網絡硬體學習筆記:路由器 (Router) 與其運作概念

更新於 發佈於 閱讀時間約 4 分鐘

前言:

老實說我沒什麼機會碰到硬體的東西,但又很想認識認識知道知道,所以網上看看、書上翻翻,然後寫寫紀錄紀錄,對於學習這件事情,我總是先求認識、再求熟悉、然後專精,這邊就是我寫筆記的地方,也是大家幫我糾錯的地方。


什麼是 路由器(Router)

一句話概括

『路由器(Router)是一種網絡設備,用於在不同網絡之間根據IP地址轉發數據包,並選擇最佳路徑以實現高效的數據傳輸。』


如果說Switch的工作是負責建立設備與設備之間網絡的話,那Router就是負責決定資料封包的傳輸路徑了。

Router的特色就是﹝判斷封包傳送的最佳路徑﹞,並將封包送到指定的目的地。


這邊我會覺得拿 橋接器(Bridge)集線器(Hub) 一起來說明,會更加明確路由器(Router)的主要用途

集線器(Hub):
屬於L1的設備,主要用於實體層的簡單網絡設備,它會將多個網絡設備連接在一起,然後將接收到的數據廣播到所有端口,無論目的地是哪一個設備。

橋接器(Bridge):
屬於L2的設備,主要用於鏈路層,一樣是將多個網絡設備連接在一起,不同的是,它根據MAC位址來轉發數據,只將數據發送到指定的目的地所在主機,可以減少廣播流量,提升網絡效率。這邊開始有訊框(Feame)的概念。

路由器(Router):
本篇的主角,屬於L3的設備,主要用於網路層,上面兩個設備都是連接相同網段的設備,路由器可以連接不同網段的設備,它是根據IP位址並選擇最佳路徑來轉發封包,可以實現跨網段的數據傳輸,支持更複雜的網絡結構和更高效的數據交換。
這邊開始有封包(Packet)的概念。

Router 運作流程:

自製筆記

自製筆記

封包(packet)中含有很多階層會包含的Data(資料來源、傳輸內容、內容大小、目的地位址...等等資訊),

Router會負責來讀取這些階層的封包訊息,以利判斷資料傳輸的優先順序,並且找到合適的最佳路徑,然後再將封包傳送到指定的IP address。

既然Router會轉送封包,那勢必就要有紀錄IP位址的表單,想當然爾,Router確實內建了一份類似像Bridge一樣的MAC Table,也就是所謂的「Router Table」了。

raw-image

IP Destination:封包接收端的IP

Subnet Mask:子網路遮罩

Gateway:下一跳就是與封包接收端相鄰的Router Interface

Interface:Router出接口

Metric:計算封包由發送端至接收端,需要經過幾顆Router (計算封包傳輸最佳路徑)
數值越小越好。


一般路由表的建立方式有兩種:

固定路由表(Fixed Routing Table):

固定路由表必須由管理者手動建立,好處就是處理速度快,不需要等待學習的時間,

但缺點就很明顯了,網路拓撲若有什麼改變,管理者就必須要手動去更新這份表格,

這樣反而耗費人力,且長期以往難以維護。

※ 固定路由表使用上太過簡單,因此也較缺少彈性而不能立即反應網路上的各種情況,通常都是使用在幾乎不會有所變動的環境上,使用的目的都是為了減少網路的流量。


動態路由表 (Dynamic Routing Table):

一般都使用動態路徑選擇演算法(Dynamic routing algorithms) ,會隨時依照網路的最新狀況建構Router Table。

Table的內容也會隨著網絡的狀況而動態變更並且在需要的時候,自動計算封包傳輸的最佳路徑。

※ 動態路由表雖然使用上很有彈性,也能夠反應各種狀況,但為了能做到動態更新的功能,因此系統需要常常去做學習的動作,這樣的過程也會占用到網路頻寬的。

參考資料:

a. 前瞻智慧網路訓練(1):%20校園網路先備知能-網路基礎、Switch

b. 原理與實務-2.pdf路由協定基礎知識入門 詳解路由特性與分類

c. 正確選用內部路由協定 Link-State演算法簡介路由表

筆記更新補充:

2024.07.09 第一次更新

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