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)備開始越來越多的出現(xiàn)在我們的生活、工作、學習當中，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，越來越多具有多臺計算機的家庭、SOHO在共享上網(wǎng)時都會選擇寬帶路由器，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)器軟件這兩個問題。
　　
　　寬帶路由器工作原理
　　
　　寬帶路由器從準確的定義上并不能完全稱之為路由器，這類產(chǎn)品只能實現(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，采用獨立的處理器芯片和軟件技術(shù)來實現(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。
　　
　　這里我們幾次提到NAT轉(zhuǎn)換技術(shù)，其實這項技術(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)時最常用到的私有IP地址。如192.168.0.1的IP地址，這個地址就是一個私有地址，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碼一樣，主要是起標識不同網(wǎng)絡(luò)的作用。在互聯(lián)網(wǎng)中，正是因為有這樣的公網(wǎng)IP地址，我們的通信才可以得以實現(xiàn)。
　　
　　但是由于公網(wǎng)IP地址資源的日益消耗，我們不可能在一個網(wǎng)絡(luò)中申請到很多個可以在互聯(lián)網(wǎng)上直接通信的公有IP地址。這時，我們就會使用到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。從而達到訪問Internet的目的。
　　
　　在NAT的工作模式中，會涉及到四個IP地址：
　　Inside Local IP address: 指定于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的主機地址，全局唯一，但為私有地址。
　　Inside Global IP address: 代表一個或更多內(nèi)部IP到外部世界的合法IP。
　　Outside Global IP address: 外部網(wǎng)絡(luò)主機的合法IP。
　　Outside Local IP address: 外部網(wǎng)絡(luò)的主機地址，看起來是內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的，私有地址。
　　

　
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　　通過上面這個連接示意圖，我們基本上可以了解到這四個地址在網(wǎng)絡(luò)中的位置了。我們來為大家舉例說明NAT是如何實現(xiàn)的：在Adan的這個局域網(wǎng)絡(luò)中，有一個內(nèi)部的私有地址192.168.0.x，而這個網(wǎng)絡(luò)僅有一個出口，這就是名字叫做adan的路由器。這個路由器上有一個內(nèi)部的全局地址218.246.29.18，這個地址可以是由電信運營商提供的靜態(tài)IP地址也可是以動態(tài)獲得的，總之這個全局地址使用的是合法的公用IP地址。
　　
　　當內(nèi)部主機需要訪問internet時，內(nèi)部主機會發(fā)送數(shù)據(jù)包到默認網(wǎng)關(guān)，也就是這臺具有公網(wǎng)IP地址的路由器上，這時數(shù)據(jù)包所攜帶的源地址是私有IP地址192.168.0.x，當收到這個數(shù)據(jù)包時，路由器會檢查自己的NAT地址轉(zhuǎn)換表，當找到相應(yīng)的條目時，就會用218.246.29.18這個地址來替換掉數(shù)據(jù)包內(nèi)的私有IP地址。數(shù)據(jù)包就會使用218.246.29.18的地址來訪問外部網(wǎng)絡(luò)了！
　　
　　好了，通過以上的了解，我們對NAT技術(shù)有一個初步的認識，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
　　

　　一般寬帶路由器會有WAN口和LAN口，WAN口用來連接寬帶線路，這個端口使用由電信運營商靜態(tài)或動態(tài)提供的公網(wǎng)IP地址，而LAN口用來連接局域網(wǎng)內(nèi)的PC。這些PC使用的是由DHCP協(xié)議動態(tài)分配或者手動分配的私有IP地址。其實這兩個地址對應(yīng)的就是上面講到的NAT技術(shù)的Inside Local IP address和Inside Global IP address這兩個地址。
　　

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　　一般我們局域網(wǎng)中的PC在設(shè)置IP地址時會有一個默認網(wǎng)關(guān)的選項，這個選項是指當PC向外部網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)包的時候需要默認指向的主機，在這個環(huán)境中，也就是我們所說的寬帶路由器的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)IP地址，一般都是192.168.0.1。
　　
　　當局域網(wǎng)中的用戶A需要發(fā)送一個數(shù)據(jù)包到外部網(wǎng)絡(luò)的時候，這臺機器會發(fā)送一個請求到默認網(wǎng)關(guān)。當這個數(shù)據(jù)包到達寬帶路由器的時候，寬帶路由器會進行折解數(shù)據(jù)包的過程，提取出這個數(shù)據(jù)包的頭部源IP地址信息，然后對照NAT地址映射表中的條目，找到相應(yīng)的條目，這時就會有一個轉(zhuǎn)換過程，寬帶路由器會根據(jù)設(shè)置將電信運營商提供的公有IP地址代替我們的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)地址，用這個地址重新封裝我們的數(shù)據(jù)包。這時，這個數(shù)據(jù)包就會使用這個公網(wǎng)IP地址來通過internet進行傳輸。
　　
　　在對方網(wǎng)絡(luò)收到這個數(shù)據(jù)包的時候，折解出來的源IP地址就是這個公網(wǎng)的IP地址，對方便可以根據(jù)這個地址做出相應(yīng)的回應(yīng)，而這個回應(yīng)所使用的目的IP地址便是這個公網(wǎng)IP地址。通過使用這個IP地址，回應(yīng)包就會發(fā)送到我們的寬帶路由器，這時寬帶路由器會再進行一個轉(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)包就可以到達我們局域網(wǎng)內(nèi)的主機了。
　　
　　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PC做代理服務(wù)器實際上要比寬帶路由器的NAT轉(zhuǎn)發(fā)性能要強。這里很多讀者就會問，我們?yōu)槭裁床挥么矸?wù)器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的共享，這樣不就可以不需要投入成本再去購買寬帶路由器了呢？這里我們就再為大家再解答一下這個問題。
　　
　　1、 寬帶路由器能提供更多的功能
　　
　　現(xiàn)在市場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，例如家長管理功能，DHCP動態(tài)地址分配功能。而代理服務(wù)器在這些功能上會遜色一些。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)在電信運營商很多都采用MAC地址綁定到IP地址的方法來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共享上網(wǎng)。
　　
　　2、 代理服務(wù)器需要一臺主機為網(wǎng)絡(luò)提供共享服務(wù)
　　
　　這是代理服務(wù)器一個很大的弊病，因為代理服務(wù)器需要一臺主機為我們的網(wǎng)絡(luò)提供共享服務(wù)，當代理服務(wù)器關(guān)機時，局域網(wǎng)內(nèi)的主機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)的任何一臺主機開關(guān)機都不會影響內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的上網(wǎng)需求。這個其實是寬帶路由器很大的一個優(yōu)勢。
　　
　　3、 兩臺以上PC共享上網(wǎng)時寬帶路由器首當其沖。
　　
　　兩臺以上的PC機共享上網(wǎng)時，如果使用代理服務(wù)器軟件，我們需要投入一臺交換機或者集線器設(shè)備，一般市場上八口交換機的價格是60元左右，而現(xiàn)在很多寬帶路由器的價格也不到百元，而且將交換模塊集成到了寬帶路由器當中，筆者認為還是投資寬帶路由器比較合適。
　　
　　從以上三點我們可以看出，我們選擇寬帶路由器是因為其共享上網(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，我們還是建議大家買個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。通過這篇文章，大家應(yīng)該對寬帶路由器的共享原理有所了解，并且對正在籌備組建家庭網(wǎng)絡(luò)和SOHO網(wǎng)絡(luò)的用戶會一定幫助,希望對你也有好處。