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基于路由器的网络技术 毕业论文基于路由器网络技术乐山职业技术学院毕业论文作 者 姓 名： XX 专业、班级： 移动通信13-1 学 号： XX 指 导 教 师： XX 完 成 日 期： 2015.12.07 乐山职业技术学院毕业论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的毕业论文，是本人在指导教师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。毕业论文作者签名： 指导教师签名：日期： 日期乐山职业技术学院毕业论文版权使用授权书本论文作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定，在校学习期间论文工作的知识产权属于乐山职业技术学院，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，乐山职业技术学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本论文。(保密的论文在解密后遵守此规定)毕业论文作者签名： 指导教师签名：日期： 日期乐山职业技术学院毕业论文摘 要路由器（router）工作在TCP/IP模型第三层（网络层），是一种连接多个网络或网段的网络设备，它可以阻隔非法的访问，也可以选择数据传输的最佳路径，再按前后顺序发送信号。路由器设备由输入端口、输出端口、交换开关、路由处理器等，进行的主要构成。路由器的两大典型功能是数据通道功能和控制功能。更加通俗地说，路由器就是用来扩展和延伸网络的设备，将有线的宽带接入路由器后，路由器就可以发射无线信号，分享给手机、电脑等终端使用。现在正处于“第五代”路由器技术的时代，技术的关键是在IP转发和业务流程处理上采用了可编程的、专为IP网络设计的网络处理器技术。第五代路由器技术的出现极大地满足了当前极大地承载需求，也更大地满足了人们工作和生活中的网络需求。 在整个互联网领域中，路由器技术始终处于核心地位，路由器也在不断地更新换代升级。下面就从路由器的功能和概念方面着手，对基于路由器的网络技术进行一个详细的介绍。关键词：第五代；网络需求；传输 I Router network technologyRouter (router) in TCP/IP model of third layers (network layer), is a kind of network equipment to connect multiple network or subnet, it can block the illegal access, can also choose the best path for data transmission, according to the sequence of transmitted signal. Router devices are mainly composed of input ports, output ports, switching switches, and routers. Two typical features of the router are data access and control functions. More popular to say that the router is used to expand and extend the network of equipment, cable broadband access router, the router can transmit wireless signals to the mobile phone, computer and other terminal.Now in the era of the fifth generation router technology, the key technology is to use the IP network processor technology which can be programmed and designed for IP network. The emergence of the fifth generation of router technology has greatly met the needs of the current great load, but also to meet the needs of peoples work and life.In the field of the whole Internet, the router technology is always at the core, the router is constantly updating and upgrading. From the following aspects of the function and concept of the router, the router based network technology to carry out a detailed introduction.Key Words：Fifth generation; network needs; transmission III 目 录摘 要I引 言11 路由器的简介21.1 路由器的工作21.2 发展21.3 路由表22 路由器的基本构成部分32.1 CPU32.2 接口32.3 内存33 路由器的主要技术43.1 IPv6技术43.2 VPN53.3 ASIC技术53.4 多播技术54 路由器的工作原理64.1 路由器的工作原理65 路由器的分类75.1 功能上划分75.2 性能上划分75.3 结构上划分76 路由器网络技术的未来86.1 更好的服务质量86.2 更快的网络速度86.3 更加智能化8结 论9参 考 文 献10致 谢11乐山职业技术学院毕业论文引 言此次论文的主题为“基于路由器的网络技术”，这次研究的重点主要是对路由器的基本功能、路由器的网络技术进行分析探讨。了解现有的路由器的技术支持，以及未来路由器网络技术的发展。同时了解路由器的发展对于社会所产生的利与弊，了解广大人民群众对于路由器的看法。选题的范围：路由器的简介、路由器的基本构成、路由器的工作原理、路由器的主要技术分析、路由器的分类、路由器的影响。这次论文主要参考了书籍文献路由器原理与技术、基于路由器网络技术、路由器网络技术论文、湖南职业技术学院等。这些文献对于路由器的描写都很详细，都是深入了解了路由器的技术。在对于路由器的网络技术上有着深刻独到的认知，也对路由器的发展历史及路由器的种类描述透彻。也大胆设想了未来路由器的发展格局和先进网络路由技术在世界上所起到的作用。主要解决的问题是了解路由器网络技术发展的历程，以及对现在路由器的网络技术的分析，和对未来网络技术的预测和期望。同时对于路由器的基本功能、构成、分类等，也要做出详细清楚的说明。1 路由器的简介1.1 路由器的工作路由器（router），是连接英特网中多个网络或网段的设备，它根据信道的情况自动选择最佳的路径来发送信号。1977年，国际标准化组织IOS制订了基本参考模型OSI，它将网络通信功能分成了七层，分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。同时TCP/IP协议分为数据链路层、网络层、传输层、应用层。只有对等层才能互相通信，路由器就工作在TCP/IP协议的网络层。路由器的主要工作就是连通不同的网络、选择信息传送的线路。现在路由器作为IP网络的核心设备已经得到空前广泛的应用。带宽和网络规模的扩大推动着路由器性能、容量方面的提升。随着IP行业和网络迅速的发展，在以后产品的工作能力和性能在以后将起到越来越重要的作用。1.2 发展现在一共有六代路由器，而我们正处于第五代路由器的时代。第一代路由器是单总线单CPU结构路由器，集中转发总线交换。第二代路由器是单总线总从CPU结构路由器，集中分布转发，接口模块化总线交换。第三代路由器是单总线对称式多CPU结构路由器，分布转发，总线交换。第四代是多总线多CPU结构路由器，ASIC分布转发，网络交换。第五代是共享内存式结构路由器，网络处理器分布转发，网络交换。第六代是交叉开关体系结构路；由器和基于机群系统的路由器。1.3 路由表路由器具有网络互联、数据处理、网络管理的作用。路由器中储存着一个路由表RIB，它是一个电子表格或类数据库，路由表存储着指向特定网络地址的路径，路由表中含有网络拓扑信息，分为静态路由表和动态路由表。路由器通常依靠所建立及维护的路由表来决定如何转发，路由器的能力也体现在路由表所能容纳的路由表项数量。2 路由器的基本构成部分2.1 CPU中央处理器，路由器的核心。执行操作系统的功能，检测路由器性能的重要指标，系统初始化，路由计算和路由选择，负责交换路由信息，实现路由协议。CPU性能并不完全表示路由器的性能。 2.2 接口AUI接口：用于和同轴电缆连接的接口。RJ-45接口：双绞线以太网端口，用于以太网网卡、路由器以太网接口等。串型接口：用于和光猫的连接。AUX接口（异步端口）：用于拨号连接、远程控制，还可用于光猫连接。SC：光纤端口，用于和光纤的连接。CONSOLE接口：可以用于直接连接计算机。2.3 内存ROM(只读储存器)：保存路由器的启动软件和重要数据，检测路由器硬件，断电或重启后数据不会丢失。RAM(随机储存器)：保存IOS路由表和路由器ARP缓存，日志项目和代码等临时信息，断电或重启后数据会被清除。FLASH(闪存)：保存IOS软件，维持路由器的正常工作，是可读可写的存储器，存放着当前使用的IOS表，断电或重启后仍能保存数据。NVRAM(非易失性RAM)：保存IOS在路由器启动时的配置数据，内存较小，但速度快成本高，是可读可写的存储器，断电或重启后仍能保存数据。3 路由器的主要技术3.1 IPv6技术IPv6路由表中的项目：-路由的生存期-发送与该地址前缀匹配的数据包经过的接口-转发或下一个跃点地址-规定是否发布路由-地址前缀-路由类型-规定路由如何过期-带有相同前缀的用于在多个路由之间选择的首选值 IP协议是网络通信的基础，目前应用广泛的IPv4技术已经不能满足和适应网络的发展，从而出现了新版的IPv6技术。IPv6应用于所有的通信设备，其128比特地址方案，为将来数十年提供了足够的IP地址。它的多等级层次有助于路由聚合，提供了路由的效率和可扩展性。IPv6包头比IPv4包头更有效率，数据字段更少，提供了更多的灵活性。IPv6所拥有的地址容量是IPv4的约8x1028倍，但IPv6同样会造成大量的IP地址浪费。同时简化了报文头部格式，提高了吞吐量加快了报文的转发，也提高了安全性能，并且支持更多的服务类型。IPv6路由技术原理是，最长的地址匹配原则，选择最佳路由还允许地址过滤、聚合、注射操作。它进一步互联网的结构和性能，能更加满足现代社会的需要。IPv6是实现三网融合的纽带，其巨大的地址空间以及储存优势，使其成为下一代网络的基础，它规定了网络运行的基本规则，地位至关重要。IPv6地址分类：-由IEEE EUI-64规范自动生成-设备随机生成-手工配置单播地址、组播地址、任播地址社会态度：IPv4的发源地是美国，在欧美国家应用广泛，其技术相当成熟也是技术的核心。随着IPv6技术越来越发展，其受重视程度也更高，最早是在欧洲亚洲等国家倍受青睐。中国推行在2005年底建设覆盖全国的IPv6网络，2010年建成全球最大规模下一代宽屏网络的目标。3.2 VPNVPN一般指虚拟专用网络，其功能是在公用网络上建立私人专用网络，进行通讯加密。具有安全性、可靠性、可管理型的优点。一般情况下，VPN网关采取双网卡结构，外网卡公网IP接入网络。按服务类型分类VPN分为：远程访问虚拟网（Access VPN）：这是通过公网远程访问到电脑客户端的VPN方式，远程用户一般是计算机不是网络。远程接入可以是拨号方式接入也可以是专线方式接入。内联网虚拟网（Intranet VPN）：这是网关到网关，也就是企业内部之间的网络架构连接，是一种对等方式连接组成的VPN。外联网虚拟网（Extranet VPN）：这是公司到公司之间的资源连接，使不同的企业通过公网来构建虚拟网络。是一种不对等的方式连接起来所组成的VPN。路由器式VPN部署较为容易，只要在路由器上添加VPN服务就可以了。其中路由器支持VPN就是利用路由器实现VPN的基本配置。路由器挂VPN就是在路由器里把VPN的账号、密码还有IP设定好。3.3 ASIC技术可编程ASIC技术的出现，它将一些对性能要求高的网络模块或者是需要升级的网络模块放在可以编程的网络层，加大了网络的灵活性和安全性。ASIC技术的成本比较低，也在路由器中得到了更加广泛的运用。其中多数采用在ASIC芯片内嵌入专门处理通信协议的CPU，通过改写微码，使ASIC具有处理不同协议的功能。3.4 多播技术IP多播技术，是允许同一个数据发送给多个用户的技术。使用多播路由协议，路由器可以建立起从多播源节点到所有目的节点的多播路由表，从而实现子网间转发多播数据包。两大类多播路由协议：稀疏模式、密集模式。通常如果组员数目比例小的，组员分布比较广泛的建议采用稀疏模式。多播路由协议有下面几种。DVMRP：距离向量多播路由协议。CBT：基于核的树。PTM：协议无关的多播。MOSPF：多播OSPF。4 路由器的工作原理4.1 路由器的工作原理当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，可以用完全不同的数据分组和介质访问方式连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息。路由器的工作原理如下：（1）工作站A将工作站B的地址12.0.0.5连同数据信息以数据帧的形式发送给路由器1.（2）路由器1收到工作站A的数据帧后，先从报头中取出地址12.0.0.5，并根据路径表计算出发往工作站B的最佳路径：R1R2R5B，并将数据帧发往路由器2。（3）路由器2重复路由器1的工作，并将数据帧转发给路由器5。（4）路由器5同样取出目的地址，发现12.0.0.5就在该路由器所连接的网段上，于是该数据帧直接交给工作站B。（5）工作站B收到工作站A的数据帧，一次通信过程宣告结束。根据TCP/IP协议，路由器的数据包转发具体过程是：网络接口接收数据包，把经编码调制后的数据信号还原为数据。根据网络物理接口，路由器调用相应的链路层模块，处理此数据包的链路协议报头。在链路层完成对数据帧的完整性验证，路由器开始处理数据帧的IP层。这个过程是是路由器功能的重要一步。根据数据帧IP包头的目的的IP地址，路由器在路由表中查找下一跳IP地址，IP数据包头的TTL域开始减数。根据所查到的下一跳IP地址，将IP数据包送往相应的输出链路层，封装上链路层包头，最后经输出网络物理接口发送出去。中低档路由器的体系结构：多个交换端口通过数据总线与共享内存、CPU相连。共享内存完成交换数据的存储转发功能，其中缓存用于存储最近发送的数据，而系统缓存用于存储没有及时交换的数据包。CPU为交换数据包选择路径，具体选路的依据是路由表和快速缓存。快速缓存是路由表中使用频率很高的路由条目。5 路由器的分类5.1 功能上划分骨干级路由器：是实现企业级网络的互联的设备，它的数据吞吐量比较大，非常重要。骨干级路由器具有高可靠性高速度的特点。企业级路由器：连接许多终端系统，连接对象多但系统相对简单，并且数据流量比较小这类路由器以最简便的方法尽可能多的实行端点互联，支持不同的服务质量。接入级路由器：主要用于家庭或者是小型的企业群体。5.2 性能上划分高档路由器：路由器吞吐量大于40Gbps。中档路由器：路由器吞吐量在25Gbps-40Gbps之间。低档路由器：路由器吞吐量低于25Gbps。5.3 结构上划分模块化路由器：可以灵活简便地配置路由器，以适应各种业务需要。非模块化路由器：只提供固定的端口。6 路由器网络技术的未来6.1 更好的服务质量路由器的发展本就是为了满足数据流量的大规模使用，当然其根本目的就是为了满足人们工作及生活中的上网需求。当前各国都在力行以提高服务质量，提供更加完善的服务，作为整个网络技术研究的根本。为了灵活应对多样化的业务环境，新一代路由器需要支持全面的IP业务能力并进行优化设计，包括完善的路由、MPLS、VPN、组播、语音、安全、QOS、IPv6、宽带接入等，各种业务流程融合其间。同时，为满足集成一体化组网的需求，路由器还需要融合防火墙、入侵防御、VPN网关、语音网关、宽带接入、以太网交换机、无线网关等设备的功能。6.2 更快的网络速度传统意义上，路由器通常被认为是网络速度的瓶颈。在局域网速度早已达到上百兆时，路由器的处理速度至多只到几十兆比特率。现在已经出现了千兆交换路由器（GSR）和太位交换路由器（TSR），这些路由器的光口速度已经达到10Gbps，这种高性能的路由器无疑将是未来的发展趋势。数据交换带宽会越来越大，由于端口的数据流量达到千兆级，因此系统需要更大的带宽来支持各个端口间的数据交换。数据的处理能力也会越来越强，以达到每秒百万包级的转发能力，每千兆带宽需要1Mbps的处理和转发能力。6.3 更加智能化随着网络的发展，网络流量的增长，网络规模日益壮大，以及对网络服务质量的要求越来越高，路由器上的网络管理系统变得日益重要，网络连接已成为日常工作，生活中不可缺的部分。所以推行更加智能化的网络路由技术是现在社会的需要，也是路由网络工作研究者的奋斗目标。新一代路由器需要更加智能化，具备更加灵活的业务感知和处理能力，如：业务部署的灵活性、业务感知的灵活性等。随着网络不断向行业、企业甚至家庭环境延伸，需要路由器考虑更多的人性化设计，屏蔽掉复杂的技术细节，使路由器真正平民化。在未来各种家电及电子设备都会接入互联网，这离不开路由技术。路由器不仅仅提供网络接入，更要承担网络防火墙的角色、电子设备控制管理的角色、家庭智能管家的角色。未来路由器的智能化技术大有可为。结 论在现在的社会，无论是在工作还是在生活中，我们已经离不开互联网，而在其中最为重要的路由器网络技术也有着至关重要的作用。路由器的网络技术有：可编程的ASIC技术、VPN技术、IPv6技术、多播技术、总线技术等，这些为路由器提供的技术，无疑是路由器网络技术的关键，这些技术的发展更新才是路由器换代的决定性因素