基于互聯(lián)網(wǎng)路由交換技術(shù)的應(yīng)用

史晨瑩

（61623 部隊，北京 100089）

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展以及科學(xué)的不斷進(jìn)步，使計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被廣泛應(yīng)用，并取得良好的應(yīng)用效果。路由交換技術(shù)能夠?qū)⒉煌W(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行連接，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的多元化。為互聯(lián)網(wǎng)整體發(fā)展提供支持，同時對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展起到推動作用。由此看出保證網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的前提是做好路由器的處理速度。

1 OSI 參考模型概述

開放式系統(tǒng)互聯(lián)（Open System Interconnection，簡稱OSI）參考模型是普及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的核心，從面向數(shù)據(jù)通信和面向用戶應(yīng)用兩個層面出發(fā)，包括基礎(chǔ)的7 個層級結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 OSI 系統(tǒng)構(gòu)成

物理層定義了通信網(wǎng)絡(luò)之間物理鏈路的電氣特性或機(jī)械特性，主要負(fù)責(zé)比特流和電壓、光線等傳輸方式之間建立互換模式，并且依據(jù)比特流進(jìn)行實時性傳輸，其中比特流記為0 或1。數(shù)據(jù)鏈路層主要負(fù)責(zé)的就是在物理層級上形成互聯(lián)或節(jié)點的通信傳輸工作，配合物理層服務(wù)模式，打造以“幀”為傳輸單位的數(shù)據(jù)單元，確保差錯控制和流量控制能為數(shù)據(jù)傳輸鏈路提供保障。網(wǎng)絡(luò)層對獲取的單位數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，并且依據(jù)相應(yīng)的目標(biāo)完成尋址處理和路由轉(zhuǎn)發(fā)操作。由于網(wǎng)絡(luò)體系本身就較為復(fù)雜，因此要想建立一對一的信息傳遞，最關(guān)鍵的就是要確立規(guī)范的傳輸路徑，以有效解決流量超標(biāo)或服務(wù)質(zhì)量較低等問題[1]。傳輸層在通信鏈路建立的基礎(chǔ)上，建立端對端的信息傳輸，能最大程度上提高傳輸?shù)目煽啃浴拰又饕枪芾聿煌鳈C(jī)上不同進(jìn)程的通信內(nèi)容，打造更加完整的協(xié)調(diào)機(jī)制，從而確保用戶之間無論是建立對話還是釋放會話連接，都能最大程度地保證數(shù)據(jù)交換的及時性和規(guī)范性。表示層更加關(guān)注的是數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式，依據(jù)語法和語義評估相關(guān)內(nèi)容傳遞的科學(xué)性。此外，應(yīng)用層為應(yīng)用程序提供相應(yīng)的服務(wù)內(nèi)容。

OSI 模型每一層級都發(fā)揮相應(yīng)的功能和協(xié)議作用，以保證接口通信和數(shù)據(jù)互聯(lián)的實時性。

2 互聯(lián)網(wǎng)路由交換技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 路由交換技術(shù)的應(yīng)用能有效提升信息的完整性

將路由交換技術(shù)應(yīng)用在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系中，能有效分析相關(guān)數(shù)據(jù)，從而建構(gòu)更加匹配的信息交互通道，以保證監(jiān)控的實時性和規(guī)范性[2]。常規(guī)計算機(jī)處理工作中利用路由交換技術(shù)替代傳統(tǒng)的重置路由器探測裝置，就能打造更加科學(xué)的端口信息管理模式，提升數(shù)據(jù)監(jiān)控管理的效率，為信息完整性傳輸打造良好的平臺。與此同時，系統(tǒng)人員在訪問數(shù)據(jù)信息的過程中，在不應(yīng)用訪問探測器的情況下就能完整獲取路由器相關(guān)內(nèi)容，解決反饋信息不全等問題，為數(shù)據(jù)信息安全管理提供支持。

2.2 路由交換技術(shù)的應(yīng)用能最大程度上提高網(wǎng)絡(luò)運行的靈活性

路由交換技術(shù)支持安全過濾系統(tǒng)，啟動系統(tǒng)后就能直接過濾無意義信息，確保路由器應(yīng)用效率更高，為性能優(yōu)化和安全性提升提供保障。此外，路由交換技術(shù)還能激活性能較好的附屬任務(wù)，確保工作的穩(wěn)定性。路由交換技術(shù)中包含ASIC 模塊，能對數(shù)據(jù)予以實時性跟蹤管理，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常現(xiàn)象，就能針對具體問題落實相應(yīng)的處理方案，避免設(shè)備受到干擾出現(xiàn)大量冗余信息的情況，提升系統(tǒng)靈活性。除此之外，路由交換技術(shù)還能有效應(yīng)對內(nèi)存數(shù)據(jù)超標(biāo)的情況，建立匹配的優(yōu)化路徑并配置應(yīng)用程序，依據(jù)路由器對流量予以及時性控制，提高服務(wù)質(zhì)量。面對數(shù)據(jù)超載需要完成緩沖操作的情況，路由交換技術(shù)能對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實時性分析，完成擇優(yōu)控制，為用戶提供較好的應(yīng)用體驗[3]。

3 互聯(lián)網(wǎng)路由交換技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容

3.1 應(yīng)用交換式路由器

交換式路由器是目前應(yīng)用較為廣泛的設(shè)備，而交換機(jī)是基于地址學(xué)習(xí)、幀的轉(zhuǎn)發(fā)和環(huán)路預(yù)防等環(huán)節(jié)開展相應(yīng)工作的設(shè)備，分為靜態(tài)鏈路聚合和動態(tài)鏈路聚合兩種端口鏈路聚合模式[4]。

靜態(tài)鏈路聚合表示為：

動態(tài)鏈路聚合表示為：

在OSI 的傳輸層就能完成數(shù)據(jù)流的實時性控制，最大程度上擴(kuò)展了應(yīng)用范圍，以線速實現(xiàn)傳統(tǒng)路由器的應(yīng)用功能，以便應(yīng)用層實施相應(yīng)的服務(wù)策略。交換式路由器具有容量大、性能高、管理能力強(qiáng)的特點，并且易于完成網(wǎng)絡(luò)升級。在計算機(jī)技術(shù)全面發(fā)展的時代背景下，以太網(wǎng)傳輸速率顯著加快，整體網(wǎng)絡(luò)性能發(fā)生了翻天覆地的變化。在此基礎(chǔ)上，建立網(wǎng)絡(luò)升級模式，配合交換式路由器就能提高任務(wù)執(zhí)行的整體效能。與此同時，交換式路由器能建立線速的IP/IPX 路由機(jī)制，打造更加安全的端口級流量統(tǒng)計模式，也為應(yīng)用層服務(wù)質(zhì)量策略的實施提供保障[5]。

除此之外，交換式路由器還能最大程度地提高鏈路帶寬的實際利用率，減少網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用負(fù)擔(dān)。應(yīng)用多維空間匹配算法完成數(shù)據(jù)信息的分類，能最大化提升交換結(jié)構(gòu)互聯(lián)互通的實時性，也能有效增加路由器的實際應(yīng)用容量[6]。

3.2 活躍的IP 子網(wǎng)通模式

在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境中，一般是多種路由器協(xié)議管理，這就需要匹配活躍的IP 子網(wǎng)通，實現(xiàn)動態(tài)配置模式。因此，企業(yè)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展進(jìn)程的增速，也推動了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)關(guān)卡和外部網(wǎng)絡(luò)關(guān)卡相互配置、再分配的發(fā)展進(jìn)程。借助路由交換技術(shù)能利用更加和諧的IP 子網(wǎng)通模式維持網(wǎng)絡(luò)資源配置的均衡性，提升數(shù)據(jù)應(yīng)用質(zhì)量，借助活躍的網(wǎng)通應(yīng)用模式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息控制和交互管理的最優(yōu)化目標(biāo)[7]。

3.3 路由器與交換機(jī)配置

隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)用戶大幅增加，產(chǎn)生的互聯(lián)網(wǎng)信息流量也呈現(xiàn)出爆發(fā)態(tài)勢。從過濾網(wǎng)絡(luò)流量的角度對技術(shù)模式予以分析可知，路由器主要承擔(dān)的任務(wù)就是交換機(jī)和網(wǎng)橋，其物理層工作方式和網(wǎng)橋交換機(jī)存在明顯差異?；诖?，在實際運行過程中要對路由器軟件協(xié)議予以升級處理，以便更好地規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)資源和應(yīng)用平臺，減少資源浪費的問題，確保網(wǎng)絡(luò)管理、流量運輸?shù)裙ぷ鞫寄茼樌鋵?。?yīng)用路由交換技術(shù)，實現(xiàn)路由器和交換機(jī)的協(xié)調(diào)配置，滿足IP 協(xié)議的具體規(guī)范要求。將網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個子網(wǎng)，并且針對具備特定IP 地址的網(wǎng)絡(luò)流量予以標(biāo)記，當(dāng)其經(jīng)過路由器后，路由器就會接收到數(shù)據(jù)包，并且對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中的數(shù)值校驗分析，能及時完成新的物理地址的寫入[8]。

4 互聯(lián)網(wǎng)路由交換技術(shù)的發(fā)展前景

在計算機(jī)技術(shù)全面發(fā)展的基礎(chǔ)上，互聯(lián)網(wǎng)路由交換技術(shù)也將實現(xiàn)多元發(fā)展。其中，特快交換（Cisco Express Forwarding，簡稱CEF）具有一定的研究價值。CEF 是高級的3 層交換技術(shù)，不僅性能較好，而且技術(shù)的伸縮性較強(qiáng)。針對OSI 系統(tǒng)第三層IP 骨干網(wǎng)交換內(nèi)容完成的設(shè)計模式，能在優(yōu)化轉(zhuǎn)發(fā)路由查找機(jī)制的同時，按照集中式或分布式的應(yīng)用要求完成相應(yīng)工作，確保路由交換合理且規(guī)范。此外，CEF 還能定義轉(zhuǎn)發(fā)信息庫和鄰接表等內(nèi)容，共建更加完整的路由交換技術(shù)體系，如圖2 所示。

圖2 路由交換體系

轉(zhuǎn)發(fā)信息庫其本身就是依靠路由器決定目標(biāo)交換的查找表。在信息庫中，相關(guān)條目和IP 路由表條目能形成一一對應(yīng)的關(guān)系，并且配合路由信息建立完整的鏡像模式，減少緩存中的冗余數(shù)據(jù)。一旦網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或路由信息出現(xiàn)異常變動，則轉(zhuǎn)發(fā)信息庫中的關(guān)鍵信息也會隨之更改[9]。

鄰接表能依據(jù)相應(yīng)的目的完成負(fù)載平衡處理，保證配置的合理性。對給定的IP 數(shù)據(jù)信息進(jìn)行鄰接路徑的分析，然后依據(jù)目的IP 地址完成路徑的優(yōu)選，在確保負(fù)載平衡的同時保證IP 內(nèi)信息能依次到達(dá)。也就是說，在啟動CEF 的過程中，就按照目的地配置的負(fù)載平衡完成了默認(rèn)模式。利用鄰接表提供的數(shù)據(jù)包，保證MAC 層重寫信息的規(guī)范性。對發(fā)現(xiàn)的所有鄰接關(guān)系都寫入鄰接表，生成鄰接條目后，按照節(jié)點預(yù)先計算下一個鏈路層頭標(biāo)信息，保證信息存儲的合理性和規(guī)范性[10]。

綜上所述，互聯(lián)網(wǎng)路由器交換技術(shù)正朝著多元化方向發(fā)展。在網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)技術(shù)全面優(yōu)化的背景下，凸顯技術(shù)的多樣性，能在滿足運行速度和靈活性的基礎(chǔ)上貼合用戶的實際需求，為提升用戶體驗提供保障，大大提高網(wǎng)絡(luò)信息安全水平，也為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。