什么是网络路由

静态路由是由网络管理员手动配置和选择网络路由，并将其存储在路由表。这种方式适用于网络设计和参数长期保持不变的情况。但静态路由缺乏灵活性，无法适应网络拥塞和故障等动态变化。动态路由则由路由器根据实时网络状况自动创建和更新路由表。路由器使用动态路由协议来发现从源到目的地的最佳路径，并根据流量、带宽、故障等条件动态调整路由。动态路由具有良好的适应性，但实现较为复杂。

内部协议用于自治系统内部的路由选择，如OSPF、IS-IS等链路状态协议，以及RIP、IGRP等距离矢量协议。它们根据跳数、时延等指标评估路由。外部协议如BGP则用于在不同自治系统之间交换路由信息，实现网络互联。

主动式路由协议会周期性地分发路由表，以维护最新的目的地路由信息。响应式路由协议则在需要时通过网络泛洪发现路由。混合式路由结合了两者的优点。

还有一种基于节点精确位置（如通过GPS获取）的路由方式，用于确定源到目的地的最佳路径。

路由器是网络设备，用于在计算机网络之间转发数据包。它们在互联网上执行"交通引导"功能，通过构成互联网的网络将数据包从一个路由器转发到另一个路由器，直到数据包到达目的地。路由器在OSI第3层（网络层）运行。

路由协议用于在路由器之间共享网络拓扑信息，使它们能够动态适应网络条件的变化，并绕过障碍路由数据。路由协议具有各种特性，例如避免路由环路、选择首选路由以及达到路由收敛等。

路由表由路由器维护，记录到各种网络目的地的路由。这些路由表可以由管理员指定、通过观察网络流量学习或在路由协议的帮助下构建。

网络接口是路由器连接到网络的点。当路由器接口配置了IP地址和子网掩码时，该接口就成为所连接网络上的一个主机。

路由器通过配置接口的IP地址和子网掩码来连接到不同的网络。接口的网络地址、子网掩码、接口类型和编号会被记录在路由表中作为直连网络。路由表还用于某些安全操作，如单播反向路径转发。

在静态路由中，网络管理员手动配置路由表选择网络路由。这适用于网络设计保持不变的情况，但可能导致网络拥塞和适应性降低。静态路由适用于小型网络或网络变化较少的情况。

动态路由允许路由器根据实际网络条件自动创建和更新路由表，使用动态路由协议寻找从源到目的地的最快路径。这使网络能够适应流量量和带宽等变化条件。主要的路由协议包括内部协议（在自治系统内工作）和外部协议（在自治系统之间管理信息传输）。

路由器每秒会执行数百万次路由过程，在路由表中查找数据包目的地并将数据包转发到网络中的下一个节点。这使得数据能够有效地从源传输到目的地。高速系统可能无法为每个数据包计算完整路径，因此路由器可能会使用下一跳路由或确定性动态路由算法。

在移动自组网（MANET）等变化网络拓扑中，节点之间的链路频繁断开和重新建立，带宽有限，节点依赖电池供电，给网络路由带来了巨大挑战。随着网络规模扩大，维护实时路由信息并在有限带宽下共享信息也变得更加复杂。

在IP网络中，IP的自路由特性要求网络规划人员预测网络在正常、过载和故障情况下的行为。过载时IP可能会丢弃或延迟数据包，给交互式服务（如语音和视频）带来了新的复杂性。网络拥塞和故障可能导致用户等待时间过长，甚至导致网站服务器崩溃。

随着网络设备数量的增加，路由表需要在有限的存储空间中记录大量路由信息。这促进了无类别域间路由（CIDR）和超网等技术的发展，以缓解路由表规模问题。

自治系统（AS）出于自身利益制定的路由策略，可能导致网络延迟增加。研究表明，由于热土豆路由，30%以上的路径存在延迟膨胀问题。因此需要制定机制，激励自治系统之间的合作，优化网络延迟。

网络路由工作在OSI模型的第三层网络层，而交换工作在第二层数据链路层。路由器根据逻辑网络地址（如IP地址）转发数据包，并使用路由表确定最佳路径。而交换机根据物理MAC地址转发数据帧，并学习端口与MAC地址之间的关联。

路由器用于互连不同网络，在网络之间路由流量。交换机用于连接本地网络内的设备，仅将流量转发到相关端口。路由器能够执行更复杂的网络功能，如划分广播域，而交换机主要专注于高效的帧转发。

路由器可以使用动态路由协议自动构建和更新路由表，适应网络变化。而交换机的转发通常更加静态，基于学习到的MAC地址表。路由器还提供防火墙和网络地址转换等功能，而基本网络交换机则没有这些功能。

路由器处理的是网络层的数据包，而交换机处理的是数据链路层的数据帧。路由器根据网络地址进行路由选择，交换机根据MAC地址进行转发。

身份认证是第一道防线，通常使用用户名和密码进行单因素认证，或者添加安全令牌或生物识别等额外因素进行双因素或多因素认证。

防火墙可以执行访问策略，控制网络用户可以访问哪些服务。但防火墙可能无法检测计算机蠕虫或木马等有害内容的传输。

防病毒软件和入侵防御系统（IPS）有助于检测和阻止恶意软件的行为。基于异常的入侵检测系统还可以监控网络流量并将其记录下来以供审计和分析。

网络设备供应商提供各种安全解决方案，包括适用于数据中心和分支机构的安全产品，以及软件定义网络平台。

在云基础设施中，云路由使用边界协议动态管理虚拟云网络之间或云网络与本地网络之间的连接。这允许自适应路由以响应云中不断变化的网络条件。

链路状态路由是一种路由方式，每个路由器都会发现网络中的其他路由器，并创建整个网络的拓扑图，以计算数据包的最短路径。这种路由方式随着网络技术的进步而不断发展，以适应云基础设施和混合网络（包括本地和云网络）等新需求的出现。

云路由是一种新兴的路由技术，它使用边界协议（BGP）动态管理虚拟云网络之间或云网络与本地网络之间的连接。云路由可以自动适应云中不断变化的网络条件，其中云路由器（虚拟化路由器功能的软件）促进了这一过程。

DNS路由技术将人类可读的域名转换为机器可读的IP地址，从而实现高效的网络通信。

在具有逻辑集中控制转发状态的网络中（如软件定义网络），可以使用集中式路由技术优化全局和网络范围内的性能指标。大型互联网公司已在其私有广域网络中采用这种方式，以最大化网络利用率、最小化流量完成时间、最大化截止日期前交付的流量以及减少流量完成时间。

另一种方法是将路由建模为图优化问题，并将排队推至端点，这可以使用启发式方法有效地解决，而对性能影响可以忽略不计。

在蜂窝网络中，选择最佳路径需要考虑延迟和分组错误率，每个基站都有多个独立实体参与路径选择，以优化整体网络性能。

内容分发网络（CDN）根据网络接近度为用户选择响应时间最快的服务器，可以提高网络传输性能。Web优化方法如资源整合、文件压缩和限制同时浏览器连接数也可以提高网络路由效率。

升级网络基础设施，使用最新的硬件、软件和网络配置选项，并进行定期网络维护，可以提高数据包处理时间，降低网络延迟。

使用可执行模拟API测试和端到端用户体验分析等功能的工具监控网络性能，实时检查网络延迟并排除故障。

将频繁通信的网络端点通过子网划分组合在一起，可以最小化不必要的路由器跳数，从而提高网络延迟。

根据数据包类型对其进行优先级排序的流量整形方法也可以改善网络延迟。例如，优先路由高优先级应用（如VoIP通话和数据中心流量），延迟其他流量，可以提高关键业务流程的延迟性能。

将服务器和数据库部署在地理位置更靠近最终用户的位置，可以改善用户体验。此外，减少数据包的网络跳数也可以降低延迟，云解决方案可以通过在靠近最终用户的位置运行应用程序实现这一点。