網(wǎng)絡(luò)仿真課程設(shè)計(jì)-路由器主要技術(shù)參數(shù)分析與選型

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路由器的主要作用包括以下三方面：(1)、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連和隔離

路由器工作在OSI模型中的第三層，即網(wǎng)絡(luò)層。路由器利用網(wǎng)絡(luò)層定義的“邏輯”上的網(wǎng)絡(luò)地址（即IP地址）來區(qū)別不同的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連和隔離，保持各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立性。路由器不轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息，而把廣播消息限制在各自的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。發(fā)送到其他網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)先被送到路由器，再由路由器轉(zhuǎn)發(fā)出去。

IP路由器只轉(zhuǎn)發(fā)IP分組，把其余的部分擋在網(wǎng)內(nèi)（包括廣播），從而保持各個(gè)網(wǎng)絡(luò)具有相對的獨(dú)立性，這樣可以組成具有許多網(wǎng)絡(luò)（子網(wǎng)）互連的大型的網(wǎng)絡(luò)。由于是在網(wǎng)絡(luò)層的互連，路由器可方便地連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)，只要網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)行的是IP協(xié)議，通過路由器就可互連起來。(2)、根據(jù)IP地址來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)

網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備用它們的網(wǎng)絡(luò)地址（TCP／IP網(wǎng)絡(luò)中為IP地址）互相通信。IP地址是與硬件地址無關(guān)的“邏輯”地址。路由器只根據(jù)IP地址來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。IP地址的結(jié)構(gòu)有兩部分，一部分定義網(wǎng)絡(luò)號(hào)，另一部分定義網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)號(hào)。目前，在Internet網(wǎng)絡(luò)中采用子網(wǎng)掩碼來確定IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。子網(wǎng)掩碼與IP地址一樣也是32bit，并且兩者是一一對應(yīng)的，并規(guī)定，子網(wǎng)掩碼中數(shù)字為“1”所對應(yīng)的IP地址中的部分為網(wǎng)絡(luò)號(hào)，為“0”所對應(yīng)的則為主機(jī)號(hào)。網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)合起來，才構(gòu)成一個(gè)完整的IP地址。同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是相同的，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)稱為IP子網(wǎng)。

通信只能在具有相同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的IP地址之間進(jìn)行，要與其它IP子網(wǎng)的主機(jī)進(jìn)行通信，則必須經(jīng)過同一網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)路由器或網(wǎng)關(guān)（gateway）出去。不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的IP地址不能直接通信，即使它們接在一起，也不能通信。

路由器有多個(gè)端口，用于連接多個(gè)IP子網(wǎng)。每個(gè)端口的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)要求與所連接的IP子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)相同。不同的端口為不同的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，對應(yīng)不同的IP子網(wǎng)，這樣才能使各子網(wǎng)中的主機(jī)通過自己子網(wǎng)的IP地址把要求出去的IP分組送到路由器上。(3)、選擇數(shù)據(jù)傳送的線路

在網(wǎng)絡(luò)通信過程中，選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信負(fù)荷，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)暢通率，從而讓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)揮出更大的效益來。

路由器的主要工作就是為經(jīng)過路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點(diǎn)。由此可見，選擇最佳路徑的策略即路由算法是路由器的關(guān)鍵所在。為了完成這項(xiàng)工作，在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關(guān)數(shù)據(jù)：路由表（RoutingTable），供路由選擇時(shí)使用。路由表中保存著子網(wǎng)的標(biāo)志信息、網(wǎng)上路由器的個(gè)數(shù)和下一個(gè)路由器的名字等內(nèi)容。路由表可以是由系統(tǒng)管理員固定設(shè)置好的，也可以由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)修改，可以由路由器自動(dòng)調(diào)整，也可以由主機(jī)控制。

事實(shí)上，路由器除了上述的功能外，還具有數(shù)據(jù)包過濾、網(wǎng)絡(luò)流量控制、地址轉(zhuǎn)換等功能。另外，有的路由器僅支持單一協(xié)議，但大部分路由器可以支持多種協(xié)議的傳輸，即多協(xié)議路由器。由于每一種協(xié)議都有自己的規(guī)則，要在一個(gè)路由器中完成多種協(xié)議的算法，勢必會(huì)降低路由器的性能。因此，用戶購買路由器時(shí)，需要根據(jù)自己的實(shí)際情況，選擇自己需要的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的路由器。路由器的工作原理路由器是一種連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它能將不同網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行“翻譯”，以使它們能夠相互“讀”懂對方的數(shù)據(jù)，從而構(gòu)成一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)。

路由器有兩大典型功能，即數(shù)據(jù)通道功能和控制功能。數(shù)據(jù)通道功能包括轉(zhuǎn)發(fā)決定、背板轉(zhuǎn)發(fā)以及輸出鏈路調(diào)度等，一般由特定的硬件來完成；控制功能一般用軟件來實(shí)現(xiàn)，包括與相鄰路由器之間的信息交換、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)管理等。

路由原理：當(dāng)IP子網(wǎng)中的一臺(tái)主機(jī)發(fā)送IP分組給同一IP子網(wǎng)的另一臺(tái)主機(jī)時(shí)，它將直接把IP分組送到網(wǎng)絡(luò)上，對方就能收到。而要送給不同IP于網(wǎng)上的主機(jī)時(shí)，它要選擇一個(gè)能到達(dá)目的子網(wǎng)上的路由器，把IP分組送給該路由器，由路由器負(fù)責(zé)把IP分組送到目的地[3]。如果沒有找到這樣的路由器，主機(jī)就把IP分組送給一個(gè)稱為“缺省網(wǎng)關(guān)（defaultgateway）”的路由器上。“缺省網(wǎng)關(guān)”是每臺(tái)主機(jī)上的一個(gè)配置參數(shù)，它是接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)路由器端口的IP地址。

路由器轉(zhuǎn)發(fā)IP分組時(shí)，只根據(jù)IP分組目的IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分，選擇合適的端口，把IP分組送出去。同主機(jī)一樣，路由器也要判定端口所接的是否是目的子網(wǎng)，如果是，就直接把分組通過端口送到網(wǎng)絡(luò)上，否則，也要選擇下一個(gè)路由器來傳送分組。路由器也有它的缺省網(wǎng)關(guān)，用來傳送不知道往哪兒送的IP分組。這樣，通過路由器把知道如何傳送的IP分組正確轉(zhuǎn)發(fā)出去，不知道的IP分組送給“缺省網(wǎng)關(guān)”路由器，這樣一級(jí)級(jí)地傳送，IP分組最終將送到目的地，送不到目的地的IP分組則被網(wǎng)絡(luò)丟棄了。

目前TCP／IP網(wǎng)絡(luò)，全部是通過路由器互連起來的，Internet就是成千上萬個(gè)IP子網(wǎng)通過路由器互連起來的國際性網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)稱為以路由器為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)（routerbasednetwork），形成了以路由器為節(jié)點(diǎn)的“網(wǎng)間網(wǎng)”。在“網(wǎng)間網(wǎng)”中，路由器不僅負(fù)責(zé)對IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)，還要負(fù)責(zé)與別的路由器進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，共同確定“網(wǎng)間網(wǎng)”的路由選擇和維護(hù)路由表。

路由動(dòng)作包括兩項(xiàng)基本內(nèi)容：尋徑和轉(zhuǎn)發(fā)。尋徑即判定到達(dá)目的地的最佳路徑，由路由選擇算法來實(shí)現(xiàn)。由于涉及到不同的路由選擇協(xié)議和路由選擇算法，要相對復(fù)雜一些。為了判定最佳路徑，路由選擇算法必須啟動(dòng)并維護(hù)包含路由信息的路由表，其中路由信息依賴于所用的路由選擇算法而不盡相同。路由選擇算法將收集到的不同信息填入路由表中，根據(jù)路由表可將目的網(wǎng)絡(luò)與下一站（nexthop）的關(guān)系告訴路由器。路由器間互通信息進(jìn)行路由更新，更新維護(hù)路由表使之正確反映網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓?，并由路由器根?jù)量度來決定最佳路徑。這就是路由選擇協(xié)議（routingprotocol），例如路由信息協(xié)議（RIP）、開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF）和邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）等。

轉(zhuǎn)發(fā)即沿尋徑好的最佳路徑傳送信息分組。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何將分組發(fā)送到下一個(gè)站點(diǎn)（路由器或主機(jī)），如果路由器不知道如何發(fā)送分組，通常將該分組丟棄；否則就根據(jù)路由表的相應(yīng)表項(xiàng)將分組發(fā)送到下一個(gè)站點(diǎn)，如果目的網(wǎng)絡(luò)直接與路由器相連，路由器就把分組直接送到相應(yīng)的端口上。這就是路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議（routedprotocol）。

路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議和路由選擇協(xié)議是相互配合又相互獨(dú)立的概念，前者使用后者維護(hù)的路由表，同時(shí)后者要利用前者提供的功能來發(fā)布路由協(xié)議數(shù)據(jù)分組。下文中提到的路由協(xié)議，除非特別說明，都是指路由選擇協(xié)議，這也是普遍的習(xí)慣。

路由器的分類當(dāng)前路由器分類方法各異，各種分類方法有一定的關(guān)聯(lián)，但是并不完全一致。從結(jié)構(gòu)上分，路由器可分為模塊化結(jié)構(gòu)與非模塊化結(jié)構(gòu)，通常中高端路由器為模塊化結(jié)構(gòu)，低端路由器為非模塊化結(jié)構(gòu)。

從網(wǎng)絡(luò)位置劃分，路由器可分為核心路由器與接入路由器。核心路由器位于網(wǎng)絡(luò)中心，通常使用高端路由器，要求快速的包交換能力與高速的網(wǎng)絡(luò)接口，通常是模塊化結(jié)構(gòu)；接入路由器位于網(wǎng)絡(luò)邊緣，通常使用中低端路由器，要求相對低速的端口以及較強(qiáng)的接入控制能力。

從功能上劃分，路由器可分為通用路由器與專用路由器。一般所說的路由器為通用路由器。專用路由器通常為實(shí)現(xiàn)某種特定功能對路由器接口、等作專門優(yōu)化，例如接入路由器用作接入撥號(hào)用戶，增強(qiáng)PSTN接口以及信令能力；VPN路由器增強(qiáng)隧道處理能力以及硬件加密；寬帶接入路由器強(qiáng)調(diào)寬帶接口數(shù)量及種類。

從性能上分，路由器可分為線速路由器以及非線速路由器。通常線速路由器是高端路由器，能以媒體速率轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；中低端路由器是非線速路由器，但是一些新的寬帶接入路由器也有線速轉(zhuǎn)發(fā)能力。

在標(biāo)準(zhǔn)的制定中，路由器從能力上區(qū)分可分為：高端路由器和低端路由器等類別，背板交換能力大于20Gbit/s，包交換能力大于20Mbit/s的路由器稱為高端路由器；包交換能力小于1Mbit/s的路由器稱為低端路由器。以市場占有率最大的Cisco公司為例，12000系列為高端路由器，7500以下系列路由器為低端路由器。顯然上述劃分存在空檔：包交換能力1Mbit/s以上20Mbit/s以下的路由器沒有參照標(biāo)準(zhǔn)。按照標(biāo)準(zhǔn)系列，應(yīng)當(dāng)有中檔路由器規(guī)范。但是由于中檔路由器沒有特殊性，可以參照低端路由器或高端路由器，所以不再單獨(dú)另立標(biāo)準(zhǔn)。3路由器的參考標(biāo)準(zhǔn)與選型3.1路由器的主要參數(shù)分析處理器主頻分析：首先，路由器的處理器同電腦主板、交換機(jī)等產(chǎn)品一樣，是路由器最核心的器件。處理器的好壞直接影響路由器的性能，處理能力差的處理器，路由器性能好不了，但反過來處理器好了，路由器性能卻未必就好，因?yàn)樘幚砥鞑皇菦Q定路由器的惟一因素。其次，市面上常有些路由器宣稱諸如“處理器主頻100M，性能強(qiáng)勁”之類。其實(shí)，除了處理器的主頻外，還必須了解其總線寬度、Cache容量和結(jié)構(gòu)、內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)、是單CPU還是多CPU分布式處理、運(yùn)算模式等等，這些都會(huì)極大地影響處理器性能，一點(diǎn)也不比主頻次要，關(guān)鍵要看這顆CPU到底用的是什么內(nèi)核，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何。一般來說，處理器主頻在100M或以下的屬于較低主頻，100M~200M中等，200M以上屬于較高主頻。另外要看處理器是什么內(nèi)核，是80186、ARM7、ARM9、MIPS還是IntelXscale？Cache容量有多大？是單CPU還是多CPU分布式處理？80186、ARM7內(nèi)核處理器是第一代寬帶路由器的典型配置，性能低，主流廠商均已不使用。ARM9、MIPS內(nèi)核處理器是目前主流。IntelXscale架構(gòu)是高級(jí)網(wǎng)絡(luò)處理器，用于高端產(chǎn)品。Cache容量8K或以下屬于少的，16K常見，32K或以上是屬于大的。一般處理器都是單CPU，采用多CPU分布式處理的是高級(jí)處理器，性能高。還可以深究一下ARM9是普通型的920T/922T/940T還是增強(qiáng)型的926E/946E/966E，MIPS是2K、3K還是4K、5K，不同型號(hào)性能和結(jié)構(gòu)都會(huì)有較大差異。圖3.1路由器處理器內(nèi)存容量分析：處理器內(nèi)存是用來存放運(yùn)算過程中的所有數(shù)據(jù)，因此內(nèi)存的容量大小對處理器的處理能力有一定影響。但有一個(gè)問題：內(nèi)存的大小是一方面，能否科學(xué)地使用更重要。水平高的軟件設(shè)計(jì)能很好地規(guī)劃和使用內(nèi)存，水平低的自己沒有設(shè)計(jì)能力，直接Copy處理器芯片廠家提供未經(jīng)優(yōu)化的參考軟件，內(nèi)存就不能得到有效的規(guī)劃和使用。這就好像布置房間，精明的上海女人善于“螺螄殼里做道場”，每一件東西都擺得合情合理，每一寸都得到合理利用，十幾平米的居室能擺下全部家具和電器。但換做一個(gè)懶惰的單身漢，同樣大小的房間和同樣多的家具和電器，不僅很可能擺不下，而且沒過幾天房間里到處是垃圾，立足的地方都沒有。所以根據(jù)使用內(nèi)存的大小來絕對地評(píng)判路由器性能的高低是不合理的。一般來說，1M~4MBytes屬于較小，8MBytes屬于中等，16MBytes或以上屬于較大。另外要特別注意的是，很多經(jīng)銷商甚至廠商在提到內(nèi)存時(shí)只說是多少M(fèi)，這時(shí)一定要問清楚是Byte還是Bit。內(nèi)存可以用Byte（字節(jié)）做單位，也可以用Bit（位）做單位，兩者一音之差，容量差8倍（1Byte=8Bit）！一般用大寫B(tài)表示Byte，小寫b表示Bit，別有用心的人會(huì)在這里做手腳，有的不標(biāo)單位，也有把b標(biāo)做B瞞天過海的。可以到芯片廠家的網(wǎng)站上查清楚。有些不法分子甚至用打磨芯片在芯片絲印上造假，所以選擇誠實(shí)守信的廠家產(chǎn)品很重要。如下圖為思科一款路由器內(nèi)存。圖3.2思科CISCONPE-400適用7200VXR路由器內(nèi)存Flash容量分析：Flash是用來存放操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的，其大小主要取決于用何種操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序編寫效率和用戶界面的花哨程度。如果選用高效率的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（如VxWorks、Ecos、Nucleus等），設(shè)計(jì)者理解深刻，裁剪合理，編寫效率也很高，就可以使用小容量的Flash。如果選用低效率的操作系統(tǒng)（如Linux等），設(shè)計(jì)者對操作系統(tǒng)不了解，編寫效率低，或根本照搬芯片廠家未經(jīng)優(yōu)化的參考軟件，就只能使用大容量的Flash了。從這個(gè)角度來說，反而是Flash用得越小軟件水平越高，產(chǎn)品越值得信賴。當(dāng)然，產(chǎn)品功能多、用戶界面花哨（如有很多高清晰圖片）相對來說用的Flash會(huì)大一點(diǎn)。普通用戶根本不用去了解Flash到底是多大，只要看功能是不是滿足需要，頂多再看看用戶界面好不好看就足夠了。如下圖為某型號(hào)路由器閃存芯片。圖3.3某型號(hào)路由器閃存芯片Throughput分析：Throughput（吞吐量）表示的是路由器每秒能處理的數(shù)據(jù)量。打個(gè)形象的比方，路由器的工作過程很像郵局包裹業(yè)務(wù)，郵局寄包裹是大家把物品、寄件人、收件人等信息交給郵局，郵局把物品包好，并貼上格式化的包裹單，檢查無誤后投遞到目的地，收包裹是相反過程。路由器基本一樣，只不過收發(fā)的東西是數(shù)據(jù)而已。Throughput就相當(dāng)于郵局單位時(shí)間里的包裹處理能力，是路由器性能的直觀反映。但同時(shí)，這個(gè)數(shù)據(jù)后面隱藏的名堂也是最多的。首先應(yīng)該說明路由器的Throughput，一定是LAN-to-WAN的Throughput，數(shù)據(jù)流出或流入局域網(wǎng)才需要路由器處理，才能代表路由器性能。而不是LAN-to-LAN，這代表的是路由器內(nèi)部小交換機(jī)性能，一點(diǎn)意義都沒有。這就像郵局單位時(shí)間里的包裹處理能力，一定指的是運(yùn)出和運(yùn)進(jìn)郵局的包裹量，而不是從郵局一個(gè)房間搬到另一個(gè)房間的包裹量。其次，路由器Throughput，應(yīng)該是在NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）開啟、防火墻關(guān)閉的情況下得出的測試數(shù)據(jù)。這是因?yàn)镹AT是寬帶路由器最基本、最核心的功能，不開啟NAT就不成其為寬帶路由器了，而且軟件設(shè)計(jì)的好壞直接影響到NAT效率和路由器性能，所以NAT開啟的Throughput才是有意義的。而防火墻，應(yīng)該算做寬帶路由器附帶的高級(jí)功能，有的產(chǎn)品防火墻規(guī)則很多很復(fù)雜，能過濾很多東西，有的產(chǎn)品規(guī)則就又少又簡單。規(guī)則多、復(fù)雜的，CPU用來過濾數(shù)據(jù)的時(shí)間就長，規(guī)則少、簡單的，過濾數(shù)據(jù)的時(shí)間就短，這對Throughput測試數(shù)據(jù)影響還是挺大的。為公平起見，在測試路由器Throughput時(shí)，特別是在不同產(chǎn)品性能比較時(shí)，把防火墻關(guān)閉是合理的。防火墻的評(píng)判，一般放在功能里比較而不是性能比較。常見Throughput測試方法有兩種，一是Smartbits測試，一是Chariot測試。Smartbits測試是使用全球最權(quán)威的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測試儀Smartbits2000或6000，配以專業(yè)的測試軟件SmartApplication，用連續(xù)不斷的UDP包，來測出對不同大小的數(shù)據(jù)包，路由器每秒能處理的包數(shù)量。路由器在處理數(shù)據(jù)包時(shí)，主要的時(shí)間花在處理包頭、包尾上，對不同大小的數(shù)據(jù)包，路由器每秒能處理的包數(shù)量差別不會(huì)太大。這就像郵局處理包裹，主要的時(shí)間是花在處理寄件人、收件人和物品信息以及檢查上，包裹重一點(diǎn)輕一點(diǎn)對處理速度影響不會(huì)太大。如128Byte包每秒能處理10000個(gè)，并不能做到64Byte包每秒處理20000個(gè)，而是只比10000個(gè)略多一點(diǎn)點(diǎn)，比如10100個(gè)。例如：有些說法認(rèn)為路由器在處理最大的1518Byte包時(shí)每秒8000個(gè)（理論上處理1518Byte包達(dá)到100M線速的極限值是每秒8127個(gè)），折算出Throughput是100M*8000/8127=98.44M，于是稱該路由器Throughput高達(dá)98.44M；而實(shí)際上這個(gè)路由器在處理最小的64Byte包時(shí)每秒是11000個(gè)（理論上的極限值是每秒個(gè)），折算只有100M*11000/=7.39M，兩者相差13倍多！同樣，說路由器的“Throughput高達(dá)97M”，也很可能是1518Byte包達(dá)到97M，而處理64Byte的包卻很可能只有7.39M！更為重要的是，小包轉(zhuǎn)發(fā)的處理能力才能真正體現(xiàn)路由器的Throughput能力！目前市場上大多數(shù)的主流路由器處理512、1024和1518Byte這樣的大包，Throughput大都能近似線速（當(dāng)然，也有一些雜牌路由器大包轉(zhuǎn)發(fā)能力都不行），而測試256、128和64Byte等小包的時(shí)候，性能差異立即體現(xiàn)。而大多數(shù)路由器的實(shí)際應(yīng)用里小包轉(zhuǎn)發(fā)能力十分關(guān)鍵，比如網(wǎng)吧里經(jīng)常玩游戲，每操作一個(gè)游戲指令，每扣動(dòng)一個(gè)扳機(jī)，轉(zhuǎn)發(fā)的全部是小包，如果路由器處理小包的能力不夠強(qiáng)，就很難應(yīng)付游戲的大量小包轉(zhuǎn)發(fā)需求，游戲玩起來就很不順暢。所以NAT開啟64Byte小包的LAN-to-WAN的Throughput才真正具有評(píng)價(jià)意義。另外，以目前寬帶路由器普遍所采用的硬件來看，基本上都不足以達(dá)到64Byte小包Throughput線速，因此有些產(chǎn)品宣稱可以達(dá)到線速，可能是采用了所謂的NAT硬件加速技術(shù)，Throughput是很好看，但代價(jià)是所有數(shù)據(jù)都不通過CPU，無法做數(shù)據(jù)過濾，防火墻不起作用，路由器沒有任何管理功能。這就像郵局根本不檢查郵包里是什么東西，有沒有易燃易爆物品，地址是不是火星，收件人是不是本·拉登，照單全發(fā)。Chariot測試則是用兩臺(tái)服務(wù)器，安裝NETIQ公司的軟件Chariot，一臺(tái)接路由器WAN口，一臺(tái)接LAN口，通過統(tǒng)計(jì)一個(gè)預(yù)定長度和格式的腳本文件無差錯(cuò)地從一臺(tái)服務(wù)器傳送到另一臺(tái)服務(wù)器的時(shí)間來計(jì)算出路由器的Throughput。這里面學(xué)問就大了，一是與服務(wù)器性能有關(guān)，不誠實(shí)的廠家在測試自家的產(chǎn)品時(shí)用高性能的服務(wù)器，而測試別人的產(chǎn)品時(shí)用低性能的服務(wù)器，故意貶低數(shù)據(jù)。二是建立連接數(shù)，建立的連接數(shù)越多，對路由器軟件的性能要求越高，軟件寫得差的，在連接數(shù)增加時(shí)，其Throughput會(huì)直線下降，甚至導(dǎo)致無法連接；而軟件寫得好的路由器則很平穩(wěn)，甚至?xí)S連接數(shù)的增加反而略有上揚(yáng)。三是Chariot測試不象Smartbits測試那樣是測試UDP“包”，而是數(shù)據(jù)“流”，其數(shù)據(jù)封裝成多大TCP包和服務(wù)器操作系統(tǒng)相關(guān)，但一般都封裝為1518Byte大包，所以其測試數(shù)據(jù)會(huì)比用Smartbits測試64Byte小包的數(shù)據(jù)好看很多倍，這一點(diǎn)很能迷惑人。四是Chriot測試Throughput結(jié)果是有效數(shù)據(jù)負(fù)載，不包括TCP協(xié)議損耗、幀間隔、應(yīng)答和Chriot本身系統(tǒng)損耗，此部分典型損耗根據(jù)理論計(jì)算約6M，就是說即使你接的是一臺(tái)能線速轉(zhuǎn)發(fā)的交換機(jī)，不是路由器，測出來的Throughput也只可能是94M左右，這是理論極限值，因此如果宣稱某路由器產(chǎn)品Chriot測試Throughput達(dá)97M、98M，那就毫無疑問是信口開河欺騙消費(fèi)者了。Throughput是LAN-to-WAN的Throughput，一般應(yīng)該是在NAT開啟，防火墻關(guān)閉的情況下得出的測試數(shù)據(jù)，而且有Smartbits測試和Chariot測試兩種方式，得出的結(jié)果可以很不相同。根據(jù)現(xiàn)在普遍的硬件能力，Smartbits大包測試數(shù)據(jù)大家都很容易達(dá)到線速，就像測試大學(xué)生的智力，題目是1+1=？，大家都能答上來，比不出高下。所以要做客觀的評(píng)估，題目應(yīng)該出難一點(diǎn)，比較64Byte小包測試數(shù)據(jù)，高下立判。當(dāng)然如果有NAT硬件加速要把它關(guān)掉再測試[5]。至于Chariot測試，應(yīng)該是在同樣的測試環(huán)境和方法、同樣的連接數(shù)下進(jìn)行比較才公平，而且在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，幾乎不可能是單連接的，所以Chariot測試最好是在多連接下進(jìn)行，一般可以選擇100對連接基本上就可以看出端倪了?？傊?，單獨(dú)的一個(gè)Throughput數(shù)據(jù)是毫無意義的，一定要說明這個(gè)數(shù)據(jù)是用什么方法測出來的才有用，相互性能的比較一定要在同樣的測試環(huán)境和方法下進(jìn)行比較才公平和有意義。最好的方法是看Smartbits測試NAT開啟64Byte小包的LAN-to-WANThroughput。帶機(jī)數(shù)量分析：寬帶路由器的帶機(jī)數(shù)量直接受實(shí)際使用環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)繁忙程度影響，不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境帶機(jī)數(shù)量相差很大。比如在網(wǎng)吧里，所有人都在上網(wǎng)聊天、游戲，幾乎所有數(shù)據(jù)都通過WAN口，路由器負(fù)載很重。而企業(yè)網(wǎng)經(jīng)常同一時(shí)間只有小部分人在用網(wǎng)絡(luò)，而且大部分?jǐn)?shù)據(jù)都是在企業(yè)網(wǎng)內(nèi)部流動(dòng)，路由器負(fù)載很輕。在一個(gè)200臺(tái)PC的企業(yè)網(wǎng)性能夠用的路由器，放到網(wǎng)吧往往可能連50臺(tái)PC都帶不動(dòng)。估算一個(gè)網(wǎng)絡(luò)每臺(tái)PC的平均數(shù)據(jù)流量也是不能做到精確的。所以，較為客觀的說法應(yīng)該指明這個(gè)帶機(jī)量是針對哪種類型網(wǎng)絡(luò)的，而且是根據(jù)典型情況估算出來的范圍，例如“網(wǎng)吧帶機(jī)量150~250臺(tái)（典型值）”。另外，有些路由器會(huì)提到“最大允許帶機(jī)量”，這種說法根本不是指路由器的性能，而是DHCP最大可以分配的IP地址數(shù)，254個(gè)減掉自己用掉的一個(gè)就是253個(gè)，這個(gè)數(shù)值對用戶來說毫無意義。帶機(jī)數(shù)量很直觀，很好理解，但只是一個(gè)估算值和經(jīng)驗(yàn)值。大家在參考這個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)一定要注意上面提到的誤區(qū)。同時(shí)，考察該數(shù)據(jù)的可信度時(shí)，應(yīng)考察提供數(shù)據(jù)的廠家的信譽(yù)口碑。WAN口數(shù)分析：WAN數(shù)決定路由器可以接入的進(jìn)線數(shù)量，比如雙WAN口路由器可以選擇兩條接入，如選擇電信的ADSL接入后，還可以選擇聯(lián)通或者其他運(yùn)營商的一條接入；而四WAN口路由器則可以選擇四條接入。多WAN口的好處之一是可以在增加較少成本的情況下，大幅增加上網(wǎng)帶寬。這一特點(diǎn)對于網(wǎng)吧尤顯優(yōu)勢。但要注意的是，一個(gè)路由器基礎(chǔ)硬件和軟件確定后，其處理能力或性能就確定了，不會(huì)隨WAN口數(shù)的增減而有較大變化。如果路由器本身處理能力相對于WAN口出口帶寬有富余，比如路由器處理能力40M，WAN口出口帶寬每線10M，雙WAN口路由器則能有20M的吞吐量。但反過來說，如果路由器本身處理能力只有5M，不管是單WAN口還是雙WAN口都只可能有5M的吞吐量。帶機(jī)量也不可能隨著WAN口的增加而增加，就好像一個(gè)辦公室只能坐100人，開一個(gè)門是100人，開10個(gè)門也還只能坐100人一樣。多WAN口路由器首先性能要夠強(qiáng)，相對于出口帶寬要有富余，如果本身處理能力有限，多WAN口就純粹是一個(gè)擺設(shè)。現(xiàn)在市場上有不同品牌的多WAN口路由器在銷售，性能良莠不齊，大家在選擇時(shí)，一定要首先考察性能，如果是ARM7的處理器，主頻小于100M，性能基本上不足以做多WAN口。圖3.4多WAN口負(fù)載均衡路由器接口3.2路由器選型與選購邊界和中間節(jié)點(diǎn)路由器的選型網(wǎng)絡(luò)問的邊界路由器仍是路由器技術(shù)和產(chǎn)品市場的主流，企業(yè)局域網(wǎng)要與其他網(wǎng)絡(luò)(因特網(wǎng)除外)進(jìn)行連接的話，就必須采用邊界路由器進(jìn)行連接。如總公司局域網(wǎng)與子公司、分支辦公室、供應(yīng)商、合作公司的局域網(wǎng)連接等。(1)、邊界路由器與中間節(jié)點(diǎn)路由器邊界路由器一般是與防火墻設(shè)備一起與外界網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接的，防火墻作為內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)之間的第一個(gè)安全關(guān)口，而邊界路由器則是內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)間接入的第一個(gè)接入關(guān)口，除了邊界路由器外，在一些較大型網(wǎng)絡(luò)中，中間節(jié)點(diǎn)路由器的應(yīng)用也非常廣泛。它是用來連接局域網(wǎng)內(nèi)部不同網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)的，由于這些網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大(如電信企業(yè)、ISP服務(wù)商等)，中間節(jié)點(diǎn)路由器連接的用戶較多，所以中間節(jié)點(diǎn)路由器有的還非常高檔，遠(yuǎn)高于邊界路由器，而并非多數(shù)人認(rèn)為的邊界路由器才是最復(fù)雜、最先進(jìn)的那樣。(2)、無線寬帶路由器的選型考慮無線寬帶路由器其實(shí)與有線寬帶路由器差不多。對于無線寬帶路由器(如圖3.5所示)來說，用戶的連接就相對簡單了，而且在數(shù)量擴(kuò)展上也較有線寬帶路由器方便，因?yàn)樗粌H有4個(gè)有線交換端口，而且還可以通過無線方式連接多個(gè)無線共享上網(wǎng)用戶(一般的無線路由器都集成了無線AP功能)。當(dāng)然對于有線共享上網(wǎng)的用戶超過4個(gè)的情況還得先用有線交換機(jī)集中連接，而且有些無線寬帶路由器并不提供4個(gè)交換端口，而是1個(gè)，它是用來與有線網(wǎng)絡(luò)連接的。圖3.5無線寬帶路由器在無線寬帶路由器選型方面，與其他所有WLAN設(shè)備的選型一樣，最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是考慮所支持的WLAN標(biāo)準(zhǔn)，目前當(dāng)然是首選支持54Mbps的IEEE802．11g標(biāo)準(zhǔn)的路由器，當(dāng)然如果網(wǎng)絡(luò)中其他WLAN設(shè)備都是同一品牌，而且得到確認(rèn)可以支持相應(yīng)品牌廠商的增強(qiáng)型IEEE802．11g+技術(shù)時(shí)，則可選擇速率可達(dá)108Mbps的IEEE802.11g+寬帶路由器。無線寬帶路由器在品牌方面，與有線寬帶路由器主要品牌差不多，但也有一些僅在無線路由器領(lǐng)域具有特別的優(yōu)勢，如NETGEAR(網(wǎng)件)、3COM和SMC等，其他方面的考慮與有線的一樣。另外，現(xiàn)在的寬帶路由器通常還具備像基本的防火墻、DHCP、VPN透傳、DMZ(非軍事區(qū))等附加功能，在選擇時(shí)最好選擇功能比較全面的。特別是要部署VPN網(wǎng)絡(luò)連接的用戶，盡管寬帶路由器一般都不提供VPN連接功能，但是它可以提供VPN透傳(“透明傳輸"，就是不受任何影響的意思)功能，讓VPN數(shù)據(jù)包通過路由器，而不會(huì)受到任何影響，否則到真正要部署VPN連接時(shí)，你的寬帶路由器則不能用了。交換式路由器的選型考慮在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，有時(shí)還必須考慮一種新型的路由器設(shè)備，那就是—交換式路由器。它與三層交換機(jī)一樣，也是由路由器和交換機(jī)兩者結(jié)合的新型設(shè)備。不過，它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別，三層交換機(jī)是指具有部分路由器功能的交換機(jī)，工作在OSI的第三層—網(wǎng)絡(luò)層，而此處的交換式路由器則是指具備部分交換機(jī)功能的路由器，工作在OSI的第四層—傳輸層。雖然交換式路由器與傳統(tǒng)交換機(jī)、路由器相比具有比較明顯的技術(shù)和性能優(yōu)勢，建議有條件的企業(yè)用戶，在因特網(wǎng)或者與其他網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用比較頻繁的情況下選擇這種路由器，它可以大大提高網(wǎng)絡(luò)問的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率。但是，對于絕大多數(shù)中小型企業(yè)用戶，則不建議這樣選擇，因?yàn)檫@樣的路由器目前仍屬于新型技術(shù)，價(jià)格非常昂貴。況且普通的中小型企業(yè)沒有太多網(wǎng)絡(luò)問的數(shù)據(jù)通信需求，傳統(tǒng)的路由器基本上都能應(yīng)付。4不同組網(wǎng)環(huán)境中路由器的配置仿真4.1一般環(huán)境下路由器的配置本次實(shí)驗(yàn)配置路由器的IP地址，測試路由器的直聯(lián)路由和計(jì)算機(jī)網(wǎng)關(guān)的作用。實(shí)驗(yàn)中有兩個(gè)計(jì)算機(jī)，一個(gè)路由器，用以模擬家庭上網(wǎng)環(huán)境中，同一路由器的不同PC機(jī)接入。其配置仿真圖如圖4.1所示。圖4.1同一子網(wǎng)路由配置圖首先進(jìn)行客戶端A的IP和網(wǎng)關(guān)配置，分配給客戶端A的IP為10.65.1.1，網(wǎng)關(guān)為255.255.0.0。如圖4.2所示。圖4.2客戶端A的IP和網(wǎng)關(guān)配置其次進(jìn)行客戶端B的IP和網(wǎng)關(guān)配置，分配給客戶端B的IP為10.66.1.1，網(wǎng)關(guān)為255.255.0.0。如圖4.3所示。圖4.3客戶端B的IP和網(wǎng)關(guān)配置配置完客戶端和路由器之后，通過ping功能，測試客戶端A、客戶端B與路由器之間的數(shù)據(jù)通信及客戶端A與客戶端B之間的數(shù)據(jù)通信。如圖4.4和圖4.5所示。圖4.4客戶端A與路由器、客戶端B的通信測試圖4.5客戶端B與路由器、客戶端A的通信測試4.2多個(gè)網(wǎng)絡(luò)間路由器的配置本次實(shí)驗(yàn)配置多個(gè)路由器的IP地址，測試路由器的動(dòng)態(tài)路由和計(jì)算機(jī)網(wǎng)關(guān)的作用。實(shí)驗(yàn)中有4臺(tái)計(jì)算機(jī)，3個(gè)路由器，用以模擬不同網(wǎng)環(huán)境，路由器的不同PC機(jī)接入。其配置仿真圖如圖4.6所示。圖4.6多網(wǎng)絡(luò)路由配置仿真圖由圖可以看出，配置分配給客戶端A的IP為10.65.1.1，分配給客戶端B的IP為10.66.1.1，分配給客戶端C的IP為10.69.1.1，分配給客戶端D的IP為10.70.1.1?？蛻舳伺渲猛瓿珊螅M(jìn)行路由器的配置。如圖4.7---4.9所示。圖4.7路由器A的配置圖4.8路由器B的配置圖4.9路由器C的配置配置完成之后，通過ping功能，測試各客戶端與路由器之間的數(shù)據(jù)通信及各路由器之間的數(shù)據(jù)通信。如圖4.10至圖4.15所示。圖4.10客戶端A與路由器A連通測試由圖可以看出，客戶端A與路由器A之間實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信。圖4.11客戶端A與客戶端B的連通測試由圖可以看出，同一路由器上的客戶端A和客戶端B實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信。圖4.12客戶端A與路由器C的連通測試由圖可以看出，客戶端A通過路由器A的發(fā)送端口與路由器C實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信。圖4.13客戶端A與路由器B的連通測試由圖可以看出，客戶端A與路由器B之間實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信。圖4.14客戶端A與客戶端C的連通測試由圖可以看出，客戶端A通過跨路由，與客戶端C實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信。圖4.15客戶端A與客戶端D的連通測試由圖可以看出，客戶端A通過跨路由，與客戶端D實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信。5結(jié)束語課程設(shè)計(jì)目的在于開闊眼界，把課本知識(shí)付諸實(shí)際實(shí)踐，給予學(xué)生處理實(shí)際問題的機(jī)會(huì)，而不應(yīng)該只是一味地從網(wǎng)上搜索，這種快餐式文化，顯然是與課程設(shè)計(jì)的目的背道而馳的。但應(yīng)該適當(dāng)利用網(wǎng)上資源，參考前人的思路，提取優(yōu)點(diǎn)，然后再用自己的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。對大四學(xué)生來說，更應(yīng)該重視與珍惜課程設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@是個(gè)很好的實(shí)踐機(jī)會(huì)，然后應(yīng)該深入了解題目，理清思路，通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)聯(lián)系實(shí)際和解決實(shí)際問題的能力。通過這次計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真的課程設(shè)計(jì)，我更加充分的理解了課本上的知識(shí)，對網(wǎng)絡(luò)安全中路由的作用有了透徹的理解，掌握了設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)路由的基本步驟，尤其是慢慢學(xué)會(huì)了如何進(jìn)行應(yīng)用需求。此外對網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)的防火墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)管理及VPN設(shè)計(jì)也有了深入的了解，通過這次課程設(shè)計(jì)提高了我解決問題的能力，鞏固了我網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的知識(shí),再一次體會(huì)到課程設(shè)計(jì)所需的耐性和認(rèn)真!也認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)并非是對書本知識(shí)的生搬硬套，它需要以書本知識(shí)為基礎(chǔ)再加以拓展和延伸，靈活運(yùn)用最為重要!這次計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真課程設(shè)計(jì)歷時(shí)兩個(gè)星期，在這些日子里，我學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。為了完成課程設(shè)計(jì)，而且解決企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)需求分析及設(shè)計(jì)的資料比較少，我花費(fèi)了很多的時(shí)間去看相關(guān)書籍，查找了很多網(wǎng)頁。由于有《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》這門課程做基礎(chǔ)，在上課時(shí)學(xué)到了許多相關(guān)的知識(shí)，最終這次課程設(shè)計(jì)還是比較順利地完成了。參考文獻(xiàn)[1] 易建勛.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2009[2]蔡學(xué)軍，梁廣民，王隆杰，張立娟.網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2007[3]沈海娟.網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)—廣域網(wǎng)[M].北京：浙江大學(xué)出版社，2006[4]范剛，章千.中小型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全方案.北京：電子工業(yè)出版社，2002[5]DoyleJeff，CarrollJ.D.夏俊杰譯.網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)（第二卷）[M].北京：人民郵電出版社，2009[6]邱祿瑞徐曉.企業(yè)CIMS／MIS下的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.汽車科技，2002附錄：路由器配置代碼//程序名稱：路由器的配置//程序功能：通過路由配置，實(shí)現(xiàn)不同客戶端之間的通信。//程序作者：李明洪//最后修改日期：201一般環(huán)境下的路由配置：設(shè)置客戶端A的Ip地址和網(wǎng)關(guān)的操作：[root#PCAroot]#ifconfigeth010.65.1.1netmask255.255.0.0[root#PCAroot]#ifconfig[root#PCAroot]#routeadddefaultgw10.65.1.2[root#PCAroot]#route設(shè)置客戶端B的Ip地址和網(wǎng)關(guān)的操作：[root#PCBroot]#ifconfigeth010.66.1.1netmask255.255.0.0[root#PCBroot]#ifconfig[root#PCAroot]#routeadddefaultgw10.66.1.2[root#PCAroot]#route配置路由器的接口IP地址：router>enrouter#conftrouter(config)#hostnameroaroa(config)#iprouting(默認(rèn)是關(guān)閉的)roa(config)intf0/0roa(config-if)#ipaddress10.65.1.2255.255.0.0roa(config-if)#noshutdown(默認(rèn)是shutdown)roa(config)intf0/1roa(config-if)#ipaddress10.66.1.2255.255.0.0roa(config-if)#noshutroa(config)ints0/0roa(config-if)#clockrate64000roa(config-if)#ipaddress10.67.1.2255.255.0.0roa(config-if)#noshutroa(config)ints0/1roa(config-if)#clockrate64000roa(config-if)#ipaddress10.68.1.2255.255.0.0roa(config-if)#noshut探測網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通情況[root#PCAroot]#ping10.65.1.2(通)[root#PCAroot]#ping10.66.1.2(通)[root#PCAroot]#ping10.66.1.1(通)[root#PCAroot]#ping10.67.1.2(不通)[root#PCAroot]#ping10.68.1.2(不通)[root#PCBroot]#ping10.65.1.2(通)[root#PCBroot]#ping10.65.1.1(通)[root#PCBroot]#ping10.66.1.2(通)[root#PCBroot]#ping10.67.1.2(不通)[root#PCBroot]#ping10.68.1.2(不通)roa#ping10.65.1.1(通)roa#ping10.65.1.2(通)roa#ping10.66.1.1(通)roa#ping10.66.1.2