網絡路由交換關鍵技術分析

李晉峰

（長治職業技術學院，山西 長治 046011）

路由技術被廣泛應用于計算機網絡，實現各種網絡之間的連接，使網絡傳輸數據包實時傳送更加穩定、高效。路由器在網絡發展初期只發揮信息協議交換端口功能，而在網絡規模日漸壯大的過程中，這種交換形式已經顯得過于單一和薄弱，無法再滿足當前網絡傳輸的實際需求，應更多關注利用網絡路由交換關鍵技術，以使互聯網可以持續維持正常、穩定的性能，確保網絡盡可能保持較高速度通暢運行，所以很有必要對網絡路由交換關鍵技術展開深入分析和研究。

1 路由和交換技術

1.1 路由技術

在網絡路由交換關鍵技術中，基礎運行技術就是路由技術，其應用原理是將傳輸層的數據下傳至網絡層，經過包裝加工形成數據包，把信息傳輸至路由端口，并對數據包進行解析得到源主機與目的主機的地址信息，以確定目標主機或者默認網關的地址，在此基礎上進一步核對物理地址信息，明確接下來的數據傳輸目的地，在確認無誤后轉發相應數據包到下一節點，直至達到數據傳輸目標[1]。而若路由在數據包傳輸期間無法得到數據包的IP地址，也就不能對相應的內容進行解析，此時路由將針對性地處理此類信息。另外，為保證數據安全，對該數據包實現銷毀處理，以防因為數據包滯留威脅網絡運行安全。

1.2 路由算法

路由算法屬于關鍵技術，除了不用配置的直連路由，目前計算機網絡中采用的算法有靜態路由算法和動態路由算法，由于靜態路由算法具有規模限制的局限性，所以大部分網絡使用的是動態路由算法，這類算法相對于靜態路由算法來說，能夠更好地應對網絡拓撲以及流量變化。其中應用頻率較高的動態路由算法有：①鏈路狀態路由算法，也叫最短路徑優先算法，運行鏈路狀態路由協議的路由器要學習獲得整個網絡的最新網絡拓撲，并建立一個網絡鏈路狀態數據庫，然后使用算法和鏈路狀態通告（LSA）動態更新網絡拓撲數據庫，并以此計算出最優路徑，最后及時更新路由表。②距離向量路由算法。此算法將路由以矢量方式在鄰居間學習并進行路徑研判，取得最佳路徑，同時在相鄰路由器之間實現路由表交換和更新[2]。用于簡單網絡的RIP就是代表。各路由表都由各路由器進行維護，同步將網絡內路由視作索引，在路由表當中確定最佳傳輸線路和距離。相鄰路由雙方在交換信息的過程中，路由可同步更新與完善內部路由表。當前應用較廣的最短路徑算法主要是D算法、F算法。

1.3 交換技術

交換技術在網絡設計中發揮著重要作用，可以通過不同應用，使用恰當的交換技術實現網絡內各用戶之間的數據傳輸和交換。交換技術主要有電路交換技術、報文交換技術和分組交換技術等，在綜合業務方面，也使用ATM交換技術來完成交換工作。在網絡優化設計中，向網絡中傳輸的數據流主要由LAN交換機在接入層發揮控制和指引作用，交換技術應用于接入層，可使用戶設備和網絡順暢連接，同時能轉發二層幀。此外，可聯合端口安全技術進一步保護用戶數據信息安全，抵御各種攻擊[3]。

1.4 主流路由器協議

主流的路由器協議有內部網關協議和外部網關協議兩大類。單一系統使用的有OSPF、RIP。在Internet中，多個自治系統（AS）之間也需要提供路由信息交換服務，為了解決這個問題，標準化組織制定了AS間的路由器協議BGP。BGP具有優選路由、避免環路等優勢，非常適合工作在各AS之間。其中，口令驗證主要是指網絡訪問中根據訪客要求，在口令登錄條件準確基礎上進行網絡訪問，訪客信息在網絡環境下有安全風險。而高級算法驗證路由器協議則可以對訪客使用復雜條件檢驗要求，即便網絡受到干擾，也可以保證信息安全，這主要是因為復雜條件驗證是隨機的，具有更高的安全保障，有更強的抵御能力。

2 路由交換技術的特點

在現實的網絡交換中要求做到：①完整性。通過應用路由器交換技術可有效保障傳輸的信息與數據完整，因為路由交換技術可支持信息交互，在實時監控下，可以動態追蹤路由器系統以及計算機網絡傳送的數據，從而有效控制數據狀況，避免在網絡數據傳輸中多包少包，在此基礎上也能使路由器系統在數據管理中提高精準度。②靈活性。將路由交換技術應用于計算機網絡數據傳輸當中，也可使路由器內的過濾功能充分施展出來，在數據處理過程中自動過濾掉無價值部分的信息，使計算機網絡更加可靠與安全[4]。路由交換技術充分發揮靈活性特點，既可以使路由器系統免受損害，又可以利用ASIC技術，進一步支持數據包處理，保證路由器正常、穩定地工作，免受其他因素干擾。③優化數據傳輸性能。應用恰當的路由交換技術，可進一步優化計算機網絡性能，還可通過進行數據分析比較，提升用戶上網體驗。

3 應用分析

3.1 案例分析

某校園網建立中應用網絡路由交換技術，結合第二層交換機以及第三層路由器相關優勢，在提升網絡傳輸性能中付出的代價比較低的同時，也可以有效解決校園網中子網比較分散與用戶成分雜亂不安全等問題。

該校園網核心層為校園網絡中心，能提供擴展性好，快速收斂以及負載平衡等功能，其和不同匯聚設備相連接，以高速轉發數據流。核心層安裝核心設備，同步為未納入校本部的幾個教學點預留通信接口。

校園網匯聚層主要為學校建筑物主干節點，交換機就安裝在主干網節點中，并分布在網絡第二層，向上連接網絡中心主干交換機，向下連接各樓層交換機，并對接入層設備相關流量進行匯聚，之后向核心層設備高速轉發。校園網為不同地域分別設置干線光纜，以網絡中心為核心，向其他主要建筑樓輻射，同時端接于二級主干節點部位。

校園網接入層為學校建筑物樓中各樓層交換機，屬于三級節點，可和終端設備直接連接，提供網絡和安全控制接入服務，也可在實現QoS策略期間作為邊緣點，為用戶提供IEEE 802.1x認證相接入服務。

3.2 網絡路由交換關鍵技術的應用

3.2.1 應用于流量信息中

校園網通過應用網絡路由交換技術，使計算機網絡能夠更加通暢、快速地傳輸流量信息，并通過應用新技術優化計算機網絡的流量信息解析能力、信息傳輸能力等。在網絡中進行數據傳輸時，保護用戶信息，可能會造成訪問過程中發生卡頓現象，通過應用路由交換技術，監測網絡環境內端口，能和探測器直接連接。在流量信息傳輸中應用路由交換技術后，促使流量信息進一步增加傳輸渠道，使計算機網絡性能明顯提升[5]。

3.2.2 應用于路由交換系統安全保障中

人們在應用傳統路由器過程中，為了顯著增加路由設備指令的運行，就要有針對性地使用恰當的方法和技術。校園網應用路由交換技術，就是利用新的方法和新的技術來對計算機網絡中有可能出現的安全隱患做出預判和處理，使相關設備不僅能夠充分發揮自己的作用，還可在應用中表現得更加安全和穩定。網絡安全領域應用路由交換技術，可以通過主動獲取數據包的來源和去處，保障網絡安全。如可以使用遠程網絡監控技術，利用網絡管理站和運行在各網絡設備上的agent，在監視器或探測器上跟蹤統計其端口所連接的網段上的各種流量信息。通過應用該技術，可進一步強化網絡監控數據功能[6]。另外，計算機網絡在進行信息監控操作中應用路由交換技術，可根據協議的完整性，簡化監控環節，與此同時，數據處理人員仍可正常操作路由器，并同步對數據進行分析和提取，從而使反饋信息真實完整，網絡安全得以保障。

3.2.3 應用于提升數據質量中

網絡數據傳輸過程中時常會出現數據緩沖頻繁、內存空間不足、傳輸數據信息量過大等現象，而校園網建立中通過應用路由交換技術，可對計算機網絡內數據加以識別與控制，加強信息處理能力，可使所傳輸的數據與信息充分占據信道，明顯提升數據傳輸質量。路由交換技術還可以在數據傳輸期間優選處理數據，使數據質量進一步提升。

3.2.4 應用于網絡環境優化中

校園網中應用路由交換技術，可使網絡運行比較平穩和靈活。在路由器運行時配合安全過濾器機制，可以使網絡平穩運行，屏蔽低價值信息，使路由器運轉效率得到提高。交互式路由器在傳統路由器保持同等條件下，交互式路由器表現得更好，受外部侵擾的概率更低，當使用中啟用高性能路由裝置時，也不會影響路由器正常運轉。交換式路由器采用ASIC技術處理數據包，能夠實時跟蹤與檢查數據，可第一時間發現異常并解決，使路由器運轉更安全、靈活。

4 網絡路由交換技術發展趨勢

4.1 合理安排硬件配置

從網絡流量過渡角度分析，路由器基本原理和交換器網橋有一定相似性，基于物理屬性可分為網段，路由器主要是基于軟件協議進行網絡劃分的。如一臺路由器支持IP并對網絡實現多段劃分，其僅在網絡流量向指定IP地址方傳輸過程中才可準許其途徑此路由器。當一個數據包隨機傳遞至路由器后，路由器均要二次估算數據包的校驗值，之后將新的數據寫入物理存儲地址中。所以在計算機網絡構建復雜度較高情況下，通過運用路由器可明顯提升網絡效率。

4.2 深入研究IP子通網

引入IP子網絡概念，將網絡劃分的狀況變得更加復雜和豐富，也使網絡資源的利用更加充分?；诼酚山粨Q技術相關運營模式，一些企業的內部網絡要關注進一步升級與優化系統性能，對網絡實現大范圍的改造和升級雖不會短時間內在實際應用中產生較明顯的效果，但要實現可持續發展，就必須通過相關動作保證網絡系統外部以及內部配置更加流暢[7]。與此同時，要注意完善和更新網絡訪客名單，以便更有效地掌握網絡應用狀態。在網絡運行過程中，有必要在使用多樣化的路由器協議基礎上使IP網絡更加活躍，從而使路由器交換技術發展更加成熟與完備。企業要高效配置內外網絡關卡，就要積極通過網絡訪問名單加強控制力度，而要促進網絡路由交換技術發展，就要關注深入研究IP子通網。

4.3 優化管理路由器協議

不同的路由協議在使用時，實現的路由功能也不同，要根據實際情況進行選擇。而多種路由器同步運行，不可避免會出現大范圍流量損耗問題，并且帶寬占用明顯不均。在距離向量路由協議中，其度量數額具體就是跳數，實際傳送過程中，要準確估算與計量流經路由器數額。以多種不同的路由器協議為基礎實現網絡信息傳遞，期間會產生大量路由信息，而在路由器運作期間，要求在選擇協議時充分考慮管理距離長短相關因素。此外，網絡管理者在對各項路由器情況進行處理時，要對路由交換詳細信息進行全面、詳細的考慮，并專業、細致地解析與處理其中產生的網絡流量。未來在應用網絡路由交換技術過程中，會更看重發揮路由選擇表的功能效用，在路由器協議選擇上要求具有更高可操作性，確保各端點信息可以順利傳送。

4.4 和IPv6協同發展

目前，網絡構建還是以TCP/IP為基礎，而IPv4面臨的最大問題就是缺乏足夠的網絡地址資源，對互聯網發展與廣泛應用產生了制約，而通過應用IPv6技術，可以解決地址不足的問題。但IPv6完全代替IPv4還需要經歷很長一段時間，IPv4、IPv6將會共存，為實現更加平穩、可靠的轉換，需要為其合理制定轉換機制。對此，IETFngtrans工作組提出了多種轉換機制，而且目前已有部分機制被應用在6Bone當中[8]。

5 結束語

路由交換關鍵技術的應用可有效維護互聯網正常運行，促使信息數據包高效傳輸，不斷優化信息傳輸質量。網絡路由交換技術呈現多元發展趨勢，不過因為部分新技術尚不成熟，還需要進一步加大研究力度，方可擴大推廣范圍。網絡路由交換技術在未來發展中要充分考慮用戶需求，關注提升用戶使用感受，增加用戶認可度，加快研究并升級改造路由器系統，關注相關設備更新換代，以進一步提升路由交換技術應用價值和優勢。