计算机网络路由交换的技术应用与发展趋势探讨

郭颂

计算机网络路由交换的技术应用

计算机网络路由交换技术起源。最早出现的路由器只适用路由器信息协议，功能较弱，只能负担小型网络的信息传送工作，支撑不起大型信息网络的运行。随着网络科技的发展和人们对网络功能的要求增多，原始的路由器信息协议由于效率太低渐渐被淘汰，功能更为强大的开放式最短路径优先协议（OSPF）取而代之，强化了路由器处理数据信息的能力，提高了网络间信息传送的速率。未来互联网在全球范围内的覆盖率会进一步提高，网络中的信息会越来越庞杂，人们对于信息的网络传送会有越来越多的要求，计算机学家必须加大路由交换技术的研究力度，推动路由交换技术的不断革新进步，以适应多变的互联网世界，为多样的信息传送提供可靠技术保障。

计算机网络路由交换技术理论分析。互联网中有局域网和广域网，它们之间的信息交流需要借助能够转换不同网络间数据的网络设备，这种设备就是路由器。路由器是计算机网络上的重要节点，它的路由功能可以实现不同子网间的数据传送。数据的传送方向由路由器内的核心部件——路由表决定，它会根据信道的情况自主选择最佳路由路径，然后按照前后顺序发送信号。路由器在进行数据传送时的具体程序如此下：首先路由器端口要接收数据包。接收成功后为方便读取数据包中的数据，路由器将拆除数据包的链路层。找出数据包中包含的IP地址，将其反馈给路由表。路由表发挥引导作用，使用选择信道的功能，找出下一步的传送方向和目标地点。重新打包链路层，使数据包恢复传送状态并将其投放至下一个目的地。如果上一步骤中路由表无法确定数据包的下一个传送地点，传送将中断，路由器会抛弃该数据包并将传送过程的相关信息返给数据包来源处。通过路由器传送数据包时，除数据包本身包含的信息外，还有一种链路广播信息在这过程中得到了传播，它的主要作用是告知网络中其他路由器数据包发送方的链路层情况。

主流的计算机网络路由交换技术中较常使用的协议包括RlP协议，EIGRP协议、OSPF协议，IS-Is协议、PAP协议、CHAP协议。

RIP，即路由信息协议，是最为人所熟知的，也是使用频率最高的一种内部网关协议。通过UDP和报文的形式传送数据文件。RIP可以通过探知每个路由器可以抵达多远的网络这一信息与其他网络进行持续的信息交换，从而使路由器与网络连接保持动态平衡。在进行信息交换时，RIP需要用跳跃计数来衡量路由距离，其允许的跳跃数最大值为15大于15则不能传送至目的地，这使该协议在实际使用中存在一定缺陷。

EIGRP，即增强内部网关路由线路协议，是美国思科公司的私有协议。它将距离矢量路由协议和链路状态路由协议的优点结合起来，使路由交换不再需要每隔一段特定时间便发送路由更新的相关信息，从而实现更少的网络宽带占用。

OSPF，即开放式最短路径优先协议，属于链路状态的内部网关路由协议。它诞生于互联网急遽发展、信息爆炸的网络环境，相较于RIP协议功能更完善。通常在单一的自治域网络内部使用这一协议。该协议有高度的开放性，因此用处多、生命力旺盛。

IS-IS，即中间系统到中间系统路由协议。从属性到功能都与开放式最短路径优先协议有着极大的相似性，但在协议活力度方面远不及后者，且后者和IP的适配性更高。

PAP，即密码认证协议。经由PAP路由器进行信息传送的网络用户需要给出目的地路由器所要求的用户名和登录密码，这两项信息能与目的地路由器访问列表中存储的用户信息对应，该用户才能成功登录。这样的认证方法提高了网络信息传送与交换的安全性，安全程度可类比一般网络用户远距离登录电脑主机。PAP协议运行对网络环境有一定要求，即远程登录电脑主机时可以使用明文密码模拟登录方式的情况下，该协议才有适用性。它的缺憾是用户用于登录的用户名、登录密码等信息在网络传送中不受加密保护，很容易被人拦截读取，致使用户信息泄露。

CHAP，即询问握手认证协议。通过CHAP协议进行网络传送的用户名和登录密码是经过加密的，不容易被黑客窥探，而且初始值的生成是随机的，而登录初始值的变化又会直接导致用户登录信息的变化。这样即便不幸某一次的登录信息被黑客盗取，但下一次登录信息会更新，原来的登录信息作废，黑客不能使用原信息再次登录。由于各家厂商倾向于使用不同的哈希函数算法，CHAP协议并不具备互操作性。但CHAP协议的兼容性十分优良，几乎可兼容所有路由器或一般服务器，可以说它适宜安装在绝大多数互联网网关上。

计算机网络路由交换技术的优势

完善流量信息。计算机网络路由交换技术的使用可以完善网络流量應用信息，交换式路由器在跟踪应用程序流的过程中增强了自身性能监控、信息记忆及流量测量等能力。具体过程如下：交换式路由器主动向各个端口传送相关数据以供检测，减轻了工作人员的业务负担，且路由器工作效率高于人工作业效率，这就使路由器数据管理效率等到了提升，数据运算时间缩短，信息传送更方便快捷。管理员还可以依据路由器的记账信息分析得出宽带的占用率及每个程序占用宽带的比例，及时采取措施处理其中占用比例最大、消耗宽带最多的程序，从而维持各服务器之间的平衡。

安全性高、灵活性大。计算机网络路由交换技术在实际应用中使网络环境的安全性和灵活性都大大提高。在执行处理软件的任务时，对一般的常规路由器而言，软件数据包数据量多、运算困难，同时路由器为了数据安全还要执行安全指令。这样处理每个数据包需要执行的指令增多，路由器的任务负担加大，数据处理起来较慢，路由器性能明显降低，灵活性缺失。但交换式路由器就不受这些问题的限制，它本身具有更高的安全性能和更强大的数据处理能力，高级性能受到激活启动后路由器还能觉醒线速性能，使数据在ASIC的特殊处理下轻易被系统识别出数据来源和传送目的地，保证了路由器在数据处理过程中的安全性。

合理的策略。计算机网络路由交换技术的应用使路由器在处理比较复杂的应用程序时总是能够制定最优应对策略。比如，执行信息传送交换任务时路由器接收的数据过多，所有端口都被完全占据，这时为避免盲目混乱的数据处理，路由器内部系统会根据自身需要对数据进行排序，然后优先处理内部需求较大的数据，这是合理策略的体现形式之一。网络技术工作者在使用路由交换技术时需要对网络应用进行一些功能参数设置，可以根据交换式路由器的处理策略合理设置、调配流量，以最大限度利用其价值，降低管理难度。

计算机网络路由交换技术发展趋势

从交换式路由器与交换机的配置进行探讨。交换式路由器和交换机在过滤网络流量这一功能上有着很大的相似性，但交换机作业方式仍停留在互联网技术的物理层面，它是从物理上对网络进行分段，而交换式路由器有专用的软件协议，它从逻辑上将不同网络区分开来。比如，在使用IP協议的路由器的作用下，一个网络可以被分割为复数个的子网段，而能够通过这个交换式路由器的网络流量必须包含指向该特定IP地址的数据。此外，交换机处理数据只对数据包中的物理地址进行读取，而交换式路由器不仅要接收、转送数据，还要过滤数据，数据处理程序较交换机更为复杂，所需的时间也更多一些，但是经过对比可以发现，交换式路由器处理数据的方式更全面、更合理。比如，交换式路由器对于每一个接收完成的数据包都会再次运算其校验值，然后根据校验值更新数据包中的物理地址信息。在网络中安装交换式路由器要比安装交换机难度大很多，交换机可以随插随用，交换式路由器却要经过复杂的安装过程。但是，在结构复杂的网络中更适合使用交换式路由器，它可以提高网络的整体工作效率，并且交换式路由器还有一个好处——它的过滤系统可以对网络广播进行智能过滤处理。

从IP子网通进行探讨。网络环境中，只有活跃度高的子网通才能带动复数个同时作用的路由器协议。在计算机网路路由交换技术的应用中显示，静态子网通允许通过的IP个数并不太多，而使所有的IP路由器都得到静态配置又是不可能实现的，在这种情况下只有使用多样化的配置才能让每一个IP都顺利通过静态子网通。各家公司、企业都处在不断的发展变化中，其内部适用的网络环境也会随之而不断改变，但只要公司、企业的地理位置和内部设置保持不变，其网络的IP地址、空间等也不会改变。公司或企业的网络管理人员应特别注意这一现象，在进行网络差异化配置时结合这个因素选择配置方法，可以利用动态的、活跃度相当高的子网通来写入和处理不停变化的地址。

从路由器协议管理探讨。多路由器协议用于两个不相同的路由器协议需要彼此交换路由数据信息的情况。多个厂家出产的不同路由器彼此间进行持续的路由会耗费大量网络流量，占用很大的宽带空间，路由器处理信息的速率随之下降，路由表获得通过信息然而一段时间后并未接收到该信息，也即信息传递最终失败。每过30秒距离矢量路由器协议会将一份完整的路由选择表传送至毗邻的路由器，使临近的路由器获得最新的路由选择表信息。选择表发送后经过90秒仍未被临近路由器接收的，则认为信息不可传达毗邻的路由器站点。距离矢量路由器协议以跳跃数为单位度量信息传达至目的地前行经的路由器数目。在两个不同的路由器协议路由到同一个目的地的情况下，路由器会根据它们各自不同的管理距离选择两者中发信成功率更高的那一个路由器协议。多种不同路由器协议间的信息交换是如此的复杂，针对这种情况，研究开发能够连接多个不同路由器协议并实现其无障碍信息交换的路由交换机就成为了网络信息技术人员迫在眉睫的重大任务。路由交换机的应用将极大提升不同协议间的信息传送及反馈速率，使问题得到尽快的解决。

从端口配合讨论。计算机网络路由交换技术交换信息的具体流程一般为：路由器协议下达指令，将待处理的信息传送到路由器的某个端口，在清楚读取信息的目的地后使用端口交换技术将信息发往目的地，交给其他路由器协议处理。不同路由器协议间的信息交换存在端口配合不够确切的问题，在信息由一个路由器协议进入另一个路由器协议时，后一个路由器可能会因为两者的路由不同而拒绝信息的进入，致使信息传送任务无法顺利完成。协议并行的信息技术手段尚不能根治这一问题。因此在不同路由器协议信息交换的过程中，端口信息交换失误、信息传送速度变慢等情况依然较为常见。研究出实现不同协议路由器端口完美对接的信息传输方式能进一步提高目前的路由器信息处理能力。

计算机网络路由交换技术在实际中有着较为广泛的应用，且其在信息传送处理方面的优势十分显著，它的发展带动了路由器性能和网络系统性能的提升。但路由交换技术中也仍然存在一些问题，如不同协议路由器之间信息传送不畅等，这说明这项技术并不十分成熟，还有待进一步的研究改进。网络技术人员应勤耕不辍，依据网络路由技术未来的发展趋势确定研究方向，努力攻克这些技术难题，使该技术能够继续造福人类的生产生活。

（作者单位：首都医科大学附属北京佑安医院）