路由器工作原理
互联网是20世纪通信领域的最伟大发明之一。它的存在使得人们能够在数秒内将电子邮件发送给对方。此外，它还能使人们浏览到很多信息，其中就包括您现在正在浏览的博闻网文章。我们现在已经对互联网的各部分给家庭和办公提供的各种便利感到习以为常，例如网页、电子邮件和下载的文件等等，这些都使互联网成为一个充满生机和活力的媒介和宝库。但是，如果缺少了其中一个重要的部分，上述那些由互联网提供的服务都将无法到达您的计算机终端，而且您很可能从未见过它的这一重要部件。事实上，大多数人都不曾亲眼目睹这一确保互联网正常运作的重要技术组件：路由器。
路由器是一种专用的计算机，它会将您和所有其他互联网用户的信息沿着成千上万条路径高速传送到目的地。在这篇文章中，您将领略到这些工作在幕后的机器是如何保证互联网正常运行的。
保持信息的正常传输
当您将一封电子邮件发送给身在外地的朋友时，如何确保这一信息会到达您朋友的计算机，而不是世界上其他数百万计算机中的另外一台？将信息从一台计算机发送到另外一台计算机的工作就主要是由路由器来承担的，这是因为它们是保证网络间而不是网络内消息正常流动的重要设备。
让我们举个例子来看看一个简单的路由器是如何工作的。设想一家小型的公司，这间公司主要为当地电视台制作3-D动画。公司有10名员工，每人都配备有计算机。其中4名员工是动画制作者，剩下的员工主要从事营销、会计和管理等工作。在完成项目的过程中，动画制作者之间需要来回传送很多非常大的文件。为实现这一需求，他们需要一个计算机网络。
当一位动画制作者发送文件给另外一位制作者时，大型文件将会占用绝大部分的网络资源，使得该网络对于其他用户而言速度显得极其缓慢。事实上，一个高负荷用户会影响整个网络的性能，其中的原因之一缘于以太网的工作原理。从一台计算机发送出的每个数据包都将会被本网络中其他计算机检测到，随后，每台计算机检查该数据包并判断其目标地址是否为本机。这一工作原理简化了网络的基本设计，但是当网络规模或是网络负荷程度变大时，就会出现性能问题。为了防止动画制作者的工作影响到前端办公室中的员工，公司建立了两个独立的网络，一个网络供动画制作者使用，另外一个被其他人员所用。而一台路由器就将这两个网络连接起来并将它们一同连接到互联网。
引导网络流量路由器是唯一能接收到该公司两个网络中所有计算机所发送的全部信息的设备。在我们所举的例子中，当一位动画制作者发送一个很大的文件给另外一位制作者时，路由器先查看信息数据里的目标地址，然后将其保留在制作者专用的网络上。另一种情况下，如果一个制作者向会计员发送邮件询问报销单核对事宜时，路由器查看到信息数据的目标地址，然后会将其转发到另一个网络上。
配置表是路由器用来判定数据包如何传输的依据之一，它是一系列信息的集合，其中包括：
哪些连接是指向特定地址组的
使用的连接的优先级
处理常规网络流量和特殊网络流量的规则在最小的路由器中，配置表可能简单到只有六行，但是在处理大量的互联网信息的大型路由器中，配置表会变庞大而又复杂。
路由器有两个相互独立而又相互关联的功能：
路由器需要确保信息不会被传送到不相关的地址，这对于防止大量数据堵塞他人连接是至关重要的，否则其他连接将成为“毫不相干的旁观者”。
路由器需要确保信息被传送到指定的地址。
正是由于对上述两个功能的执行，路由器非常适用于处理互联的两个独立网络。它将两个网络联结起来，将信息从一个网络传输到另外一个网络。在某些情况下，路由器还会实现两个网络间不同协议的互相转换。它还能保护网络，避免一个网络中的信息意外泄露到另一个网络上。随着互联的网络数量增加，负责处理这些网络间信息传送的配置表也在不断增大，路由器的处理能力也得相应地变得更强大。然而，无论互联的网络数量有多大，路由器的基本操作和功能都是一样的。由于互联网是一个由数以万计的较小网络组成的庞大网络，所以路由器的使用是必不可少的。
分组发送
当您拨打电话给远在他乡的友人时，电话系统将会为您的电话和被呼电话之间建立起一个固定线路。这一线路可能又由六个或是更多的链路组成，其中包括线缆、交换机、光纤、微波和卫星等。一旦建立起连接之后，该线路在整个通话过程中是不会发生改变的。固定线路连接方法意味着在通话过程中线路的质量是保持一致的。如果整个线路中的任何一个环节出现问题，例如一棵树压倒了其中的部分电线或是线路中的某个一个交换机出现电源问题，那么通话将会被突然中断。而当您发送一封带有附件的电子邮件时，计算机网络所采用的方法却与电话系统截然不同。
无论互联网数据以何种形式存在（如网页、下载的文件或是电子邮件），这些数据都会在一个被称为分组交换网络的系统上传输。在这一系统中，电子邮件或文件的数据被分割为数个大小为1500字节左右的数据包。每个数据包的外层会被加上额外的信息，其中包括发送方地址、接收方地址、该数据包在整个消息中所处的位置，以及接收的计算机如何确定数据包是否完整抵达。每个数据包（又称为分组）将会沿着最佳的可用路径发送到目的地。同一消息中的其他数据包可能均采用这一路径，也可能不会采用。与使用固定线路连接方法的电话系统相比，计算机网络采用的分组交换方法看起来似乎非常复杂，但分组交换方法对于数据网络有两大优势：
在毫秒级的时间内，网络能在各个设备间平衡负荷。
在信息传输过程中，如果网络上的一个设备出现故障，数据包将会绕行以确保整个消息的完整传输。
数据包的传输路径
路由器是互联网的重要组成部分，它能对分组进行路径的重新配置，因为路由器会根据数据包附带的额外信息来判断网络条件，例如接收数据和发送数据的延时以及网络上各部分的流量。然而，并不是所有路由器都会实现上述功能。路由器也有不同的规格大小，例如：
如果您在两台装有Windows98系统的计算机之间开启了互联网连接共享功能，您将其中一台与互联网连接的计算机作为简单的路由器。在这个例子中，路由器执行很简单的操作，只是根据数据判断其目标地址是哪台计算机。而这一操作又可以在系统的后台完成，从而避免了严重影响到其他正在运行的程序。
稍大型的路由器将会执行较多的操作，例如将一个小型办公室连接到互联网上的路由器。这一类路由器通常会为保护办公室网络安全而实施一定的规则，防止某些恶意攻击危害网络安全。为了处理足够规模的网络流量，这类路由器往往是一些独立的硬件设备，而不是运行在服务器上的软件程序。
大型路由器能每秒处理数百万的数据包而且能最有效地配置整个网络，例如在互联网主要节点上处理数据的路由器。这一类路由器是大型的独立系统，更类似于超型计算机，与办公室的服务器大相径庭。
如何转发数据包?
路由器是构成计算机网络“管路”的设备之一。和集线器、交换机一样，都是将计算机或网络的数据传输到其他计算机或网络上的设备。但是其中只有路由器会检测每个传输的数据包并决定其确切的传输路径。因此，路由器必须掌握三个信息：发送方的地址，接收方的地址以及网络拓扑结构。
当一位朋友将生日贺卡邮寄到您家时，他可能会使用类似于下面的地址：
乔·史密斯
枫叶大街123号
Smalltown佛罗里达45678
上面的地址由多个部分组成，每一部分都将帮助邮局工作人员将信件准确的邮递到您家。虽然邮政编码能加快这一过程，但是即使没有邮政编码，只要您的朋友写清楚了您的国家/地区、城市和街道地址，生日贺卡也同样能邮递到。我们可以将这一地址比作是逻辑地址，该地址指示了如何能将信件投递给您。这一逻辑地址又与相应的物理地址相关联，而物理地址是只有您在买卖房子的时候才会了解到的。土地和房屋的勘测图包括纬度、经度和方位等信息，这些信息则给出了该资产的法律的描述或是地址。
逻辑地址
无论是办公室网络还是互联网，连接到网络上的每个设备都有一个物理地址。对于直接与网络线缆连接的设备而言，这个地址是独一无二的。例如，如果您的台式计算机有一个网卡，那么此网卡就具有一个物理地址，永久存储在一个特殊的存储位置中。该物理地址又称为媒介访问控制（MediaAccessControl,MAC）地址，它有两个部分，每部分的长度为3个字节。前3个字节标识制造网卡（NIC）的公司，后3个字节是网卡本身的序列号。
有趣的是您的计算机可以同时拥有多个逻辑地址。当然，您可能对于通过多个“逻辑地址”将消息传送到同一个物理地址的情况习以为常。当您在家的时候，通过邮递地址、电话号码和电子邮件地址都能使得消息传达给您。它们只是对应于不同的消息形式，也可以说不同的网络。
在计算机网络中，逻辑地址的工作原理与之完全相同。您可能同时在使用几种不同类型的网络的地址配置方法或传输协议。既然您已经在阅读此网页了，说明您的计算机一定已经建立了互联网链接，那么您就已经使用了TCP/IP协议中规定的IP地址。如果为了实现几台家庭计算机之间的文件互传，您又组建了一个小型网络，那么您很可能还用到了微软的NetBEUI协议。如果您从家里连接到公司的网络，那么您的计算机很可能使用了Novell的IPX/SPX协议中规定的地址。而所有这些不同的地址配置方法或传输协议都能在您的计算机上同时存在。计算机能通过相应的驱动程序软件与各个网络进行通信，但它们会占用内存和CPU时间等资源，因此您并不希望加载不必要的协议，但即使让所有工作所需的协议同时运行也并不会造成问题。
MAC地址您很可能从来没有看到过一台设备的MAC地址，原因是您的计算机在与网络进行通信时，系统会利用软件的方法将MAC地址与逻辑地址进行匹配。而网络正是通过逻辑地址来向计算机传送信息的。
如果想看到您的Windows系统计算机的MAC地址和IP协议使用的逻辑地址，那么您可以运行一个Windows系统自带的小程序。首先点击“开始”菜单，选择“运行”，然后在弹出的对话框中输入“WINIPCFG”（Windows2000/XP用户输入“IPCONFIG/ALL”）。在弹出灰色窗口后，点击“更多信息”，您会看到以下信息：
Windows98IPConfiguration:
HostName:NAMEHOWSTUFFWORKS
DNSServers:208.153.64.20
208.153.0.5
NodeType:Broadcast
NetBIOSScopeID:
IPRoutingEnabled:Yes
WINSProxyEnabled:No
NetBIOSResolutionUsesDNS:No
Ethernetadapter:
DescriptionPPAdapter
PhysicalAddress:44-45-53-54-12-34
DHCPEnabled:Yes
IPAddress:227.78.86.288
SubnetMask:255.255.255.0
DefaultGateway:227.78.86.288
DHCPServer:255.255.255.255
PrimaryWINSServer:
SecondaryWINSServereaseObtained:01018012:00:00AM
LeaseExpires:01018012:00:00AM
这里的很多信息会因您的计算机连接到网络的具体方式不同而不同，通过该小程序查询出来的网卡的MAC地址就是物理地址。IP地址是由互联网服务提供商或是网络管理员为您的连接而设定的逻辑地址。您还可以看到其他服务器的IP地址，包括为您进行域名解析的DNS服务器和帮助您连接到互联网的网关服务器。DNS服务器的作用是使您在访问我们网站时可直接输入www.howstuffworks.com，而不是难以记忆的IP地址：216.27.61.189。当您查阅完这些消息后点击“确定”结束。（注意：出于安全方面的考虑，我们对这个互联网连接中的一些信息进行了修改。事实上，在将这些信息公开给他人时您必须非常谨慎小心。在某些情况下，一些恶意的用户可以通过您的IP地址和使用适当的工具，获得您的个人信息，还能控制您的计算机系统。（本文转载于www.boxin8.cc）
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