網絡硬體學習筆記：路由器 (Router) 與其運作概念

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）和 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：

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。

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