网络路由交换关键技术分析

李晋峰

（长治职业技术学院，山西 长治 046011）

路由技术被广泛应用于计算机网络，实现各种网络之间的连接，使网络传输数据包实时传送更加稳定、高效。路由器在网络发展初期只发挥信息协议交换端口功能，而在网络规模日渐壮大的过程中，这种交换形式已经显得过于单一和薄弱，无法再满足当前网络传输的实际需求，应更多关注利用网络路由交换关键技术，以使互联网可以持续维持正常、稳定的性能，确保网络尽可能保持较高速度通畅运行，所以很有必要对网络路由交换关键技术展开深入分析和研究。

1 路由和交换技术

1.1 路由技术

在网络路由交换关键技术中，基础运行技术就是路由技术，其应用原理是将传输层的数据下传至网络层，经过包装加工形成数据包，把信息传输至路由端口，并对数据包进行解析得到源主机与目的主机的地址信息，以确定目标主机或者默认网关的地址，在此基础上进一步核对物理地址信息，明确接下来的数据传输目的地，在确认无误后转发相应数据包到下一节点，直至达到数据传输目标[1]。而若路由在数据包传输期间无法得到数据包的IP地址，也就不能对相应的内容进行解析，此时路由将针对性地处理此类信息。另外，为保证数据安全，对该数据包实现销毁处理，以防因为数据包滞留威胁网络运行安全。

1.2 路由算法

路由算法属于关键技术，除了不用配置的直连路由，目前计算机网络中采用的算法有静态路由算法和动态路由算法，由于静态路由算法具有规模限制的局限性，所以大部分网络使用的是动态路由算法，这类算法相对于静态路由算法来说，能够更好地应对网络拓扑以及流量变化。其中应用频率较高的动态路由算法有：①链路状态路由算法，也叫最短路径优先算法，运行链路状态路由协议的路由器要学习获得整个网络的最新网络拓扑，并建立一个网络链路状态数据库，然后使用算法和链路状态通告（LSA）动态更新网络拓扑数据库，并以此计算出最优路径，最后及时更新路由表。②距离向量路由算法。此算法将路由以矢量方式在邻居间学习并进行路径研判，取得最佳路径，同时在相邻路由器之间实现路由表交换和更新[2]。用于简单网络的RIP就是代表。各路由表都由各路由器进行维护，同步将网络内路由视作索引，在路由表当中确定最佳传输线路和距离。相邻路由双方在交换信息的过程中，路由可同步更新与完善内部路由表。当前应用较广的最短路径算法主要是D算法、F算法。

1.3 交换技术

交换技术在网络设计中发挥着重要作用，可以通过不同应用，使用恰当的交换技术实现网络内各用户之间的数据传输和交换。交换技术主要有电路交换技术、报文交换技术和分组交换技术等，在综合业务方面，也使用ATM交换技术来完成交换工作。在网络优化设计中，向网络中传输的数据流主要由LAN交换机在接入层发挥控制和指引作用，交换技术应用于接入层，可使用户设备和网络顺畅连接，同时能转发二层帧。此外，可联合端口安全技术进一步保护用户数据信息安全，抵御各种攻击[3]。

1.4 主流路由器协议

主流的路由器协议有内部网关协议和外部网关协议两大类。单一系统使用的有OSPF、RIP。在Internet中，多个自治系统（AS）之间也需要提供路由信息交换服务，为了解决这个问题，标准化组织制定了AS间的路由器协议BGP。BGP具有优选路由、避免环路等优势，非常适合工作在各AS之间。其中，口令验证主要是指网络访问中根据访客要求，在口令登录条件准确基础上进行网络访问，访客信息在网络环境下有安全风险。而高级算法验证路由器协议则可以对访客使用复杂条件检验要求，即便网络受到干扰，也可以保证信息安全，这主要是因为复杂条件验证是随机的，具有更高的安全保障，有更强的抵御能力。

2 路由交换技术的特点

在现实的网络交换中要求做到：①完整性。通过应用路由器交换技术可有效保障传输的信息与数据完整，因为路由交换技术可支持信息交互，在实时监控下，可以动态追踪路由器系统以及计算机网络传送的数据，从而有效控制数据状况，避免在网络数据传输中多包少包，在此基础上也能使路由器系统在数据管理中提高精准度。②灵活性。将路由交换技术应用于计算机网络数据传输当中，也可使路由器内的过滤功能充分施展出来，在数据处理过程中自动过滤掉无价值部分的信息，使计算机网络更加可靠与安全[4]。路由交换技术充分发挥灵活性特点，既可以使路由器系统免受损害，又可以利用ASIC技术，进一步支持数据包处理，保证路由器正常、稳定地工作，免受其他因素干扰。③优化数据传输性能。应用恰当的路由交换技术，可进一步优化计算机网络性能，还可通过进行数据分析比较，提升用户上网体验。

3 应用分析

3.1 案例分析

某校园网建立中应用网络路由交换技术，结合第二层交换机以及第三层路由器相关优势，在提升网络传输性能中付出的代价比较低的同时，也可以有效解决校园网中子网比较分散与用户成分杂乱不安全等问题。

该校园网核心层为校园网络中心，能提供扩展性好，快速收敛以及负载平衡等功能，其和不同汇聚设备相连接，以高速转发数据流。核心层安装核心设备，同步为未纳入校本部的几个教学点预留通信接口。

校园网汇聚层主要为学校建筑物主干节点，交换机就安装在主干网节点中，并分布在网络第二层，向上连接网络中心主干交换机，向下连接各楼层交换机，并对接入层设备相关流量进行汇聚，之后向核心层设备高速转发。校园网为不同地域分别设置干线光缆，以网络中心为核心，向其他主要建筑楼辐射，同时端接于二级主干节点部位。

校园网接入层为学校建筑物楼中各楼层交换机，属于三级节点，可和终端设备直接连接，提供网络和安全控制接入服务，也可在实现QoS策略期间作为边缘点，为用户提供IEEE 802.1x认证相接入服务。

3.2 网络路由交换关键技术的应用

3.2.1 应用于流量信息中

校园网通过应用网络路由交换技术，使计算机网络能够更加通畅、快速地传输流量信息，并通过应用新技术优化计算机网络的流量信息解析能力、信息传输能力等。在网络中进行数据传输时，保护用户信息，可能会造成访问过程中发生卡顿现象，通过应用路由交换技术，监测网络环境内端口，能和探测器直接连接。在流量信息传输中应用路由交换技术后，促使流量信息进一步增加传输渠道，使计算机网络性能明显提升[5]。

3.2.2 应用于路由交换系统安全保障中

人们在应用传统路由器过程中，为了显著增加路由设备指令的运行，就要有针对性地使用恰当的方法和技术。校园网应用路由交换技术，就是利用新的方法和新的技术来对计算机网络中有可能出现的安全隐患做出预判和处理，使相关设备不仅能够充分发挥自己的作用，还可在应用中表现得更加安全和稳定。网络安全领域应用路由交换技术，可以通过主动获取数据包的来源和去处，保障网络安全。如可以使用远程网络监控技术，利用网络管理站和运行在各网络设备上的agent，在监视器或探测器上跟踪统计其端口所连接的网段上的各种流量信息。通过应用该技术，可进一步强化网络监控数据功能[6]。另外，计算机网络在进行信息监控操作中应用路由交换技术，可根据协议的完整性，简化监控环节，与此同时，数据处理人员仍可正常操作路由器，并同步对数据进行分析和提取，从而使反馈信息真实完整，网络安全得以保障。

3.2.3 应用于提升数据质量中

网络数据传输过程中时常会出现数据缓冲频繁、内存空间不足、传输数据信息量过大等现象，而校园网建立中通过应用路由交换技术，可对计算机网络内数据加以识别与控制，加强信息处理能力，可使所传输的数据与信息充分占据信道，明显提升数据传输质量。路由交换技术还可以在数据传输期间优选处理数据，使数据质量进一步提升。

3.2.4 应用于网络环境优化中

校园网中应用路由交换技术，可使网络运行比较平稳和灵活。在路由器运行时配合安全过滤器机制，可以使网络平稳运行，屏蔽低价值信息，使路由器运转效率得到提高。交互式路由器在传统路由器保持同等条件下，交互式路由器表现得更好，受外部侵扰的概率更低，当使用中启用高性能路由装置时，也不会影响路由器正常运转。交换式路由器采用ASIC技术处理数据包，能够实时跟踪与检查数据，可第一时间发现异常并解决，使路由器运转更安全、灵活。

4 网络路由交换技术发展趋势

4.1 合理安排硬件配置

从网络流量过渡角度分析，路由器基本原理和交换器网桥有一定相似性，基于物理属性可分为网段，路由器主要是基于软件协议进行网络划分的。如一台路由器支持IP并对网络实现多段划分，其仅在网络流量向指定IP地址方传输过程中才可准许其途径此路由器。当一个数据包随机传递至路由器后，路由器均要二次估算数据包的校验值，之后将新的数据写入物理存储地址中。所以在计算机网络构建复杂度较高情况下，通过运用路由器可明显提升网络效率。

4.2 深入研究IP子通网

引入IP子网络概念，将网络划分的状况变得更加复杂和丰富，也使网络资源的利用更加充分。基于路由交换技术相关运营模式，一些企业的内部网络要关注进一步升级与优化系统性能，对网络实现大范围的改造和升级虽不会短时间内在实际应用中产生较明显的效果，但要实现可持续发展，就必须通过相关动作保证网络系统外部以及内部配置更加流畅[7]。与此同时，要注意完善和更新网络访客名单，以便更有效地掌握网络应用状态。在网络运行过程中，有必要在使用多样化的路由器协议基础上使IP网络更加活跃，从而使路由器交换技术发展更加成熟与完备。企业要高效配置内外网络关卡，就要积极通过网络访问名单加强控制力度，而要促进网络路由交换技术发展，就要关注深入研究IP子通网。

4.3 优化管理路由器协议

不同的路由协议在使用时，实现的路由功能也不同，要根据实际情况进行选择。而多种路由器同步运行，不可避免会出现大范围流量损耗问题，并且带宽占用明显不均。在距离向量路由协议中，其度量数额具体就是跳数，实际传送过程中，要准确估算与计量流经路由器数额。以多种不同的路由器协议为基础实现网络信息传递，期间会产生大量路由信息，而在路由器运作期间，要求在选择协议时充分考虑管理距离长短相关因素。此外，网络管理者在对各项路由器情况进行处理时，要对路由交换详细信息进行全面、详细的考虑，并专业、细致地解析与处理其中产生的网络流量。未来在应用网络路由交换技术过程中，会更看重发挥路由选择表的功能效用，在路由器协议选择上要求具有更高可操作性，确保各端点信息可以顺利传送。

4.4 和IPv6协同发展

目前，网络构建还是以TCP/IP为基础，而IPv4面临的最大问题就是缺乏足够的网络地址资源，对互联网发展与广泛应用产生了制约，而通过应用IPv6技术，可以解决地址不足的问题。但IPv6完全代替IPv4还需要经历很长一段时间，IPv4、IPv6将会共存，为实现更加平稳、可靠的转换，需要为其合理制定转换机制。对此，IETFngtrans工作组提出了多种转换机制，而且目前已有部分机制被应用在6Bone当中[8]。

5 结束语

路由交换关键技术的应用可有效维护互联网正常运行，促使信息数据包高效传输，不断优化信息传输质量。网络路由交换技术呈现多元发展趋势，不过因为部分新技术尚不成熟，还需要进一步加大研究力度，方可扩大推广范围。网络路由交换技术在未来发展中要充分考虑用户需求，关注提升用户使用感受，增加用户认可度，加快研究并升级改造路由器系统，关注相关设备更新换代，以进一步提升路由交换技术应用价值和优势。