計算機網絡路由交換的技術應用與發展趨勢探討

郭頌

計算機網絡路由交換的技術應用

計算機網絡路由交換技術起源。最早出現的路由器只適用路由器信息協議，功能較弱，只能負擔小型網絡的信息傳送工作，支撐不起大型信息網絡的運行。隨著網絡科技的發展和人們對網絡功能的要求增多，原始的路由器信息協議由于效率太低漸漸被淘汰，功能更為強大的開放式最短路徑優先協議（OSPF）取而代之，強化了路由器處理數據信息的能力，提高了網絡間信息傳送的速率。未來互聯網在全球范圍內的覆蓋率會進一步提高，網絡中的信息會越來越龐雜，人們對于信息的網絡傳送會有越來越多的要求，計算機學家必須加大路由交換技術的研究力度，推動路由交換技術的不斷革新進步，以適應多變的互聯網世界，為多樣的信息傳送提供可靠技術保障。

計算機網絡路由交換技術理論分析?；ヂ摼W中有局域網和廣域網，它們之間的信息交流需要借助能夠轉換不同網絡間數據的網絡設備，這種設備就是路由器。路由器是計算機網絡上的重要節點，它的路由功能可以實現不同子網間的數據傳送。數據的傳送方向由路由器內的核心部件——路由表決定，它會根據信道的情況自主選擇最佳路由路徑，然后按照前后順序發送信號。路由器在進行數據傳送時的具體程序如此下：首先路由器端口要接收數據包。接收成功后為方便讀取數據包中的數據，路由器將拆除數據包的鏈路層。找出數據包中包含的IP地址，將其反饋給路由表。路由表發揮引導作用，使用選擇信道的功能，找出下一步的傳送方向和目標地點。重新打包鏈路層，使數據包恢復傳送狀態并將其投放至下一個目的地。如果上一步驟中路由表無法確定數據包的下一個傳送地點，傳送將中斷，路由器會拋棄該數據包并將傳送過程的相關信息返給數據包來源處。通過路由器傳送數據包時，除數據包本身包含的信息外，還有一種鏈路廣播信息在這過程中得到了傳播，它的主要作用是告知網絡中其他路由器數據包發送方的鏈路層情況。

主流的計算機網絡路由交換技術中較常使用的協議包括RlP協議，EIGRP協議、OSPF協議，IS-Is協議、PAP協議、CHAP協議。

RIP，即路由信息協議，是最為人所熟知的，也是使用頻率最高的一種內部網關協議。通過UDP和報文的形式傳送數據文件。RIP可以通過探知每個路由器可以抵達多遠的網絡這一信息與其他網絡進行持續的信息交換，從而使路由器與網絡連接保持動態平衡。在進行信息交換時，RIP需要用跳躍計數來衡量路由距離，其允許的跳躍數最大值為15大于15則不能傳送至目的地，這使該協議在實際使用中存在一定缺陷。

EIGRP，即增強內部網關路由線路協議，是美國思科公司的私有協議。它將距離矢量路由協議和鏈路狀態路由協議的優點結合起來，使路由交換不再需要每隔一段特定時間便發送路由更新的相關信息，從而實現更少的網絡寬帶占用。

OSPF，即開放式最短路徑優先協議，屬于鏈路狀態的內部網關路由協議。它誕生于互聯網急遽發展、信息爆炸的網絡環境，相較于RIP協議功能更完善。通常在單一的自治域網絡內部使用這一協議。該協議有高度的開放性，因此用處多、生命力旺盛。

IS-IS，即中間系統到中間系統路由協議。從屬性到功能都與開放式最短路徑優先協議有著極大的相似性，但在協議活力度方面遠不及后者，且后者和IP的適配性更高。

PAP，即密碼認證協議。經由PAP路由器進行信息傳送的網絡用戶需要給出目的地路由器所要求的用戶名和登錄密碼，這兩項信息能與目的地路由器訪問列表中存儲的用戶信息對應，該用戶才能成功登錄。這樣的認證方法提高了網絡信息傳送與交換的安全性，安全程度可類比一般網絡用戶遠距離登錄電腦主機。PAP協議運行對網絡環境有一定要求，即遠程登錄電腦主機時可以使用明文密碼模擬登錄方式的情況下，該協議才有適用性。它的缺憾是用戶用于登錄的用戶名、登錄密碼等信息在網絡傳送中不受加密保護，很容易被人攔截讀取，致使用戶信息泄露。

CHAP，即詢問握手認證協議。通過CHAP協議進行網絡傳送的用戶名和登錄密碼是經過加密的，不容易被黑客窺探，而且初始值的生成是隨機的，而登錄初始值的變化又會直接導致用戶登錄信息的變化。這樣即便不幸某一次的登錄信息被黑客盜取，但下一次登錄信息會更新，原來的登錄信息作廢，黑客不能使用原信息再次登錄。由于各家廠商傾向于使用不同的哈希函數算法，CHAP協議并不具備互操作性。但CHAP協議的兼容性十分優良，幾乎可兼容所有路由器或一般服務器，可以說它適宜安裝在絕大多數互聯網網關上。

計算機網絡路由交換技術的優勢

完善流量信息。計算機網絡路由交換技術的使用可以完善網絡流量應用信息，交換式路由器在跟蹤應用程序流的過程中增強了自身性能監控、信息記憶及流量測量等能力。具體過程如下：交換式路由器主動向各個端口傳送相關數據以供檢測，減輕了工作人員的業務負擔，且路由器工作效率高于人工作業效率，這就使路由器數據管理效率等到了提升，數據運算時間縮短，信息傳送更方便快捷。管理員還可以依據路由器的記賬信息分析得出寬帶的占用率及每個程序占用寬帶的比例，及時采取措施處理其中占用比例最大、消耗寬帶最多的程序，從而維持各服務器之間的平衡。

安全性高、靈活性大。計算機網絡路由交換技術在實際應用中使網絡環境的安全性和靈活性都大大提高。在執行處理軟件的任務時，對一般的常規路由器而言，軟件數據包數據量多、運算困難，同時路由器為了數據安全還要執行安全指令。這樣處理每個數據包需要執行的指令增多，路由器的任務負擔加大，數據處理起來較慢，路由器性能明顯降低，靈活性缺失。但交換式路由器就不受這些問題的限制，它本身具有更高的安全性能和更強大的數據處理能力，高級性能受到激活啟動后路由器還能覺醒線速性能，使數據在ASIC的特殊處理下輕易被系統識別出數據來源和傳送目的地，保證了路由器在數據處理過程中的安全性。

合理的策略。計算機網絡路由交換技術的應用使路由器在處理比較復雜的應用程序時總是能夠制定最優應對策略。比如，執行信息傳送交換任務時路由器接收的數據過多，所有端口都被完全占據，這時為避免盲目混亂的數據處理，路由器內部系統會根據自身需要對數據進行排序，然后優先處理內部需求較大的數據，這是合理策略的體現形式之一。網絡技術工作者在使用路由交換技術時需要對網絡應用進行一些功能參數設置，可以根據交換式路由器的處理策略合理設置、調配流量，以最大限度利用其價值，降低管理難度。

計算機網絡路由交換技術發展趨勢

從交換式路由器與交換機的配置進行探討。交換式路由器和交換機在過濾網絡流量這一功能上有著很大的相似性，但交換機作業方式仍停留在互聯網技術的物理層面，它是從物理上對網絡進行分段，而交換式路由器有專用的軟件協議，它從邏輯上將不同網絡區分開來。比如，在使用IP協議的路由器的作用下，一個網絡可以被分割為復數個的子網段，而能夠通過這個交換式路由器的網絡流量必須包含指向該特定IP地址的數據。此外，交換機處理數據只對數據包中的物理地址進行讀取，而交換式路由器不僅要接收、轉送數據，還要過濾數據，數據處理程序較交換機更為復雜，所需的時間也更多一些，但是經過對比可以發現，交換式路由器處理數據的方式更全面、更合理。比如，交換式路由器對于每一個接收完成的數據包都會再次運算其校驗值，然后根據校驗值更新數據包中的物理地址信息。在網絡中安裝交換式路由器要比安裝交換機難度大很多，交換機可以隨插隨用，交換式路由器卻要經過復雜的安裝過程。但是，在結構復雜的網絡中更適合使用交換式路由器，它可以提高網絡的整體工作效率，并且交換式路由器還有一個好處——它的過濾系統可以對網絡廣播進行智能過濾處理。

從IP子網通進行探討。網絡環境中，只有活躍度高的子網通才能帶動復數個同時作用的路由器協議。在計算機網路路由交換技術的應用中顯示，靜態子網通允許通過的IP個數并不太多，而使所有的IP路由器都得到靜態配置又是不可能實現的，在這種情況下只有使用多樣化的配置才能讓每一個IP都順利通過靜態子網通。各家公司、企業都處在不斷的發展變化中，其內部適用的網絡環境也會隨之而不斷改變，但只要公司、企業的地理位置和內部設置保持不變，其網絡的IP地址、空間等也不會改變。公司或企業的網絡管理人員應特別注意這一現象，在進行網絡差異化配置時結合這個因素選擇配置方法，可以利用動態的、活躍度相當高的子網通來寫入和處理不停變化的地址。

從路由器協議管理探討。多路由器協議用于兩個不相同的路由器協議需要彼此交換路由數據信息的情況。多個廠家出產的不同路由器彼此間進行持續的路由會耗費大量網絡流量，占用很大的寬帶空間，路由器處理信息的速率隨之下降，路由表獲得通過信息然而一段時間后并未接收到該信息，也即信息傳遞最終失敗。每過30秒距離矢量路由器協議會將一份完整的路由選擇表傳送至毗鄰的路由器，使臨近的路由器獲得最新的路由選擇表信息。選擇表發送后經過90秒仍未被臨近路由器接收的，則認為信息不可傳達毗鄰的路由器站點。距離矢量路由器協議以跳躍數為單位度量信息傳達至目的地前行經的路由器數目。在兩個不同的路由器協議路由到同一個目的地的情況下，路由器會根據它們各自不同的管理距離選擇兩者中發信成功率更高的那一個路由器協議。多種不同路由器協議間的信息交換是如此的復雜，針對這種情況，研究開發能夠連接多個不同路由器協議并實現其無障礙信息交換的路由交換機就成為了網絡信息技術人員迫在眉睫的重大任務。路由交換機的應用將極大提升不同協議間的信息傳送及反饋速率，使問題得到盡快的解決。

從端口配合討論。計算機網絡路由交換技術交換信息的具體流程一般為：路由器協議下達指令，將待處理的信息傳送到路由器的某個端口，在清楚讀取信息的目的地后使用端口交換技術將信息發往目的地，交給其他路由器協議處理。不同路由器協議間的信息交換存在端口配合不夠確切的問題，在信息由一個路由器協議進入另一個路由器協議時，后一個路由器可能會因為兩者的路由不同而拒絕信息的進入，致使信息傳送任務無法順利完成。協議并行的信息技術手段尚不能根治這一問題。因此在不同路由器協議信息交換的過程中，端口信息交換失誤、信息傳送速度變慢等情況依然較為常見。研究出實現不同協議路由器端口完美對接的信息傳輸方式能進一步提高目前的路由器信息處理能力。

計算機網絡路由交換技術在實際中有著較為廣泛的應用，且其在信息傳送處理方面的優勢十分顯著，它的發展帶動了路由器性能和網絡系統性能的提升。但路由交換技術中也仍然存在一些問題，如不同協議路由器之間信息傳送不暢等，這說明這項技術并不十分成熟，還有待進一步的研究改進。網絡技術人員應勤耕不輟，依據網絡路由技術未來的發展趨勢確定研究方向，努力攻克這些技術難題，使該技術能夠繼續造福人類的生產生活。

（作者單位：首都醫科大學附屬北京佑安醫院）