寬帶路由器的工作原理

寬帶路由器作為一種網(wǎng)絡(luò)共享設(shè)備開始越來(lái)越多的出現(xiàn)在我們的生活、工作、學(xué)習(xí)當(dāng)中，因其具有組網(wǎng)方便、安全可靠、支持目前流行的多種寬帶接入方式等諸多優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多具有多臺(tái)計(jì)算機(jī)的家庭、SOHO在共享上網(wǎng)時(shí)都會(huì)選擇寬帶路由器，但是究其上網(wǎng)原理，相信很多用戶都不曾了解。今天，我們就為大家詳細(xì)介紹寬帶路由器的共享上網(wǎng)原理和選擇寬帶路由器還是代理服務(wù)器軟件這兩個(gè)問題。
　　
　　寬帶路由器工作原理
　　
　　寬帶路由器從準(zhǔn)確的定義上并不能完全稱之為路由器，這類產(chǎn)品只能實(shí)現(xiàn)部分傳統(tǒng)路由器的功能，很多廠商希望用戶更能接受其寬帶路由器產(chǎn)品而稱之為路由器，這是一種專門為寬帶接入用戶提供共享訪問的多物理端口NAT轉(zhuǎn)換產(chǎn)品。我們都知道代理服務(wù)器軟件同樣是采用NAT轉(zhuǎn)換技術(shù)，但是寬帶路由器是專門為寬帶線路所特殊設(shè)計(jì)，采用獨(dú)立的處理器芯片和軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)NAT轉(zhuǎn)換，所以與傳統(tǒng)的使用代理服務(wù)器軟件共享上網(wǎng)，寬帶路由器具有很多不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
　　
　　這里我們幾次提到NAT轉(zhuǎn)換技術(shù)，其實(shí)這項(xiàng)技術(shù)就是寬帶路由器最基本，最核心的技術(shù)，其共享上網(wǎng)原理采用的就是NAT轉(zhuǎn)換技術(shù)。下面我們?yōu)榇蠹医榻BNAT轉(zhuǎn)換技術(shù)。
　　
　　NAT是英文全稱Network Address Translation，也就是網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換，這種技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中主要是為了解決公網(wǎng)IP地址短缺，NAT的工作原理是將內(nèi)部私有網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換成合法的公網(wǎng)地址，從而可以訪問互聯(lián)網(wǎng)。
　　
　　在TCP/IP協(xié)議中，我們需要了解兩種IP地址，一個(gè)是可以直接訪問Internet的公網(wǎng)IP地址，另一種是我們組建局域網(wǎng)時(shí)最常用到的私有IP地址。如192.168.0.1的IP地址，這個(gè)地址就是一個(gè)私有地址，它在全球網(wǎng)絡(luò)中不具唯一性，可以在全球任何一個(gè)地方的網(wǎng)絡(luò)中使用，而公網(wǎng)IP地址在全球網(wǎng)絡(luò)中是唯一的，它就像是全球各大城市里的街道及門牌號(hào)碼一樣，主要是起標(biāo)識(shí)不同網(wǎng)絡(luò)的作用。在互聯(lián)網(wǎng)中，正是因?yàn)橛羞@樣的公網(wǎng)IP地址，我們的通信才可以得以實(shí)現(xiàn)。
　　
　　但是由于公網(wǎng)IP地址資源的日益消耗，我們不可能在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中申請(qǐng)到很多個(gè)可以在互聯(lián)網(wǎng)上直接通信的公有IP地址。這時(shí)，我們就會(huì)使用到NAT地址轉(zhuǎn)換技術(shù)，它可以將局域網(wǎng)中的如192.168.0.x的私有地址轉(zhuǎn)換為可以在Internet使用的IP地址。從而達(dá)到訪問Internet的目的。
　　
　　在NAT的工作模式中，會(huì)涉及到四個(gè)IP地址：
　　Inside Local IP address: 指定于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)地址，全局唯一，但為私有地址。
　　Inside Global IP address: 代表一個(gè)或更多內(nèi)部IP到外部世界的合法IP。
　　Outside Global IP address: 外部網(wǎng)絡(luò)主機(jī)的合法IP。
　　Outside Local IP address: 外部網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)地址，看起來(lái)是內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的，私有地址。
　　

　
　　點(diǎn)擊看大圖

　　
　　通過(guò)上面這個(gè)連接示意圖，我們基本上可以了解到這四個(gè)地址在網(wǎng)絡(luò)中的位置了。我們來(lái)為大家舉例說(shuō)明NAT是如何實(shí)現(xiàn)的：在Adan的這個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)中，有一個(gè)內(nèi)部的私有地址192.168.0.x，而這個(gè)網(wǎng)絡(luò)僅有一個(gè)出口，這就是名字叫做adan的路由器。這個(gè)路由器上有一個(gè)內(nèi)部的全局地址218.246.29.18，這個(gè)地址可以是由電信運(yùn)營(yíng)商提供的靜態(tài)IP地址也可是以動(dòng)態(tài)獲得的，總之這個(gè)全局地址使用的是合法的公用IP地址。
　　
　　當(dāng)內(nèi)部主機(jī)需要訪問internet時(shí)，內(nèi)部主機(jī)會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)包到默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，也就是這臺(tái)具有公網(wǎng)IP地址的路由器上，這時(shí)數(shù)據(jù)包所攜帶的源地址是私有IP地址192.168.0.x，當(dāng)收到這個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，路由器會(huì)檢查自己的NAT地址轉(zhuǎn)換表，當(dāng)找到相應(yīng)的條目時(shí)，就會(huì)用218.246.29.18這個(gè)地址來(lái)替換掉數(shù)據(jù)包內(nèi)的私有IP地址。數(shù)據(jù)包就會(huì)使用218.246.29.18的地址來(lái)訪問外部網(wǎng)絡(luò)了！
　　
　　好了，通過(guò)以上的了解，我們對(duì)NAT技術(shù)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，下面我們就為大家講解寬帶路由器共享上網(wǎng)的原理。
　　
　　常用的四口寬帶路由器的端口示意圖
　　

　
　　路由器的端口示意圖
　　

　　一般寬帶路由器會(huì)有WAN口和LAN口，WAN口用來(lái)連接寬帶線路，這個(gè)端口使用由電信運(yùn)營(yíng)商靜態(tài)或動(dòng)態(tài)提供的公網(wǎng)IP地址，而LAN口用來(lái)連接局域網(wǎng)內(nèi)的PC。這些PC使用的是由DHCP協(xié)議動(dòng)態(tài)分配或者手動(dòng)分配的私有IP地址。其實(shí)這兩個(gè)地址對(duì)應(yīng)的就是上面講到的NAT技術(shù)的Inside Local IP address和Inside Global IP address這兩個(gè)地址。
　　

　　點(diǎn)擊看大圖

　　
　　一般我們局域網(wǎng)中的PC在設(shè)置IP地址時(shí)會(huì)有一個(gè)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的選項(xiàng)，這個(gè)選項(xiàng)是指當(dāng)PC向外部網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)包的時(shí)候需要默認(rèn)指向的主機(jī)，在這個(gè)環(huán)境中，也就是我們所說(shuō)的寬帶路由器的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)IP地址，一般都是192.168.0.1。
　　
　　當(dāng)局域網(wǎng)中的用戶A需要發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包到外部網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，這臺(tái)機(jī)器會(huì)發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求到默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。當(dāng)這個(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)寬帶路由器的時(shí)候，寬帶路由器會(huì)進(jìn)行折解數(shù)據(jù)包的過(guò)程，提取出這個(gè)數(shù)據(jù)包的頭部源IP地址信息，然后對(duì)照NAT地址映射表中的條目，找到相應(yīng)的條目，這時(shí)就會(huì)有一個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程，寬帶路由器會(huì)根據(jù)設(shè)置將電信運(yùn)營(yíng)商提供的公有IP地址代替我們的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)地址，用這個(gè)地址重新封裝我們的數(shù)據(jù)包。這時(shí)，這個(gè)數(shù)據(jù)包就會(huì)使用這個(gè)公網(wǎng)IP地址來(lái)通過(guò)internet進(jìn)行傳輸。
　　
　　在對(duì)方網(wǎng)絡(luò)收到這個(gè)數(shù)據(jù)包的時(shí)候，折解出來(lái)的源IP地址就是這個(gè)公網(wǎng)的IP地址，對(duì)方便可以根據(jù)這個(gè)地址做出相應(yīng)的回應(yīng)，而這個(gè)回應(yīng)所使用的目的IP地址便是這個(gè)公網(wǎng)IP地址。通過(guò)使用這個(gè)IP地址，回應(yīng)包就會(huì)發(fā)送到我們的寬帶路由器，這時(shí)寬帶路由器會(huì)再進(jìn)行一個(gè)轉(zhuǎn)換，將目的地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)地址，這樣數(shù)據(jù)包就可以到達(dá)我們局域網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)了。
　　
　　選擇寬帶路由器還是代理服務(wù)器軟件
　　
　　從以上我們可以看出，寬帶路由器使用的是NAT技術(shù)，如果完全從速度上考慮，使用一臺(tái)PC做代理服務(wù)器實(shí)際上要比寬帶路由器的NAT轉(zhuǎn)發(fā)性能要強(qiáng)。這里很多讀者就會(huì)問，我們?yōu)槭裁床挥么矸?wù)器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的共享，這樣不就可以不需要投入成本再去購(gòu)買寬帶路由器了呢？這里我們就再為大家再解答一下這個(gè)問題。
　　
　　1、 寬帶路由器能提供更多的功能
　　
　　現(xiàn)在市場(chǎng)上所銷售的寬帶路由器除了NAT轉(zhuǎn)換功能以外，還集成了其他很多安全、可管理等功能，例如家長(zhǎng)管理功能，DHCP動(dòng)態(tài)地址分配功能。而代理服務(wù)器在這些功能上會(huì)遜色一些。所以在一些僅僅是為了滿足共享上網(wǎng)需要的家庭用戶，我們可以使用代理服務(wù)器軟件，而在一些SOHO及其他需求較高的環(huán)境下，我們還是推薦使用寬帶路由器。比如現(xiàn)在電信運(yùn)營(yíng)商很多都采用MAC地址綁定到IP地址的方法來(lái)阻止用戶共享使用網(wǎng)絡(luò)，如果是使用代理服務(wù)器軟件時(shí)想要突破這種限制，是很難做到的，而寬帶路由器則可以提供MAC地址克隆功能，輕松的突破這種限制來(lái)共享上網(wǎng)。
　　
　　2、 代理服務(wù)器需要一臺(tái)主機(jī)為網(wǎng)絡(luò)提供共享服務(wù)
　　
　　這是代理服務(wù)器一個(gè)很大的弊病，因?yàn)榇矸?wù)器需要一臺(tái)主機(jī)為我們的網(wǎng)絡(luò)提供共享服務(wù)，當(dāng)代理服務(wù)器關(guān)機(jī)時(shí)，局域網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)就不能獲得共享服務(wù)，而作寬帶路由器共享上網(wǎng)方式，局域網(wǎng)的任何一臺(tái)主機(jī)開關(guān)機(jī)都不會(huì)影響內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的上網(wǎng)需求。這個(gè)其實(shí)是寬帶路由器很大的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。
　　
　　3、 兩臺(tái)以上PC共享上網(wǎng)時(shí)寬帶路由器首當(dāng)其沖。
　　
　　兩臺(tái)以上的PC機(jī)共享上網(wǎng)時(shí)，如果使用代理服務(wù)器軟件，我們需要投入一臺(tái)交換機(jī)或者集線器設(shè)備，一般市場(chǎng)上八口交換機(jī)的價(jià)格是60元左右，而現(xiàn)在很多寬帶路由器的價(jià)格也不到百元，而且將交換模塊集成到了寬帶路由器當(dāng)中，筆者認(rèn)為還是投資寬帶路由器比較合適。
　　
　　從以上三點(diǎn)我們可以看出，我們選擇寬帶路由器是因?yàn)槠涔蚕砩暇W(wǎng)方便、適合多種寬帶線路，可以獲得更多的功能。所以現(xiàn)在一般在家庭和SOHO組建小型網(wǎng)絡(luò)共享上網(wǎng)時(shí)，我們還是建議大家買個(gè)百元左右的寬帶路由器。
　　
　　總結(jié)：
　　
　　以上我們?yōu)榇蠹医榻B了寬帶路由器共享上網(wǎng)的原理及基于這種原理我們是選擇寬帶路由器和代理服務(wù)器軟件。通過(guò)這篇文章，大家應(yīng)該對(duì)寬帶路由器的共享原理有所了解，并且對(duì)正在籌備組建家庭網(wǎng)絡(luò)和SOHO網(wǎng)絡(luò)的用戶會(huì)一定幫助,希望對(duì)你也有好處。