网络路由技术和协议_ManageEngine IT运维服务的技术博客_51CTO博客

网络路由是网络通信的重要组成部分。路由可帮助您的网络组件从可用选项中选择最佳网络路径。这使得网络通信高效可靠。启用此功能的硬件组件称为路由器。监控和管理路由器是网络管理员日常工作中不可或缺的一部分。由于路由器可以决定网络连接和可用性的成败，因此了解路由器和路由技术的工作原理非常重要。本文我们将深入了解以下内容的详细信息：

• 路由器、路由和网络通信
• 支持网络通信的技术和协议
• 路由器和路由协议，以及您应该关注的原因
• OpManager如何帮助您无缝管理网络路由器

路由器、路由和网络通信

网络依赖于执行两个重要网络功能的有线和无线路由器。它们管理网络流量并允许多个设备使用相同的互联网连接。路由器还将不同的数据包交换网络连接到其子网。

网络路由如何工作

路由器在称为“路由表”的内置数据库中维护所有可用网络路径的日志。此表需要不断更新，以确保记录的路径根据网络中的实时路径完整。

每次路由器收到网络数据包时，它都会检查数据包标头以获取有关数据包去向的详细信息。根据此信息，路由器检查其路由表，并以最有效的网络路由转发数据包。这样，数据包从一个路由器遍历到另一个路由器，直到到达其目标网络并最终到达目标设备。

例如，在下面的网络中，与路线 1，3，5 相比，路线 2，4 可能看起来最短且效率更高。但是，此路由可能会遇到低带宽和网络连接问题。这是网络路由协议介入并计算最佳路由（即路由 135）并将网络数据包转发到网络 1 的地方。然后将其转发到网络 3，依此类推。

路由器与其他网络通信推动因素

在我们深入研究路由协议的细节之前，让我们快速了解路由器与类似的网络组件（交换机和调制解调器）相比的不同数据包管理功能。

• 路由器与交换机：路由器和交换机都处理网络中的数据包。交换机通过处理和转发同一子网内设备之间的 IP 数据包来实现通信，而路由器则管理多个 LAN 和 WAN 网络之间的数据包。

此外，核心路由器充当网络通信的核心。它们处理大量数据包，并启用连接的网络之间的转发。它们不与外部世界（例如互联网）进行通信。

• 路由器与调制解调器：许多网络使用网络硬件，路由器和调制解调器设计成一个组件。虽然它们通常共存并启用与不同网络设备的互联网连接，但路由器和调制解调器执行不同的功能。路由器负责将信号分发到多个网络设备。调制解调器，将来自互联网的信号转换为可由网络设备处理的数字信号。

例如，使用路由器，LAN中的多个设备可以同时访问互联网。使用调制解调器，一次只能有一个设备连接到互联网。

这就是边缘路由器发挥重要作用的地方，因为它们支持外部互联网和核心路由器之间的通信。

支持网络通信的技术和协议

根据路由信息交换技术所遵循的路由协议，它们分为以下三个主要类别：

• 远程矢量路由 （DVR） 和链路状态路由 （LSR）：这两种动态路由算法都基于路由器与其邻居之间的路由信息交换。DVR使用Bellman-Ford算法使用来自邻居的信息更新其路由表，而LSR依赖于Dijikstra的算法并将信息泛洪到网络中的所有其他路由器。在这些算法中创建和共享的路由表包括邻居、拓扑和路由计算表。
• 内部网关协议 （IGP） 和外部网关协议 （EGP）：在 IGP 中，自治网络环境中的路由器在组成子网中的路由器内交换路由信息。EGP 帮助来自不同自治网络（即具有不同控制中心的网络）的路由器在自身内部交换路由信息。但是，EGP 在网络中不太常见，因为它仅在设备需要从其默认网络进行通信的情况下使用。
• 有类别和无类别路由：在有类别路由中，网络路由器不会将子网掩码定义为其路由更新的一部分。虽然在路由故障检测方面它是更简单的路由技术，但由于需要频繁的路由更新，它会占用大量带宽。这使得有类路由成为一种过时的方法，大多数网络管理员已在其网络中替换了这种方法。另一方面，无类路由技术将可变长度子网掩码添加到其路由更新中。与有类路由相比，这需要较少的路由更新，并且消耗的带宽明显更少。

下面介绍了组织根据其网络要求部署的五种常见路由协议：

• 路由信息协议 （RIP）
• 开放最短路径优先 （OSPF）
• 外部网关协议 （EGP）
• 边界网关协议 （BGP）
• 中间系统到中间系统 （IS-IS）

路由信息协议 （RIP）

RIP 是最早的路由协议之一，广泛用于依赖 DVR 的域内网络。网络管理员根据其网络要求部署两个版本的 RIP–RIPv1 和 RIPv2。

• RIPv1：它是一种基于跃点计数路由网络通信的类路由协议。它测量从当前路由器到目标网络的 IP 数据包的跃点计数。比较所有可用路径的跃点计数，RIPv1 选择要转发的数据包的最佳路由。在这里，路由器通过将其数据广播到网络中的所有路由器来更新其路由表。
• RIPv2：与 RIPv1 相比，它是一种无类别路由协议，可提供高级功能，例如增强的安全性。在此协议中，路由器通过多播其数据来更新其路由表。

虽然 RIPv1 和 RIPv2 可以跨 WAN 和 LAN 使用，但它们有限的功能给网络管理员带来了可扩展性挑战。例如，RIPv2 可以支持 15 跳或更少的路由器旅程。为了克服这一困难并增强路由可扩展性和通信，思科路由器提出了下面提到的另外两种协议。

• 内部网关路由协议 （IGRP）：这是一种在 RIP 基础上工作的分类路由协议。默认情况下，IGRP 最多处理 100 个跃点计数。它还可以配置为最多工作 255 个跃点计数。虽然它可以自动更新路由信息，但它表现出缓慢的数据收敛和更高的带宽消耗。
• 增强型内部网关路由协议 （EIGRP）：这是一种在 RIP 基础上工作的类路由协议。与 RIP 和 IGRP 相比，它通过提供更快的数据收敛来提高效率。

开放最短路径优先 （OSPF）

OSPF 是自治网络中常用的无类别链路状态路由协议。它通过选择并通过最短网络路径转发 IP 数据包以到达数据包的目的地来运行。OSPF 首先使用网络中其他路由器的链路状态通告信息在网络拓扑上构建多个数据库来实现此目的。这些广告提供了网络路径、距离和资源消耗的详细说明。此信息可帮助 OSPF 识别 IP 数据包的最短路径，并将 IP 数据包转发到其目标。OSPF 还提供各种身份验证功能，以增强数据安全性，这使得 OSPF 成为大型企业网络中广泛使用的路由协议。

外部网关协议 （EGP）

EGP只关注自治系统之间的可达性和通信。其路由表包括已识别路由器列表、路由成本和所有附近路由器地址等信息。这有助于路由器建立邻居列表，用于路由、检查其状态并在检测到任何更改时进行更新。虽然在网络的早期被广泛使用，但许多网络管理员现在已经用边界网关协议取代了它。这是由于 EGP 处理树状拓扑的能力有限，并且无法支持多路径路由。

边界网关协议 （BGP）

BGP 是网络世界中最新且广泛使用的路由协议。它建立在EGP的基础上，被归类为距离路径矢量协议。BGP 根据其使用方式有两种变体。

• 内部BGP：IBGP支持自治系统内路由器之间的网络通信。它不与自治网络外部的设备交互。
• 外部BGP：EBGP支持不同自治系统之间的网络通信，即域间网络路由。

BGP 的工作原理是选择数据包到达其目的地的最佳路径，默认情况下，选择最短路径作为最佳路径。但是，网络管理员可以将 BGP 配置为根据不同的指标（例如路径成本）选择最佳路径。网络管理员还可以手动配置 BGP，以自动执行网络发现和拓扑信息更新。此外，BGP 通过其身份验证功能提供增强的安全性，该功能仅允许批准的路由器相互交换路由信息。BGP 提供的这些路由功能可帮助网络管理员根据其网络需求配置网络路由。

中间系统到中间系统 （IS-IS）

IS-IS 分为链路状态、内部网关、无类路由协议。与其他常用的路由协议不同，IS-IS 不基于 IP 地址，而是基于 OSI 第 3 层协议，称为无连接网络服务 （CLNS）。但是，网络管理员还可以部署集成的 IS-IS，以在其网络中启用基于 IP 的路由。IS-IS的工作原理是将路由器分组到不同的区域。使用 IS-IS 的区域内的网络路由称为 1 级路由，区域之间的路由称为 2 级路由。为了启用数据包转发，IS-IS 依赖于两个地址 - 网络服务接入点 （NSAP） 用于标识网络服务访问点和网络实体标题 （NET） 用于标识网络路由器。

关注路由器和路由协议的原因

• 路由抖动：如果未进行监控，路由抖动可能会出现严重的级联网络问题。它会增加网络延迟，并可能减慢和影响网络路由器的性能。网络管理员需要仔细选择和部署路由协议，并持续监控路由器性能以避免路由抖动。
• 持久路由环路：远距离向量路由协议部署不当等场景，很容易导致网络中出现持久路由环路。这会导致延迟增加和链路故障等问题，最终导致严重的数据包丢失和带宽消耗。
• 资源利用率问题：如果不进行监控，路由问题可能会消耗大量路由器资源，从而导致路由器性能下降。例如，路由抖动很容易导致快速路由重新计算，从而消耗路由器的大量 CPU 资源。
• 网络性能：网络路由问题（例如延迟增加、路由抖动、链路故障和快速路由重新计算）可能会导致性能下降。这会降低最终用户网络的整体质量并影响网络连接。网络管理员需要一个主动的路由器监控解决方案，以便深入了解关键的路由器指标。
• 增强的网络安全性：通过可视化其网络拓扑，网络管理员可以微调其路由协议（如 BGP 和 IS-IS），以增强网络安全并避免数据包泄漏。

OpManager 如何管理网络路由器

OpManager的高级路由器监控功能可帮助您密切关注网络路由器的性能，运行状况和正常运行时间。它可以帮助您使用不同的可用性监控轮询（如 ICMP、TCP 或 SNMP）跟踪路由器可用性，并使您能够：

• 跟踪关键性能指标：借助OpManager增强的网络性能监控器，您可以通过轻松监控关键性能指标来提前发现网络问题。在问题中断网络之前检测问题，并通过深入了解托管路由器快速执行修复任务。
• 可视化您的网络拓扑：使用OpManager的网络拓扑映射器生成网络拓扑的不同网络图，并有效地规划路由器的放置和配置。这有助于您根据网络需求轻松分类和配置域间和域内路由器。
• 分析带宽消耗：随时了解网络路由器和 WAN 链路的带宽利用率。轻松识别消耗大量网络带宽的路由并执行必要的操作。
• 优化网络资源管理：OpManager通过基于阈值的自适应警报提供主动资源利用率监控和即时警报。这有助于您将网络资源利用率保持在最佳水平，并避免遇到资源耗尽等问题。
• 通过精细报告增强容量规划：OpManager提供全面的网络性能报告，为简化路由器管理提供可操作的见解。了解您的路由器资源在一段时间内的使用情况，并提前规划未来的需求。您还可以创建自动报告计划，以设置的时间间隔将所需的报告发送到配置的电子邮件。