路由器有何作用？

当你给身在全国另一端的朋友发送电子邮件时，消息怎么知道会到达你朋友的电脑，而不是世界上数百万台其他电脑中的一台呢？将消息从一台电脑发送到另一台电脑的大部分工作是由路由器完成的，因为它们是让消息在网络之间而非网络内部流动的关键设备。

让我们来看看一个非常简单的路由器可能做些什么。想象一家小型公司，为当地电视台制作动画3D图形。公司有10名员工，每人一台电脑。其中四名员工是动画师，其余的则从事销售、会计和管理工作。动画师在项目工作中需要互相发送大量非常大的文件。为此，他们将使用一个网络。

当一位动画师向另一位发送文件时，这个非常大的文件将占用网络大部分容量，导致网络对其他用户来说运行非常缓慢。单个密集型用户会影响整个网络的原因之一源于以太网的工作方式。从电脑发送的每个信息数据包都会被局域网上的所有其他电脑看到。然后，每台电脑都会检查该数据包，并决定它是否是发往自己地址的。这使得网络的基本规划保持简单，但随着网络规模或网络活动水平的增加，会带来性能影响。

为了避免动画师的工作干扰前台办公室人员的工作，公司设置了两个独立的网络，一个供动画师使用，一个供公司其他人员使用。一个有线路由器连接这两个网络，并将它们都连接到互联网。

路由器是唯一能够看到公司任一网络上任何计算机发送的每条消息的设备。当我们示例中的动画师向另一位动画师发送一个大文件时，路由器会查看接收者的地址，并将流量保留在动画师的网络上。然而，当一位动画师向簿记员发送消息询问报销支票时，路由器会看到接收者的地址，并在两个网络之间转发消息。

路由器决定数据包应发往何处的工具之一是配置表。配置表是信息的集合，其中包括

配置表在最小的路由器中可以简单到只有几行，但在处理大量互联网消息的超大型有线路由器中，其规模和复杂性可以变得非常庞大。

因此，路由器有两项独立但相关的工作

在执行这两项任务时，路由器在处理网络管理方面非常有用。它连接两个独立的计算机网络，在它们之间传递信息，并在某些情况下在两个网络之间执行各种协议的转换。它还保护网络彼此独立，防止一个网络上的流量不必要地溢出到另一个网络。

随着相互连接的网络数量的增加，处理它们之间流量的配置表也随之增长，路由器的处理能力也随之提高。然而，无论连接多少个网络，路由器的基本操作和功能都保持不变。

互联网数据，无论是网页、下载文件还是电子邮件，都通过一个称为分组交换网络的系统传输。在这个系统中，消息或文件中的数据被分解成大约1500字节长的包。每个包都获得一个包装器，其中包含发件人地址、收件人地址、包在整个消息中的位置以及接收计算机如何确保包完整到达的信息。

每个数据包，称为数据包，然后通过最佳可用路由发送到其目的地——这条路由可能由消息中的所有其他数据包采用，也可能不被消息中的任何其他数据包采用。在为数据设计的网络中，分组交换方案具有两大优势

构成互联网主要部分的路由器可以重新配置数据包的路径，因为它们会查看数据包周围的信息，并相互告知线路状况，例如数据接收和发送的延迟以及网络各个部分的流量。然而，并非所有路由器都执行这么多任务。路由器有不同尺寸。例如

任何路由器的关键任务之一是知道信息数据包何时停留在其本地网络上。为此，它使用一种称为子网掩码的机制。子网掩码看起来像一个IP地址，通常显示为“255.255.255.0”。这告诉路由器，所有发送方和接收方地址的前三组数字相同的消息都在同一网络上，不应发送到另一个网络。

例如：地址为15.57.31.40的计算机向地址为15.57.31.52的计算机发送请求。路由器看到所有数据包后，会匹配发送方和接收方地址的前三组数字（15.57.31），并将数据包保留在本地网络上。（你将在下一节中了解更多关于地址如何工作的信息。）

路由器是构成计算机网络“管道”的几种设备之一。集线器、交换机和路由器都从计算机或网络接收信号，并将它们传递给其他计算机和网络，但路由器是这些设备中唯一一个在数据包通过时检查每个数据包并决定它应该准确发送到哪里的设备。为了做出这些决策，路由器必须首先了解两种信息：地址和网络结构。

当朋友寄送一张生日贺卡到你的住所时，他可能会使用一个看起来像这样的地址

该地址包含几个部分，每个部分都有助于邮政服务人员将信件送到你的家中。邮政编码可以加快流程；但即使没有邮政编码，只要你的朋友写上你的州、城市和街道地址，贺卡也能送到你的家。你可以将此地址视为一个逻辑地址，因为它描述了别人向你发送消息的方式。

连接到网络的每个设备，无论是办公室网络还是互联网，都具有一个物理地址。这个地址是实际连接到网线上的设备的唯一地址。例如，如果你的台式计算机中有一块网络接口卡 (NIC)，那么该网卡就有一个永久存储在特殊内存位置的物理地址。

这个物理地址，也称为 MAC 地址（媒体访问控制），由两部分组成，每部分3字节长。前3字节识别制造网卡的公司。后3字节是网卡本身的序列号。

有趣的是，你的计算机可以同时拥有多个逻辑地址。当然，你习惯于有多个“逻辑地址”将消息发送到一个物理地址。你的邮寄地址、电话号码（或多个号码）和家庭电子邮件地址都可以在你家中时将消息发送给你。它们只是用于不同类型的消息——可以说，是不同的网络。

计算机网络的逻辑地址工作方式完全相同。你可能同时使用来自几种不同类型网络的寻址方案或协议。如果你连接到互联网（如果你正在阅读本文，你很可能就是这样），那么你就有个属于TCP/IP网络协议的地址。如果你还设置了一个小型网络，用于在几台家用电脑之间交换文件，那么你也可能在使用Microsoft NetBEUI协议。

你很可能永远不会看到任何设备的MAC地址，因为帮助你的计算机与网络通信的软件会负责将MAC地址与逻辑地址进行匹配。逻辑地址是网络用来将信息传递给你的计算机的。

如果你想查看 Windows 计算机使用的互联网协议 (IP) 的 MAC 地址和逻辑地址，你可以运行 Microsoft 提供的一个小程序。转到“开始”菜单，点击“运行”，然后在出现的窗口中键入 WINIPCFG（对于 Windows 2000/XP，键入 IPCONFIG/ALL）。当灰色窗口出现时，点击“更多信息”。

这里有很多信息会根据你的互联网连接方式而有所不同，但物理地址是程序查询到的适配器的 MAC 地址。IP 地址是你的 ISP 或网络管理员分配给你的连接的逻辑地址。你还会看到其他服务器的地址，包括跟踪所有互联网站点名称的DNS 服务器。

看完信息后，点击“确定”。你应该非常小心地将你的电脑信息泄露给其他人。有了你的地址和合适的工具，不道德的人在某些情况下可能会通过“木马”程序获取你的个人信息并控制你的系统。更别提恶意软件和勒索软件了！

路由器的首要和最基本任务是知道将发送给你的计算机的信息发送到何处。就像全国另一端的邮件处理员知道如何将生日贺卡寄给你而无需知道你家的确切位置一样，大多数为你转发电子邮件的路由器也不知道你计算机的MAC地址，但它们知道如何让消息持续流动。

路由器被编程为理解最常见的网络协议。这意味着它们知道地址的格式、通过网络发送的基本数据包中有多少字节，以及如何确保所有数据包到达目的地并被重新组装。对于构成互联网主要“骨干”的路由器来说，这意味着每秒查看和处理数百万个信息包。

在现代网络中，每封电子邮件都被分解成小块。这些小块单独发送，并在到达最终目的地时重新组装。由于这些单独的信息块被称为数据包，并且每个数据包可以沿着不同的路径发送，就像火车通过一组道岔一样，所以这种网络被称为分组交换网络。

如果你使用的是基于 Microsoft Windows 的系统，你可以使用计算机上的一个程序来查看互联网流量中涉及了多少路由器。这个程序叫做Traceroute，它的作用正如其名——它追踪一个信息数据包从你的计算机到达通过互联网服务提供商连接的另一台计算机所经过的路径。

你可以使用 Traceroute 查看你与任何你可以命名或知道 IP 地址的其他计算机之间有多少个路由器。了解连接到国外计算机需要多少步骤会很有趣。例如，我决定看看我的计算机与英国广播公司 (BBC) 的网络服务器之间有多少个路由器。结果如下：

你可以看到，到达大西洋彼岸的网络服务器只比到达相隔两个州的服务器多了一个步骤！

依靠以太网线的日子已经一去不复返了！在对更快互联网速度、更广范围和更可靠连接的不懈需求驱动下，路由器在过去几年中经历了显著演变。现代无线路由器已经超越了仅仅将设备连接到互联网的基本功能。

如今，它们配备了双频甚至三频功能等先进特性，使其能够同时在多个频率上进行广播。这一进步减少了干扰，并增加了支持更多设备的能力，同时不损害连接质量。

更快的互联网访问

面向多设备的分组交换网络比以往任何时候都更具动态性。最新 Wi-Fi 标准（如Wi-Fi 6 (802.11ax)）的采用标志着无线网络技术的关键转变。Wi-Fi 6 路由器提供更快的传输速率、更高的容量，并在多设备连接的环境中提供改进的性能，同时提高了设备的电源效率。

此外，无线路由器中集成网状网络技术彻底改变了家庭网络。通过无缝连接多个路由器节点以覆盖整个家庭的 Wi-Fi 信号，网状系统确保没有死角，为更大的家庭提供一致且强大的 Wi-Fi 信号。

更强大的网络安全

无线路由器的发展也体现在其增强的安全功能上。随着网络安全威胁的增加，现代路由器现在配备了WPA3等强大的安全协议，提供尖端加密。

此外，许多路由器现在还包括内置VPN支持、家长控制以及通过移动应用程序管理网络访问的功能，使网络管理对普通用户来说更加方便和全面。这种演变不仅反映了技术进步，也标志着向更以用户为中心的设计转变，以适应日常生活中对联网设备日益增长的依赖。

有关路由器和相关主题的更多信息，请查看下一页的链接。

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