié)議技術(shù)兩種。前者可實(shí)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段設(shè)備的有效連接，能為網(wǎng)絡(luò)中的信息傳輸提供方向保障，實(shí)現(xiàn)信息源頭端和目的端的有效連接;當(dāng)然，路由器也可發(fā)揮排查傳輸異常的作用，可直接將錯(cuò)誤數(shù)據(jù)反向出函數(shù)到原地址然后將數(shù)據(jù)包銷毀。后者是口令和高級(jí)口令認(rèn)證路由器技術(shù)，在使用環(huán)節(jié)用戶必須登錄口令才能訪問網(wǎng)絡(luò);在實(shí)踐中這種技術(shù)十分有助于保護(hù)用戶信息安全，高級(jí)口令認(rèn)證路由器技術(shù)可以讓用戶在受到黑客攻擊后安全訪問網(wǎng)絡(luò)。

（1）路由算法。路由算法包含動(dòng)態(tài)算法、靜態(tài)算法、路徑算法、平坦與分層算法、智能算法、域內(nèi)與域間算法和連接狀態(tài)用戶距離向量算法等多種類型[1]。其中，應(yīng)用最多的就是前三種算法。實(shí)質(zhì)上，靜態(tài)路由算法就是一種表映射，它被建立在路由前，自身具有不變性，只有在網(wǎng)管改動(dòng)時(shí)才會(huì)發(fā)生變化。基于靜態(tài)路由算法，網(wǎng)絡(luò)通信的可預(yù)測(cè)性更高、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)更簡單。不過，這種算法并不適用于易變性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)，在大型網(wǎng)絡(luò)中也不適用。動(dòng)態(tài)路由算法可為靜態(tài)路由算法提供補(bǔ)充，在上世紀(jì)九十年代以后大部分網(wǎng)絡(luò)都開始應(yīng)用動(dòng)態(tài)路由算法。而路徑算法有單路徑算法和多路徑算法兩種，這種算法的靈活性更強(qiáng)，可靠性和吞吐量也更高。

（2）路由協(xié)議。如今，虛擬網(wǎng)絡(luò)的普及應(yīng)用趨勢(shì)日漸擴(kuò)大，使得路由器動(dòng)態(tài)變化對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求也在不斷提升。路由協(xié)議的出現(xiàn)為進(jìn)一步優(yōu)化的路由器的信息傳輸能力，為異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)提供了輔助?；诼酚蓞f(xié)議，可以對(duì)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行劃分，使其被分為若干個(gè)自治系統(tǒng)，每一個(gè)系統(tǒng)都擁有專屬編號(hào)和個(gè)性化路由策略，將會(huì)大大提升網(wǎng)絡(luò)的使用便捷性和信息傳輸有效性。

（3）度量標(biāo)準(zhǔn)?；诼酚伤惴?，可找到最佳傳輸路徑，但是不同的路由算法在確定最佳路徑時(shí)需要應(yīng)用的度量標(biāo)準(zhǔn)也存在差異?，F(xiàn)階段，最佳路徑確定環(huán)節(jié)，最為常見的路由度量標(biāo)準(zhǔn)包括路徑長度、可靠性、延遲、帶寬、負(fù)載等方面[2]。

2?基于虛擬網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)路由交換機(jī)制分析

為了能對(duì)計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)路由的交換機(jī)制進(jìn)行研究，相關(guān)工作人員需要先明確計(jì)算機(jī)路由交換技術(shù)的特點(diǎn)，然后再從多角度出發(fā)，對(duì)基于虛擬網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)路由交換機(jī)制進(jìn)行說明。

2.1路由交換技術(shù)特點(diǎn)。

（1）靈活性強(qiáng)。在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)，計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)表現(xiàn)出了極強(qiáng)的靈活性，對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可靠性和網(wǎng)絡(luò)便捷性而言十分有利?；谟?jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)，能自動(dòng)完成無關(guān)信息屏蔽工作，可有效優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，還能為提高路由器運(yùn)行質(zhì)量和效率提供輔助。

（2）完整性強(qiáng)。完整性是計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)的主要特點(diǎn)之一，在使用中可以自動(dòng)開展路由技術(shù)分析，能基于信息交換保證數(shù)據(jù)追蹤和控制工作的實(shí)時(shí)性。而且，借助于計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)，數(shù)據(jù)信息的傳輸完整度和可靠性也能得到保障。此外，該技術(shù)的應(yīng)用還十分有利于解決路由器傳輸信息的不穩(wěn)定問題，有效控制信息傳輸安全，避免出現(xiàn)傳輸異常。

（3）經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)的應(yīng)用，可以為降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本提供巨大幫助。在此環(huán)節(jié)，基于路由交換技術(shù)，處于運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算機(jī)能獲得自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)功能，這樣一來數(shù)據(jù)計(jì)算和運(yùn)算的效率將會(huì)大大提升。而且，在應(yīng)用計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)時(shí)，還能自動(dòng)完成數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，可將數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存在路由器當(dāng)中。若在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常問題，相關(guān)工作人員可以依據(jù)路由器的歷史數(shù)據(jù)找尋和判斷異常成因，進(jìn)而通過高效低耗的形式解決路由器問題[3]。

2.2路由交換機(jī)制。在研究對(duì)計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)路由的交換機(jī)制時(shí)，我們可以從選路情況、動(dòng)態(tài)路由交換機(jī)制以及OSPF選路等方面對(duì)交換機(jī)制加以說明。

（1）基于虛擬網(wǎng)絡(luò)的OSPF選路。OSPF的全稱是Open Shortest Path First，是開放最短路徑優(yōu)先的意思，它是一種通信科技術(shù)語，屬于因特網(wǎng)工程任務(wù)組開發(fā)的一種路由。在實(shí)踐中，OSPF屬于內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，可在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的單一自治系統(tǒng)內(nèi)決策路由。從本質(zhì)上來說，OSPF是一種路由器選擇協(xié)議，是鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。在使用環(huán)節(jié)，OSPF十分適用于大范圍網(wǎng)絡(luò)，且擁有較快的收斂速度和組播觸發(fā)式更新，可避免路由環(huán)路，是現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議之一。

在研究計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)路由交換機(jī)制時(shí)，我們可以在OSPF選路中引入虛擬擴(kuò)展局域網(wǎng)的虛擬通道路徑長度。這樣一來，就能基于虛擬擴(kuò)展局域網(wǎng)的虛擬通道路徑長度來確定相關(guān)的cost值，進(jìn)而找到相關(guān)路徑，讓其能適應(yīng)虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并依托于多種選路數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確鎖定最優(yōu)路徑[4]。在這一環(huán)節(jié)，虛擬擴(kuò)展局域網(wǎng)將發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)虛擬作用，研究路由交換機(jī)制提供幫助。

（2）基于傳統(tǒng)協(xié)議的選路。在計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)的路由交換技術(shù)支持下，OSPF將會(huì)與虛擬網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)路由進(jìn)行節(jié)點(diǎn)互聯(lián)?；诶碚撃M，能獲取最短路徑的頂點(diǎn)集合。借助于OSPF算法，可將所述的G=（V，E）帶權(quán)有向圖中的頂點(diǎn)集合V一分為二。其中以已經(jīng)求出最短路徑的頂點(diǎn)集合為第一組，并以S表示該組。在這一環(huán)節(jié)，最初的S只有一個(gè)源點(diǎn)，當(dāng)求出最短路徑以后集合S中將加入新的頂點(diǎn)，直至所有已經(jīng)求出最短路徑的頂點(diǎn)都被囊括其中以后才能結(jié)束算法。第二組帶權(quán)有向圖的頂點(diǎn)集合以U來表示，這一組集合的都是沒能確定最短路徑的頂點(diǎn)。在實(shí)踐中，當(dāng)最短路徑長度不斷增加時(shí)，已經(jīng)求出最短路徑的頂點(diǎn)將會(huì)越來越多，它們將從頂點(diǎn)集合U中轉(zhuǎn)移到頂點(diǎn)集合S中。在頂點(diǎn)的集合的轉(zhuǎn)換過程中，需要不斷計(jì)算源點(diǎn)V與頂點(diǎn)集合U中任一頂點(diǎn)的最短路徑長度、源點(diǎn)V與頂點(diǎn)集合S中任一頂點(diǎn)的最短路徑長度，后者不大于前者。

此外，在基于虛擬協(xié)議的選路過程中，每一個(gè)頂點(diǎn)都應(yīng)該與特定的距離相對(duì)應(yīng)。比如，頂點(diǎn)集合S中的每一個(gè)頂點(diǎn)的距離，都是這一頂點(diǎn)到V的最短路徑長度;而頂點(diǎn)集合U中的頂點(diǎn)距離也存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。在實(shí)際作業(yè)環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員應(yīng)該確保每一個(gè)頂點(diǎn)都具備對(duì)應(yīng)距離，且對(duì)應(yīng)距離能發(fā)揮出優(yōu)化相關(guān)最短路徑的作用，可為增強(qiáng)路由交換有效性奠定基礎(chǔ)。

（3）動(dòng)態(tài)重路由交換機(jī)制。在動(dòng)態(tài)重路由機(jī)制中，包含QM算法、輸入輸出調(diào)度和工程性能分析等內(nèi)容。動(dòng)態(tài)重路由交換系統(tǒng)將以N×N規(guī)模建立系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)，并且基于待緩存交叉的開關(guān)交換單元來完成虛擬網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息傳輸功能的構(gòu)建。當(dāng)虛擬網(wǎng)絡(luò)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，應(yīng)該利用多種隊(duì)列實(shí)現(xiàn)輸出端口分組，能有效規(guī)避數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖枞L(fēng)險(xiǎn)，可為信息傳輸順暢與穩(wěn)定提供保障。在實(shí)踐中，可假設(shè)到達(dá)交換系統(tǒng)輸入端口的各個(gè)分組為定長，然后通過分析和描述這一隊(duì)列，來實(shí)現(xiàn)相同速率的數(shù)據(jù)信息傳輸。

3?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)的未來發(fā)展

如今，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在保護(hù)信息完整、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體驗(yàn)等多個(gè)方面。而隨著此方面研究的不斷深入，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)必將實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展，筆者認(rèn)為這種技術(shù)的發(fā)展方向主要集中于以下幾個(gè)方面：

第一，使用多種路由器協(xié)議?；谟?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)，可完成多種路由器的網(wǎng)絡(luò)管理。而在云計(jì)算技術(shù)不斷發(fā)展的背景之下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必將變得更為完善，那么計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)所面對(duì)的發(fā)展機(jī)會(huì)將會(huì)不斷增多，實(shí)現(xiàn)多種路由協(xié)議的使用十分可行。

第二，完善路由器交換配置。借助于路由器協(xié)議，我們能夠?qū)τ?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理劃分和有效管理，而在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)不斷發(fā)展和成熟的情況下，該項(xiàng)技術(shù)所發(fā)揮的管理效用必將增強(qiáng)。那么，基于路由器交換技術(shù)，數(shù)據(jù)過濾處理和數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣缺貙⒌玫接行嵘?。依托于路由器的IP協(xié)議，路由器能發(fā)揮出解讀和分析協(xié)議指定相關(guān)IP地址數(shù)據(jù)包的作用;在分析過程中，還能將所有的信息寫入全新的物理地址中。這樣一來，即便面對(duì)復(fù)雜性較高的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也能為數(shù)據(jù)信息的傳輸和處理速度提供保障，更能不斷地推進(jìn)路由器配置完善。

第三，與IP子網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)結(jié)合。在現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，不同的IP地址將回發(fā)布不同的數(shù)據(jù)信息，而這些信息將被路由器接收并且對(duì)其IP地址進(jìn)行確認(rèn)，當(dāng)確定源地址準(zhǔn)確以后信息將回從路由器中被轉(zhuǎn)發(fā)至目標(biāo)端口。在未來，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)必將與IP子網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，這種結(jié)合將回為推進(jìn)信息數(shù)據(jù)交換配置形式變化奠定基礎(chǔ)。此時(shí)，原有的靜態(tài)配置將轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)配置，信息數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)傳輸。為了能達(dá)成這一目標(biāo)，區(qū)域運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)需要不斷實(shí)現(xiàn)優(yōu)化升級(jí)，以便于提高其對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境的適應(yīng)性。而且，在實(shí)踐工作中相關(guān)工作人員還應(yīng)該要不斷加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)訪問名單的控制強(qiáng)度，通過合理設(shè)置訪問機(jī)制和訪問控制方案，來保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全。

結(jié)論：總而言之，在計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)發(fā)展過程中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)路由交換技和交換機(jī)制加以研究都十分有利提升網(wǎng)絡(luò)中的信息傳輸水平。在實(shí)踐工作中，相關(guān)工作人員應(yīng)該明確計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展特點(diǎn)，以及計(jì)算機(jī)路由交換技術(shù)的發(fā)展方向，進(jìn)而從路由的路由選路以及交換等角度出發(fā)，計(jì)算機(jī)路由交換機(jī)制加以研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]李濤.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)應(yīng)用和趨勢(shì)分析[J].信息與電腦（理論版），2019，31（24）：150-152.

[2]李斯.計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)路由的交換機(jī)制研究[J].無線互聯(lián)科技，2019，16（12）：27-28.

[3]孫光懿.多路由域的路由重分布設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中央民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，28（02）：39-46.

[4]易銘.淺析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由交換技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[J].通訊世界，2019，26（03）：24-25.

作者簡介：范海峰（1977年6月—），男，漢族，黑龍江省哈爾濱市人，本科學(xué)歷，高級(jí)工程師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，安全防護(hù)。