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什麼是路由器

在不同網路之間轉送封包的網路層（第3層）設備。把收到的封包之目的地IP位址與路由表比對，決定下一個要交給的路由器（下一跳）與輸出介面後送出。家用路由器還整合了NAPT、DHCP伺服器與防火牆等功能。

日文名稱: ルータ

「路由器」出現在2領域的16道練習題中（電腦網路基礎, 資訊安全基礎等）。

這個名詞所屬的領域: 電腦網路基礎

轉送封包的步驟

路由器從收到的訊框中取出IP封包，把目的地IP位址與路由表比對。若有多條路由符合，就選擇前綴一致最長的一條（最長前綴比對）。接著把TTL（IPv6為跳數限制）減1，若是IPv4則重新計算標頭檢查和。然後以ARP等查出下一跳的MAC位址，用改寫了目的地與來源MAC位址的新訊框送出。除非進行NAT，IP位址不會改變。TTL變成0的封包會被丟棄，並以ICMP通知來源端，traceroute就是利用這個通知調查路徑。

路由表的建立方式

路由表中有直接相連的網路、由人設定的靜態路由，以及透過路由協定自動學到的路由。沒有任何符合項目的目的地，會送往預設路由（0.0.0.0/0）。在組織內部，常用的有交換鏈路狀態、由各路由器以戴克斯特拉演算法計算最短路徑的OSPF，以及使用從鄰居得知之距離（跳數）的RIP。在網路服務供應商之間這類組織（自治系統，AS）之間，則以BGP交換路由資訊。

與交換器的差異及路由器的內部

L2交換器依MAC位址，在同一網路內轉送訊框。路由器依IP位址在不同網路之間轉送，且不讓廣播通過，因此也有分隔網路的作用。以硬體執行路由功能的交換器稱為L3交換器。大型路由器把計算路由的控制部分（控制平面，由CPU負責）與轉送封包的部分（資料平面）分開，資料平面以專用ASIC，以及能一次完成最長前綴搜尋的TCAM等，高速處理封包。

練習路由器的題目

在 192.168.5.0/26 的網路中，可以分配給主機（終端或路由器介面）的IP位址有幾個？

  1. A64個
  2. B30個
  3. C62個
查看答案與解析

正確答案：C. 62個

/26 表示網路部為26位元，因此主機部為 32 − 26 = 6 位元，位址共有 2^6 = 64 個。其中主機部全為0的網路位址（192.168.5.0）與全為1的廣播位址（192.168.5.63）不能分配給主機，因此為 64 − 2 = 62 個。一般而言，前綴長度為 n 時，可分配的數量為 2^(32 − n) − 2。/26 的子網路遮罩為 255.255.255.192。

家用寬頻路由器會執行NAT（網路位址轉譯）的一種，即NAPT（IP偽裝）。NAPT能做到什麼？下列何者正確？

  1. A家中多台終端以連接埠號碼區分，可同時共用一個全球IP位址與網際網路通訊
  2. B家中終端與網際網路之間的通訊會被加密，途中無法被竊聽
  3. C家中每台終端都會自動分配到各自不同的全球IP位址
查看答案與解析

正確答案：A. 家中多台終端以連接埠號碼區分，可同時共用一個全球IP位址與網際網路通訊

NAT（網路位址轉譯）是改寫經過路由器之封包的來源或目的地IP位址的技術。NAPT除了IP位址之外也改寫連接埠號碼，並把「內側位址與連接埠」和「外側連接埠」的對應記錄在轉譯表中。因此，使用私有位址的多台終端可以同時使用路由器所擁有的一個全球位址。回傳的封包則查轉譯表送到正確的終端。它只改寫位址，並不加密。此外，從外部發起的連線在轉譯表中沒有對應，預設無法到達內側的終端，若要在內側公開伺服器，需要設定連接埠轉送等。

常見問題

路由器與交換器有什麼不同？

交換器（L2交換器）依MAC位址，在同一網路內連接設備。路由器依IP位址在不同網路之間轉送封包，並決定經由哪條路徑傳送。家用路由器通常也內建交換器的連接埠與無線區域網路的存取點。

預設閘道就是路由器嗎？

意思幾乎相同。從終端來看，把送往自己網路以外之封包交給的那台路由器，以其位址設定下來的就是預設閘道。

解析中的「路由器」

出現「路由器」的題目（16題）

  1. 在 192.168.5.0/26 的網路中，可以分配給主機（終端或路由器介面）的IP位址有幾個？
  2. 家用寬頻路由器會執行NAT（網路位址轉譯）的一種，即NAPT（IP偽裝）。NAPT能做到什麼？下列何者正確？
  3. 在執行NAPT的路由器（外側全球位址為 198.51.100.7）內側的終端A（192.168.1.10），以來源連接埠50000連線到Web伺服器 203.0.113.5 的443號連接埠。路由器把來源轉譯為 198.51.100.7 的連接埠61000。Web伺服器送回的回應封包，其目的地是下列何者？
  4. 路由器的路由表中有 0.0.0.0/0（下一個轉送對象為路由器A）、10.0.0.0/8（路由器B）、10.1.0.0/16（路由器C）、10.1.2.0/24（路由器D）4條路由。目的地為 10.1.5.9 的封包會送往哪一台路由器？
  5. 在OSI參考模型中，使用IP位址這類邏輯位址，在不同網路之間轉送封包並送達目的地的是哪一層？
  6. 下列關於MAC位址的敘述，何者正確？
  7. 與集線器（中繼器集線器）相比，下列何者正確描述了L2交換器的運作？
  8. 在一台L2交換器上設定VLAN，將連接埠1～4設為VLAN 10，連接埠5～8設為VLAN 20。下列關於其運作的敘述，何者正確？
  9. 下列IPv4位址中，哪一個屬於私有位址的範圍？
  10. 某終端（192.168.1.10/24，預設閘道 192.168.1.1）要把封包送到另一個網路上的伺服器 203.0.113.80。ARP快取為空時，終端以ARP查詢哪一個對象的MAC位址？
  11. IPv4標頭中TTL（Time To Live，存活時間）的功能，下列何者正確？
  12. 下列關於動態路由的敘述，何者正確？
  13. 下列關於TCP壅塞控制之基本概念的敘述，何者正確？
  14. TCP的傳送端判斷區段遺失而重傳的時機，下列何者正確？
  15. 以DHCP讓終端取得IP位址時，訊息的順序下列何者正確？

出現這個名詞的比較

相關名詞

IP位址 封包 MAC位址 子網路遮罩 TCP（傳輸控制協定） IPv4 NAT（網路位址轉譯） IP（網際網路協定） 路由選擇（Routing） ARQ（自動重傳請求）

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