计算机网络基础之互联网的互联设备讲解温故：知新：拓展：路由器协议

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我是靠谱客的博主称心小懒虫，最近开发中收集的这篇文章主要介绍计算机网络基础之互联网的互联设备讲解温故：知新：拓展：路由器协议，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

温故：

昨天咱们主要了解了互联网的一些知识，比如如何使两个网络进行互联？互联的时候是否需要一些设备来做处理？网络的互联又可以分为几种形式呢？这些内容我昨天都已经讲过了，关于第一个小问题的答案是需要使用互联设备进行协议转换，需要的设备有集线器、中继器、交换机、网桥、交换机、路由器。集线器和中继器是应用于物理层，交换机和网桥工作在数据链路层，至于路由器当然就是工作在网络层了。对了，还有一个网关没有说，网关主要是应用于高层，这里所说的高层指的是OSI的上三层，但是大多数时候网关都似乎应用在应用层。

关于前面的内容，链接如下：计算机网络基础之互联网

知新：

今天咱们抽出点时间讲讲上面提到的这几个互联设备，讲完之后，咱们对互联网的知识做一个总结。

物理层互联设备

先说说中继器，这个东西大家应该不陌生，我在之前的文章《计算机网络基础之传输介质》中提到过一嘴，当时说的是微波的传输距离不够且不能反射地面，需要利用地球同步卫星作为中继站来转发微波信号，这里说的中继器是一样的。它的主要功能就是对信号进行复制和放大，之所以需要放大功能，是因为信号在远距离传输的额过程中会出现衰弱，所以就需要中继器通过放大信号来抵消中间的消耗。一般来说中继器都是只有一个输入端口和一个输出端口。

然后咱们再聊聊集线器，关于集线器咱们在之前的文章里面真的没少提过，说到底，这个家伙也算是中继器的一种呢。它和上面讲得中继器的功能是一样的，不过在外形上却是比前者多了好多个端口。这里有一点一定要注意使用集线器和中继器互联的两个网络一定是同类型的网络，比如以太网和以太网的互联。还有一点也是咱们之前反复提到过的，集线器是一个共享设备，假如网络中的集线器有10个端口，那么即便网络带宽的100Mb/s，最终分到每个结点的带宽也只有十分之一。这是因为当集线器收到信息是，会将信息发往所有的端口，即集线器上的所有端口都能收到这一信息。

数据链路层互联设备

关于数据链路层，咱们先来说说网桥，这个东西和交换机类似，它呢是一种存储转发设备，网桥的每一个端口都连着一个局域网网段（隔离网段），因此它可以将一个大型的局域网分割成两部分互相连接，尽可能的减少数据发送时候的冲突。它是如何工作的呢？我大致讲一下希望大家能听懂。它是通过内部存储的MAC地址和端口映射表来工作的。大家脑海中出现一副画面，画面的正中央是一个网桥，网桥的的左边连接的是端口1以及和端口1形成映射的两台计算机的MAC1和MAC2;网桥的的右边连接的是端口2以及和端口2形成映射的两台计算机的MAC3和MAC4;此时如果位于网桥右边的计算机MAC4想要与位于网桥左边的MAC1通信，网桥就会通过MAC与端口的映射表发现两个站点不在同一个局域网，于是网桥就会把MAC4的数据发往MAC1.还有一种情况，如果是MAC4想要与MAC3通话呢？网桥收到消息后就会将其丢弃，任数据自行在局域网内部传输即可。

简单说说交换机，其实它就是一个多端口的网桥，网桥只有一对端口，而它有很多对，就意味着能划分出更多的网段。而且因为交换机的端口能够提供单独的带宽，所以速度也就高于网桥，因此慢慢的交换机就把网桥取代了。

网络层互联设备

关于路由器的相关知识我在前面的讲解中已经不止一次提到了，路由器嘛，它的作用就是负责把数据分组通过互联网沿着一条经过路由选择出来的最优路径发给目的端。路由器是连接两个或多个网络的硬件设备，在网络间起网关的作用，是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备。它能够理解不同的协议，例如某个局域网使用的以太网协议，因特网使用的TCP/IP协议。这样，路由器可以分析各种不同类型网络传来的数据包的目的地址，把非TCP/IP网络的地址转换成TCP/IP地址，或者反之；再根据选定的路由算法把各数据包按最佳路线传送到指定位置。所以路由器可以把非TCP/ IP网络连接到因特网上。

链接如下：路由器的相关知识

高层互联设备

中继器、网桥和路由器等都是属于通信子网范畴的网间互联设备，它们与应用系统无关。而在实际的网络应用中并不都是基于同一个协议一- -TCP/IP, 而许多应用系统是基于专用网络协议的。当在使用不同协议的系统之间进行通信时，例如在X 400协议的电子邮件应用系统与使用SMTP协议的系统之间传送邮件时，就必须进行协议转换。网关就是为了解决这类问题而设计的。

网关又称协议转换器，它工作在传输层以上各层，即传输层到应用层。网关支持不同协议之间的转换，在高层实现应用系统级的网络互联，通常由软件来实现。它能使处于通信网上采用不同高层协议的主机仍然互相合作，完成各种分布式应用。可以说，网关是互联网络中操作在OSI/RM网络层之上的具有协议转换功能的设施。之所以称为“设施”，是因为协议转换器不一定是一台设备，有可能在一台主机中实现协议转换器的功能。在使用不同的通信协议、数据格式或语言甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。网关可以用于广域网-广域网、局域网-广域网、主机-局域网的互联。

需要说明的是，当配置TCP/IP协议时，在“Internet协议( TCP/IP )属性”对话框中的“默认网关”中的网关( Gateway )和互联设备中讨论的“网关”不是同一一个意义，本篇文章中的“网关”均指TCP/IP协议下的网关，就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机。网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址。具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器、代理服务器，此时这些服务器相当于一台路由器。

拓展：路由器协议

常见的路由协议可以分为两种类型
一、内部网关协议
内部网关协议(IGP：Interior Gateway Protocol)，适用于单个ISP的统一路由协议的运行，一般由一个ISP运营的网络位于一个AS（自治系统）内，有统一的AS number（自治系统号），用来处理内部路由。

RIP、IGRP（Cisco私有协议）、EIGRP（Cisco私有协议）、OSPF、IS-IS等都是内部网关协议。

1、RIP（Routing Information Protocol）：路由信息协议。
是一种比较简单的内部网关协议，主要用于规模较小的网络，比如校园网以及结构较简单的地区性网络。对于更为复杂的环境和大型网络，一般不使用RIP。
RIP是一种基于距离矢量（Distance-Vector）算法的协议，它通过UDP报文进行路由信息的交换，使用的端口号为520。其使用跳数来衡量到达目的地址的距离，为了限制收敛时间，RIP规定度量值（该值等于从本网络到达目的网络间的路由器数量）为0到15之间的整数，大于等于16的跳数将会定义为网络或主机不可达，因此RIP不适合大型网络。
RIP有两个版本：RIP V1（有类别路由协议）和RIP V2（无分类路由协议）。

2、IGRP（Interior Gateway Routing Protool）：内部网关路由协议。
属于Cisco的私有协议，最大跳数默认为100，现已被Cisco独立开发的EIGRP协议取代。

3、OSPF（Open Shortest Path First）：开放式最短路径优先协议。
属于链路状态路由协议，OSPF提出了“区域（area）”的概念，每个区域中所有路由器维护着一个相同的链路状态数据库（LSDB），其使用链路状态数据库，通过最短生成树算法（SPF算法）计算得到路由表，因此其收敛速度较快。目前OSPF协议在各种网络中广泛部署，目前针对IPv4协议使用的是OSPF Version 2（RFC2328）；针对IPv6协议使用OSPF Version 3（RFC2740）。

4、IS-IS（Intermediate System-to-Intermediate System）：中间系统到中间系统路由协议。
属于链路状态路由协议。与OSPF协议相似，其使用最短路径优先SPF（Shortest Path First）算法进行路由计算。

二、域间路由协议
BGP(Border Gateway Protocol)：边界网关协议。
为了维护各个ISP的独立利益，标准化组织制定了ISP间的路由协议BGP，其用来处理各ISP之间的路由传递。
与内部网关协议不同的是，其不在于发现和计算路由，而在于控制路由的传播和选择最佳路由。