寬帶路由器的工作原理

寬帶路由器作為一種網絡共享設備開始越來越多的出現在我們的生活、工作、學習當中，因其具有組網方便、安全可靠、支持目前流行的多種寬帶接入方式等諸多優點，越來越多具有多臺計算機的家庭、SOHO在共享上網時都會選擇寬帶路由器，但是究其上網原理，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原理和選擇寬帶路由器還是代理服務器軟件這兩個問題。
　　
　　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，這類產品只能實現部分傳統路由器的功能，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轉換產品。我們都知道代理服務器軟件同樣是采用NAT轉換技術，但是寬帶路由器是專門為寬帶線路所特殊設計，采用獨立的處理器芯片和軟件技術來實現NAT轉換，所以與傳統的使用代理服務器軟件共享上網，寬帶路由器具有很多不可比擬的優勢。
　　
　　這里我們幾次提到NAT轉換技術，其實這項技術就是寬帶路由器最基本，最核心的技術，其共享上網原理采用的就是NAT轉換技術。下面我們為大家介紹NAT轉換技術。
　　
　　NAT是英文全稱Network Address Translation，也就是網絡地址轉換，這種技術在網絡中主要是為了解決公網IP地址短缺，NAT的工作原理是將內部私有網絡地址轉換成合法的公網地址，從而可以訪問互聯網。
　　
　　在TCP/IP協議中，我們需要了解兩種IP地址，一個是可以直接訪問Internet的公網IP地址，另一種是我們組建局域網時最常用到的私有IP地址。如192.168.0.1的IP地址，這個地址就是一個私有地址，它在全球網絡中不具唯一性，可以在全球任何一個地方的網絡中使用，而公網IP地址在全球網絡中是唯一的，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絡的作用。在互聯網中，正是因為有這樣的公網IP地址，我們的通信才可以得以實現。
　　
　　但是由于公網IP地址資源的日益消耗，我們不可能在一個網絡中申請到很多個可以在互聯網上直接通信的公有IP地址。這時，我們就會使用到NAT地址轉換技術，它可以將局域網中的如192.168.0.x的私有地址轉換為可以在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: 指定于內部網絡的主機地址，全局唯一，但為私有地址。
　　Inside Global IP address: 代表一個或更多內部IP到外部世界的合法IP。
　　Outside Global IP address: 外部網絡主機的合法IP。
　　Outside Local IP address: 外部網絡的主機地址，看起來是內部網絡的，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絡中的位置了。我們來為大家舉例說明NAT是如何實現的：在Adan的這個局域網絡中，有一個內部的私有地址192.168.0.x，而這個網絡僅有一個出口，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IP地址也可是以動態獲得的，總之這個全局地址使用的是合法的公用IP地址。
　　
　　當內部主機需要訪問internet時，內部主機會發送數據包到默認網關，也就是這臺具有公網IP地址的路由器上，這時數據包所攜帶的源地址是私有IP地址192.168.0.x，當收到這個數據包時，路由器會檢查自己的NAT地址轉換表，當找到相應的條目時，就會用218.246.29.18這個地址來替換掉數據包內的私有IP地址。數據包就會使用218.246.29.18的地址來訪問外部網絡了！
　　
　　好了，通過以上的了解，我們對NAT技術有一個初步的認識，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或動態提供的公網IP地址，而LAN口用來連接局域網內的PC。這些PC使用的是由DHCP協議動態分配或者手動分配的私有IP地址。其實這兩個地址對應的就是上面講到的NAT技術的Inside Local IP address和Inside Global IP address這兩個地址。
　　

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　　一般我們局域網中的PC在設置IP地址時會有一個默認網關的選項，這個選項是指當PC向外部網絡發送數據包的時候需要默認指向的主機，在這個環境中，也就是我們所說的寬帶路由器的內部網絡IP地址，一般都是192.168.0.1。
　　
　　當局域網中的用戶A需要發送一個數據包到外部網絡的時候，這臺機器會發送一個請求到默認網關。當這個數據包到達寬帶路由器的時候，寬帶路由器會進行折解數據包的過程，提取出這個數據包的頭部源IP地址信息，然后對照NAT地址映射表中的條目，找到相應的條目，這時就會有一個轉換過程，寬帶路由器會根據設置將電信運營商提供的公有IP地址代替我們的內部網絡地址，用這個地址重新封裝我們的數據包。這時，這個數據包就會使用這個公網IP地址來通過internet進行傳輸。
　　
　　在對方網絡收到這個數據包的時候，折解出來的源IP地址就是這個公網的IP地址，對方便可以根據這個地址做出相應的回應，而這個回應所使用的目的IP地址便是這個公網IP地址。通過使用這個IP地址，回應包就會發送到我們的寬帶路由器，這時寬帶路由器會再進行一個轉換，將目的地址轉換為內部網絡地址，這樣數據包就可以到達我們局域網內的主機了。
　　
　　選擇寬帶路由器還是代理服務器軟件
　　
　　從以上我們可以看出，寬帶路由器使用的是NAT技術，如果完全從速度上考慮，使用一臺PC做代理服務器實際上要比寬帶路由器的NAT轉發性能要強。這里很多讀者就會問，我們為什么不用代理服務器實現網絡的共享，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
　　
　　現在市場上所銷售的寬帶路由器除了NAT轉換功能以外，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動態地址分配功能。而代理服務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需要的家庭用戶，我們可以使用代理服務器軟件，而在一些SOHO及其他需求較高的環境下，我們還是推薦使用寬帶路由器。比如現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絡，如果是使用代理服務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。
　　
　　2、 代理服務器需要一臺主機為網絡提供共享服務
　　
　　這是代理服務器一個很大的弊病，因為代理服務器需要一臺主機為我們的網絡提供共享服務，當代理服務器關機時，局域網內的主機就不能獲得共享服務，而作寬帶路由器共享上網方式，局域網的任何一臺主機開關機都不會影響內部網絡的上網需求。這個其實是寬帶路由器很大的一個優勢。
　　
　　3、 兩臺以上PC共享上網時寬帶路由器首當其沖。
　　
　　兩臺以上的PC機共享上網時，如果使用代理服務器軟件，我們需要投入一臺交換機或者集線器設備，一般市場上八口交換機的價格是60元左右，而現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方便、適合多種寬帶線路，可以獲得更多的功能。所以現在一般在家庭和SOHO組建小型網絡共享上網時，我們還是建議大家買個百元左右的寬帶路由器。
　　
　　總結：
　　
　　以上我們為大家介紹了寬帶路由器共享上網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器軟件。通過這篇文章，大家應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絡和SOHO網絡的用戶會一定幫助,希望對你也有好處。