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2024.08.25湖南
电信宽带限制路由器解决方案
由于广州电信用宽带都限制路由器共享，一般都只能共享2台电脑，多于2台有可能会被电信限制带宽，经常弹出宽带共享提示等。而一般用宽带共享4台机以下都属于正常可接受围，但部分客户反应里只使用了两三台电脑都会有共享提示，那怎么解决呢？解决方法一：不使用无线路由器WF上网。使用无线路由器容易被人“蹭网”，就算加密技术多好都有可能被人破解连网，导致电信机房检测共享增多而出现错误。解决方法二：不启用路由器内置DHCP服务，进入路由器设置页面，选择不启用，如下图（各路由器页面不同，但设置相似）：然后进入电脑控制面板，网络连接，点本地连接——右键点——属性，按下面设置：按以上设置好后重启电脑、DE、路由器，最好等几小时后再重新连线。解决办法三：如果确实需要共享很多台电脑，建议安装商务宽带，或者装多几条宽带。目前广州电信宽带推出优惠套餐——89元包月4，可以装多几台，具体套餐介绍可以本站联系在线客服。
ADSL的设置是通过浏览器访问其设置页面而实现的。在默认的情况下，ADSL的IP地址为192.168.1.1，我们只要将连接ADSL的电脑上的IP地址设置成与ADSL同一网段，就可以访问ADSL的设置页面，具体是将电脑的IP地址设置成192.168.1.X，X一般为大于等于2小于255，网关设置为192.168.1.1，然后打开浏览器，在地址栏上输入ADSL的IP地址，即192.168.1.1，就可以访问ADSL的设置页面。在这里设置IP地址是为了访问ADSL，设网关是为了以后上网。
第二步：输入默认的用户名和密码
进入ADSL的设置网面是需要使用用户名和验证密码的。一般默认用户名都是是admin，默认密码也是小写字母admin。如果不是请看一下你的说明书！注意此用户名和密码不是在电信公司的用户名和密码，而是ADSL设备的用户名和密码。输入正确后，才能进入ADSL的设置页面。
第三步：进入ATM页面进行设置路由
点击ATM链接，就可以进入设置页面。找到连接类型选项，选择PPP的单选项，此时页面下部会展开PPP的设置。在PPP设置中设置好用户名和口令，这里的用户名和口令才是你在电信（或其它ISP商）的帐号和密码，设置在这里是供
ADSL在开机时自动拨号用的。
第四步：设置自动分配IP地址功能即DHCP功能
在网络上的每一台电脑都有一个单独的IP地址，在同一个网络中，每台电脑的IP地址是唯一的。通常我们上网时，电脑中设置的是自动获取IP地址，也就是说，在该台电脑接通网络时，服务器就会自动分配一个唯一的IP地址给这台电脑，就象你进入影剧院时票上标明的楼层、排号、座号一样。但在一些局域网中，为了方便软件通讯，采用固定IP地址的方式，也就是说，每台电脑都有一个固定的IP地址，在同一网络中不会出现完全相同的IP地址，就象楼房中每个房间都有固定的编号一样。如果你的网络是采用前一种IP地址分配方式，就需要打开ADSL的自动分配IP地址服务功能，也就是设置DHCP。在DHCP页面，选择DHCPServer单选项就可以了。
第五步：设置DNS
选择DNS页面，将电信公司（或其他ISP商）提供的DNS设置在ADSL中，一般情况下可设置成为202.101.224.68。211.147.6.3……最好填上本地的DNS服务器地址
第六步：保存设置
以上设置需要保存才能生效，选择“保存”页面，将设置的内容保存。然后关闭浏览器，同时关闭ADSL的电源。下次打开电源时，原先的设置就生效了。
第七步：修改电脑的设置
如果你选择了DCHP功能，你就需要将刚才为了设置ADSL时修改的IP地址修改回来。将电脑的IP地址选择为自动获取IP地址，将ADSL的IP地址即192.168.1.1添加到网关中。
第八步：重启电脑并打开ADSL电源，你就可以随意地上网浏览了。
安全提示：打开ADSL的路由功能后，你的帐号和密码均保存在ADSL中，这样就很容易被别人窃取。因此，最好在第五步保存设置之前，修改ADSL的默认口令，即将MT800默认的口令“admin”改为其他口令，以免被他人轻而易举地进入你的ADSL设置界面。
升级软件：在电信公司提供的ADSL中，有些版本没有上述的设置界面，例如版本号为V100P007C01B010SP01的。此时你可以象升级电脑BIOS一样，用其他版本的软件刷新你的ADSL，实际上是用低版本的软件刷新，通常是刷成版本号为V100R006C01B010SP02。刷新的过程比较简单，只要找到相应的软件，在ADSL的“软件升级”界面中按照说明进行操作就行了。如果你的ADSL型号正好也是华为MT800，就可以直接下载软件，进行升级。
其他操作:你也可以采取在地址栏上输入相应的参数，从而进入相应的设置界面，即输入：192.168.1.1/MainPageid=X，X的值参见下表：
ADSL设置页面X值作用
SmartAXMT8006MT800ADSL设置的主页面
ATM设置25设置路由功能的页面
其他设置
ADSL模式
51LAN配置2
中国移动将在14个省部署阿尔卡特朗讯的光网络解决方案,而中国电信则将在18个省以上的地区部署该解决方案。阿尔卡特朗讯通过其在中国的旗舰公司———上海贝尔获得这些合同。
根据合同,阿尔卡特朗讯将部署其7342智能多业务接入管理器光纤到户(ISAMFTTU)平台。此外,阿尔卡特朗讯还将提供一系列广泛的光网络单元(ONU)产品以支持光纤到户(FTTH)和光纤到楼(FTTB)网络建设,同时,还将提供包括网络部署、集成和维护在内的全面的专业性服务。
近期路由器报修增加比较明显，很多宽带和互动用户都自接了无线路由器，并使用手机、IPAD等设备通过WIFI信号无线上网，有时上门维修，路由器的故障无法及时解决，只能指导用户更换一个新路由器继续使用。但实际上大多数时候是这些路由没有得到正确使用。我们都经历过这样的情况：坐在电脑前连接网络，浏览网页或试图玩游戏，看视频的时候，突然，连接断了。这种感觉很不舒服，大概一气之下大家都想把路由砸了算了。虽然我们能够理解这种行为，但是这绝不是一个理性方案。更换路由器的成本不低，因此我们可以学习以下几点建议来解决常见的路由问题。
1、数据传输太慢
我们需要两个适配器。一个连接到网络交换机上。另一个则连接到路由器上。网络考虑进来后，交换机上的设备就都被考虑进来了。实际上，这些设备通过5GHz适配器进行传输，适配器在两端将转换降到在2.5GHz——而适配器彼此间的传输却是5GHz。
不要忽略2.5GHz/5Ghz路由。这是一项主要投入因为这样可以为你的网络带来全面升级。所有的主流路由生产商都生产这些产品。
最后，可以尝试更新固件。通常更新的程序包括：
（1）.到路由厂商或适配器厂商的网站上，寻找并下载可用的固件更新。
（2）.一旦下载新的固件，回到路由器或适配器的安装软件，找到管理部分，定位固件升级的部分，然后按需操作即可。
2.速度太慢，不能玩游戏
导致这种现象发生的原因也有几点：玩家过多，2.5GHz频段过于拥挤或者路由器没有进行优化不适宜玩游戏。可以用NetgearWNHDEB111网络工具包或LinksysWGA600N来解决。它们不会增加网络的总体速度，但是会增强适配器之间的传输。此外，还有一些专门为游戏设计的路由器。
3.不能访问所有路由功能
这样做有利的一面是我们可以重新访问路由器。而不好的一面是以前的设置现在都回到了出厂默认状态，所以你要对其进行重新设置。可以在路由使用手册中找到出厂默认的用户名和密码，如果你没有手册，一般情况下，用户名/密码一般是admin/password或admin/admin。
4.路由器耗电多
虽然你可以购买更节能的路由器，但是是否考虑过这些可能性：Windows是否会在不使用电脑的时候检查更新？有没有其他软件会搜索更新？如果网络和互联网访问被关闭，那么这些定期服务就无法完成。
5.盲区
如果房间里有802.11g路由不能覆盖的盲区该怎么办？如果你还没有使用802.11n路由和适配器，或许是时候要换了。为什么是802.11n呢？因为它使用了被称之为MIMO的技术，该技术允许路由输入和输出多种信号。
当数据流到达盲区的时候，信号通常会被墙壁，底板和其他障碍物反弹到802.11g或802.11路由器中。而利用MIMO技术的路由器会收集所有反弹回来的信息，将其进行比对，然后用这些信号来填补空挡直到所有收集的信号再次汇聚成数据。
6.无法进行互联网链接
1、使用宽带路由器方式共享上网频繁掉线
电脑故障维修：能够连接网络只是定时断线，说明问题还是出在宽带路由器本身，比如稳定性、设置方面等;可以按照以下思路或办法去排查。
1)检查是否因为局域网内经常有人使用BT软件下载资料。在共享网络中这是一个影响速度的大问题。
3)把路由器恢复成出厂默认设置，再输入密码重新配置一次(其他设置先别动)。
故障现象：想对宽带路由器作共享上网设置，为何进不了管理界面
故障维修：如果以前成功进入过设置界面，那首先检查宽带路由器与电脑的硬件连接情况，比如网卡和路由器的对应LAN口上的指示灯是否正常闪烁;接着检查是否在系统中有软件防火墙存在，有则关闭它;然后查看网卡的网络属性，查看路由器说明书，如果其默认情况下开启DHCP服务，就将网卡设为“自动获取IP地址”，不然须将本机地址设为与宽带路由器同一网段，再将网关地址设为路由器的默认IP地址。
由于一般宽带路由器提供的都是Web管理方式，因此打开“Internet选项”对话框，选择“连接”选项卡，如果曾经创建过连接请勾选“从不进行拨号连接”选项，再点击局域网设置，清空所有选项。通过以上维修办法的综合运用，应该可以维修此问题了。
问题总结：无法进入宽带路由器管理界面作设置的问题，也很常见。一方面要认真阅读产品说明书，输入正确的路由器默认地址;另一方面应查看宽带路由器与计算机是否正确连接。这样才能保证能正常进入宽带路由器的管理界面。
3、使用宽带路由器后上网速度变慢
故障现象：有两台电脑要共享上网，因此安装了宽带路由器，可是就算只有一台电脑在上网，速度也很慢，这是什么原因
故障维修：这其实不能算作故障，
通过宽带路由器共享上网，会使上网速度存在一定的损耗，这是避免不了的。不过可以通过以下办法将这种损耗降至最低，即更改路由器的MTU值：
MTU值的意思是网络上传送的最大数据包，单位是字节。不同的接入方式，MTU值是不一样的，如果值太大就会产生很多数据包碎片，增加丢包率，降低网络速度。平常使用的宽带PPPoE连接方式，其MTU值最大为1492，维修的办法就是在注册表中对MaxMTU值逐步调低，直到网络最正常为止。MaxMTU在注册表中的位置是：
HKEY_LOCAL_MACHINESystemCurrentControlSetServicessNetTrans0yy，键名为“MaxMTU”，其中“yy”是TCP/IP的入口，随设置的不同而不同，一般在00到30之间。
那么又如何判定某个MTU值是最适合的呢进入DOS环境，输入以下命令行：
ping-f-l1492192.168.0.1.
提示：其中“192.168.0.1”是网关IP地址，1492为数据包的长度，参数“-l”中是小写的L.如果出现下面信息：PacketneedstobefragmentedbutDFset，那就表示MTU值太大了。
而如果出现：Replyfrom192.168.0.1：bytes=1492time<10msTTL=128则表示此MTU值是可行的，不过还是建议多试几个找到最佳值。
问题总结：这也是使用宽带路由器上网的一个小小弊端。通过对网速的实测证明，在ADSL接入电脑之间安装宽带路由器后，在多台电脑同时在线的情况下，由于路由器在地址解析、路由分发等方面的耽误，实际到达电脑的速度比单机直接连入ADSL线路要稍慢一些。
4、接上宽带路由器不能拨号
故障现象：通过一台服务器作代理共享ADSL上网，拨号一直正常;加装了宽带路由器之后，就无法拨号。
故障维修：根据现象来看，刚买回的产品硬件方面应该是不会有问题的，问题大多出在路由器的软件设置方面。可找到路由器的产品说明书，按其默认IP地址进入配置界面，因为使用的是ADSL拨号上网，所以网络协议应该选择PPPoE方式;另外还必须正确填写从ISP处获得的ADSL用户名和密码;接着启用DHCP服务，目的是让路由器自动为与其相连的客户端分配IP地址以及DNS信息等。通过这几步配置后再拨号，一般都能维修问题。
另外，现在的宽带路由器一般都具有自动拨号的功能，如果手动拨号出现问题，可以在路由器里按照刚才的设置方法配置后，即可网内所有电脑开机就在线，无须再拨号。
本方案主要系针对電信運營商，对快速布建WLAN无线接入网以期满足移动高速入网的需求，并藉此以短期间内快速布网抢占无线宽带运营市场，故其方案之主要规划解决方案以施工周期短覆盖区域广并且能满足无盲点覆盖为主要诉求。
壹、组网方案介绍与对比
(一)瘦AP+无线控制器方案介绍
基于无线控制器的解决方案中所有的AP都只单独负责无线覆盖和通讯的工作无法同时做无线覆盖和桥接，其作用就是一个简单的，基于硬件的RF底层传感设备，所有Fit瘦AP接收到的RF信号，经过802.11的编码之后，随即通过不同厂商制定的加密隧道协议穿过以太网络并传送到无线控制器，进而由无线控制器集中对编码流进行加密、验证、安全控制等更高层次的工作。因此，基于Fit瘦AP和无线控制器的无线网络解决方案，具有统一管理的特性，并能够出色地完成自动RF规划、接入和安全控制策略等工作(组网架构如图一所示)。
(图一瘦AP+无线控制器组网架构)
由上图(图一)架构可看出基于Fit瘦AP和无线控制器的无线网络解决方案，特色是具有统一管理的特性，并能完成自动RF规划、接入和安全控制策略等工作但单一AP相对覆盖范围小需大量高密铺设AP和线路等组网特色。且因瘦AP基本上是纯单频2.4GHz802.11g或单频5.8GHz802.11a的AP，只能透过有线连接方式将AP连到网络出口，不能像双频智能一体型(2.4GHz+5.8GHz)AP可同时利用AP本身的5.8GHz桥接模块来当AP设备间传输桥接及同时提供2.4GHz无线覆盖用户接入，因此瘦AP+无线控制器的无线网络组网较适合单一建筑物内或已经有健全的线路资源情况下适用；如线路资源较为充足之南方各省的中国电信及北方各省的网通公司而对于南方各省的网通公司是较不适用的一种解决方案。不适合线路资源较少的运营商之主要原因有二，其一是瘦AP架构需要相当高密度的有线资源来组网(对南方网通公司而言是较不现实因为需要先布下大量的有线网络，其二因覆盖范围比室外智能双频AP小的多，固需要布的AP数量将是比智能双频AP要大的多(总体组网AP数可多达数十倍以上)，而总体组网成本亦是数倍于智能双频AP组网。
(一)智能AP组网介绍
智能AP组网(单频智能AP、智能双频AP、MESH智能双频AP)解决方案介绍：
1)单频智能AP组网：
单频智能AP组网的解决方案中智能AP与瘦AP一样都只负责用户接入的无线覆盖和通讯的工作无法像双频AP同时做用户接入无线覆盖和AP间的传输桥接，其作用就
是一个简单的，接收、发送用户接入RF信号，不一样的是经过802.11的编码之后，AP需再进行加密、验证、安全控制等工作。因此智能AP和瘦AP一样适用于已有
线路资源的条件下适用，但因没有管理器统一管理，管理的特性较差，只能用网管软件来监管控制(组网架构如图二所示)。从以上组网特性来看智能AP组网解决方案
适用于线路资源较为充足之南方各省的中国电信及北方各省的网通公司。
(图二智能AP组网)完成自动RF规划、接入和安全控制策略等工作。
由上图(图二)架构可看出的智能AP无线网络解决方案，特色是简单低成本，AP本身须因AP基本上是纯单频2.4GHz802.11g或单频5.8GHz802.11a的AP，只能透过有线连接方式将AP连到网络出口，不能像双频智能一体型(2.4GHz+5.8GHz)AP可同时利用AP本身的5.8GHz桥接模块来当AP设备间传输桥接及同时提供2.4GHz无线覆盖用户接入，因此的智能AP无线网络组网较适合单一建筑物内或已经有健全的线路资源情况下适用；若对AP管理有要求可采用具SNMP网管功能的智能AP组网。
1)双频(2.4GHz+5.8GHz)高智能AP组网：
关键词：软件定义网络,OpenFlow,交换机,OpenvSwitch,OpenWrt,通用宽带路由器,Linux
0引言
在传统网络中,网络的业务发展依赖于网络中硬件架构的发展。随着网络规模的扩大,网络内容正在爆炸式的增长。云计算、物联网、虚拟化等各种新技术不断产生,改变了网络业务发展的态势。然而基于传统网络的业务发展模式难以满足新兴网络应用的发展速度,因此,基于软件定义网络的研究变得越来越重要。“软件正在占领世界,未来网络与硬件无关。”IT产业的中心已经从设备制造转到软件设计,软件定义网络带来了更大的灵活性与开放性。
诞生于学术界的软件定义网络是由美国斯坦福大学CleanSlate研究组所提出的。它把传统的硬件封闭式的网络转变成一个开放式的环境,大大提高了网络的可编程性与可管理性。软件定义网络中的核心技术OpenFlow[1]能够将数据层与控制层很好地分离,这让网络控制者能够方便地控制自己的数据,使得网络可以集中控制与部署,从而使得新业务可以快速上线和应用。
OpenFlow[1]网络由OpenFlow交换机与控制器两部分组成。为了实现数据层与控制层分离,OpenFlow将原来由交换机与路由器所控制的转发过程转化为由OpenFlow交换机与控制器共同完成:OpenFlow交换机进行数据层的转发;控制器对网络进行集中控制。因此,控制层与数据层可以实现完全分离。控制器需要事先将OpenFlow交换机中的数据转发规则设定好,从而达到控制数据转发的目的。
1OpenFlow交换机的发展
1.1OpenFlow交换机的发展
网络交换机是一种计算机网络设备,这种设备将其他不同的网络设备连接在一起,并在这些设备之间转发数据。网络交换机的功能强于集线器。网络交换机只会把接收到的数据交换到数据所需要被转发的网络端口,而集线器则会把接收到的数据无条件转发给所有网络端口。
一般来说,一个网络交换机有许多个端口,这些端口与CPU一同被桥接在一起,用以提供在OSI模型中的第二层———数据交换功能。交换机内的数据传输是异步的。假设有4台计算机(A、B、C、D)连接上了某个交换机的四个端口,在任何时刻,任何组合都可以同时传输:A可以与B交换数据,同时C可以与D交换数据,并且两者之间互不干扰。在全双工模式下,A在发送数据给B的同时,B也可以发送数据给C。
对于现代网络交换机而言,设备制造商通过扩展设备内不同的模块可以实现对不同网络类型的支持:以太网、光纤、ATM等。除了可以工作在OSI模型的第二层,还可以工作在OSI模型的第三层,可以工作在第三层的交换机一般被称作路由器。为了保证网络交换机的性能以及安全性,某些设备制造商会在网络交换机中提供例如防火墙、网络行为监测以及性能分析等工具。
1)较为低端的BCM5312+BCM5248U+B5011A方案。其中,BCM5312为第二层(MAC层)数据处理芯片,内部可以存储4K个MAC地址。BCM5248U是一个8口百兆PHY,BCM5011A则是一个千兆PHY。整个产品的交换能力可以达到8.8Gbps。
2)中、高端的产品使用的BCM5380芯片。这颗芯片中集成了一个8口百兆PHY与一个千兆PHY。若整个交换机使用3颗BCM5380芯片则可以组成一个24口百兆+6口千兆的产品。BCM5380芯片集成了一个12MB的缓存用以数据包的转发,整个产品可以达到16.8Gbps的交换能力。
3)集成度更高的产品使用BCM5324芯片,集成了24口百兆PHY的交换机芯片,集成度更高并且性能更好。BCM5324芯片集成了4MB缓存用于数据包的存储转发。
然而,无论是Broadcom或者Realtek或者其他芯片公司,他们的产品参数大同小异,但是在产品功能细化上却有着较大的差异。无论如何,目前主流网络交换机主要功能还是由第二层网络芯片与第一层物理交换芯片组成。
1.2OpenFlow交换机
OpenFlow交换机是一种在软件定义网络中使用的交换机设备,这种设备基于OpenFlow协议或与之兼容。
在传统的网络交换机中,数据转发(数据平面)与路由、防火墙(控制平面)等功能是在同一个设备当中。在软件定义网络中,数据平面与控制平面从同一个设备当中分离出来,数据平面仍然在交换机内部实现,但是控制平面则会独立由OpenFlow控制器进行控制。OpenFlow控制器可以实现高级别的交换机行为控制。OpenFlow交换机与OpenFlow控制器通过OpenFlow协议进行信息交互。
与传统的网络交换机不同,OpenFlow交换机必须遵守OpenFlow协议[3]。OpenFlow协议规范中规定,OpenFlow交换机需要支持如表1所示的表项以及流表。
一个OpenFlow流表由大量OpenFlow表项所组成。每一个表项包括:
1)匹配项;
2)优先级;
3)计数器;
4)操作指令;
5)超时;
6)Cookie。
每一个表项包括匹配项与优先级,匹配项与优先级可以唯一地定义流表中的表项。若匹配项中所有项都是任意可取,则这样的表项的优先级永远是0,并且这个表项被叫做失败匹配项。
数据包能否被匹配取决于数据包中的匹配项是否能够被流表项中的匹配项所匹配。如果表项中的匹配项中有值是“ANY”(忽略该项),那么数据包中该匹配项在匹配时会被忽略。如果交换机的特性支持精确匹配,那么交换机可以对输入流进行更精确的匹配(例如IP地址前缀查找匹配、MAC地址前缀查找匹配)。如果数据包可以被多个流表中的表项匹配,那么只有优先级别最高的表项可以被选择。当流表中的表项被匹配,对应表项的计数器会被更新,表项所对应的命令指令会被执行。如果有复数个优先级别相同的的表项被匹配,OpenFlow对于这类操作是未定义的。在OpenFlowSpecification1.3中,定义了最新的OpenFlow匹配项的内容。这些匹配项一共有40多个,不过交换机并不需要实现所有40多个匹配项的匹配功能。控制器可以通过查询交换机来得知交换机支持哪些匹配项目。
由上文可知,OpenFlow交换机的设计与传统二层交换机区别甚大,因此OpenFlow交换机的交换芯片需要重新进行设计。Specification1.3中提出,由OpenFlow标准规定,流表中的字段可以自由组合进行流表查找。在现在的芯片设计中,能够实现这种需求的只有TCAM芯片。TCAM芯片是一种三态内容寻址存储器,其设计的目的是快速查找访问控制列表、路由表等表项。TCAM中每个比特位可以有三种状态:’0’、'1’和'don’tcare’。第三种状态的存在使得TCAM既可以精确匹配也可以模糊查找。虽然TCAM有这么多的优点,但是TCAM的成本非常高,其存储空间的价格远远高于一般的SRAM,而且功耗也高于SRAM,占用芯片面积大。一条TCAM表项相当于五六条DRAM表项,几十千比特的流表至少需要20Mbit的TCAM,远超目前市场上最大交换芯片的TCAM大小。
除了TCAM芯片,目前被用来作为OpenFlow交换机芯片的还有NetFPGA以及网络处理器NP。NetFPGA与NP一样,均是具有非常强大的可编程能力的芯片。这些芯片被用来作为OpenFlow交换机芯片的好处在于,设备商可以非常方便地对芯片的功能进行更改。Stanford大学在研究OpenFlow的初期,就是使用基于FPGA开发的NetFPGA可编程平台。在文献[2]中,使用NetFPGA实现的OpenFlow交换机,当包大小为64bytes时,速度可以达到61Kflows/s,在文献[4,9]中,使用NP实现的OpenFlow交换机也有不错的性能。然而,使用NP或者NetFP-GA来实现OpenFlow交换机,在成本上与容量上都有着弊端。而且对于成品交换机来说,NP和NetFPGA的可编程性并没有特别大意义,即对于用户来说,内部芯片是否可编程不会影响到OpenFlow交换机的功能。因此,使用NP以及NetFPGA来设计OpenFlow交换机更多的意义在于实现OpenFlow交换机功能的原型,或者作为商业OpenFlow交换机的补充。
2通用宽带路由器及其系统架构
目前,得益于芯片制造工艺与性能的提升,通用宽带路由器的进入门槛变得越来越低。虽然市面上有着许多种通用宽带路由器,但是根据它们所使用的芯片方案可以简单地将其进行分类。目前,占据通用宽带路由器市场份额前几名的主要有Atheros、Braodcom以及Ralink等几家公司所设计的芯片组。
通用宽带路由器与商用网络交换机不同,商家根据市场需求,对商用网络交换机的功能从各个方面进行大幅度缩减,如表2所示。
由表2可知,通用宽带路由器功能比商用网络交换机少许多,但是在功耗上远低于商用网络交换机,并且在价格上也远比商用交换机便宜。因此,通用宽带路由器多采用集成度较高的芯片方案,一般将交换机数据处理芯片与交换机芯片集成在一起以减少成本。Artheros官方给出了一套成熟的解决方案:AR9XXX解决方案。这款芯片可以支持32MB的RAM,并且支持至少4MB的FlashROM。AR9XXX系列也有不同的细分产品,如表3所示。
使用AR9XXX系列的设备有许多,常见的有TP-LINK制造的TL-WR941N、TL-WR941ND以及D-LINK的DIR-615和水星的MWR300T+等。同样,Artheros还给出了更为低端的AR7XXX系列,使用AR7XXX系列的设备主要有TP-LINK制造的TL-WR7XX、TL-WR8XX等许多通用宽带路由器。
Broadcom公司作为网络芯片设计的标杆也有许多通用宽带路由器芯片产品。著名的Cisco无线路由器LinksysWRT54G便使用了Broadcom的brcm47xx系列芯片。brcm47xx系列芯片也有不同细分的产品,如表4所示。
由此可见,brcm47xx系列与AR9XXX系列在不同细分下标准不太相同,brcm47xx通过改变CPU的时钟频率来改变芯片性能。
采用Broadcom解决方案的设备主要集中在较为高端的通用宽带路由器中,如曾经在Cisco旗下的Linksys推出的著名的WRT54G系统就采用了brcm47xx系列芯片。中国电信与中国联通为普及宽带向家庭用户赠送的上海贝尔RG100A-AA以及大亚DB120WG两款路由器均是采用bcm6358芯片,性能与扩展性都非常优秀。
还有其他路由器如华为HG255D、贝尔金8235-4V2采用了Ralink公司的芯片,D-Link的dir615rev.A采用了Marvell88E6061。这些芯片在功能上与Atheros和Broadcom公司的芯片大同小异,但是在性能或者稳定性上不如以上两家公司的芯片,因此价格较为便宜,常用在低端通用宽带路由器中。
在软件上,通用宽带路由器普遍使用两种操作系统:Linux与VxWorks。由于通用宽带路由器的主控芯片多为MIPS或者ARM架构,采用开源Linux系统作为通用宽带路由占了大部分,Linksys的WRT54G早期版本即是使用开源Linux作为其操作系统。由于是开源软件,所以就有可能对通用宽带路由器进行系统上的修改以达到添加用户所需要的功能的目的。
OpenWrt是一个主要在通用宽带路由器上运行的开源Linux发行版。由于Linksys的WRT54G使用了开源的Linux操作系统,而Linux操作系统是遵守GPL协议的,所以Linksys公司被迫放出WRT54G系统的源代码,经过开源团体的维护形成了以OpenWrt为代表的在通用宽带路由器运行的开源Linux发行版。OpenWrt可以通过命令行以及Web页面的方式对其进行配置,到2015年6月为止,已经有超过3500个左右的软件包可供安装,提供了非常强大的可扩展性。OpenWrt支持超过50种不同的芯片,从上文所述的Broadcom、Atheros、Ralink到Intel的X86与X86-64都有支持。TP-LINK的TL-8XX系列、Linksys的WRT54G系列等均被成功移植OpenWrt系统。OpenWrt可以让通用宽带路由器扩展出更多功能,如文件服务器(FTP)、P2P下载服务器等功能。由于OpenWrt是一个开源的Linux发行版本,大部份Linux应用程序均可以工作在OpenWrt上,这为通用宽带路由器的功能扩展带来了无限的可能性。
3通用宽带路由器中添加OpenFlow功能
如上文所述,大部分通用宽带路由器实质上是一个运行着Linux操作系统的嵌入式系统,因此移植本属于在PC机上运行的OpenFlow交换机软件———OpenvSwitch到运行着OpenWrt系统的通用宽带路由器当中即可。
对于大部分通用宽带路由器来说,如图1所示,有两类芯片控制着交换机的转发过程。
其中控制芯片与转发芯片根据公司的不同会有不同的型号与封装形式。Linksys公司的WRT54Gv2.0使用的是bcm4712(控制芯片)+bcm5325(交换芯片)的组合,TP-LINK公司的TL-WR1043ND使用的是AR9132(控制芯片)+RTL8366RB(交换芯片)组合。然而该公司的TL-WR841Nv7.0则使用了一个将两者集成在一个芯片的型号AR7240,虽然两芯片的物理部分集成在一起,但逻辑部分仍然是分开的。
一般来说,控制芯片都是通用处理器,即可以由运行在其上的Linux操作系统直接进行控制。然而,交换机芯片则不同,根据不同的制造厂家,芯片的操作方式完全不同,这就需要在Linux操作系统上移植相应的交换芯片驱动程序以实现对交换芯片的配置。目前常用的交换芯片驱动都已被移植入OpenWrt操作系统,通过相应的程序可以直接对交换芯片进行功能的控制。有些芯片的驱动程序并不完善(一些功能没有被成功移植,例如VLAN等),因此还需要根据需求对驱动程序进行相应的修改才能正常工作。
OpenvSwitch,有时也简称Ovs,是一个高质量的开源虚拟化交换机。OpenvSwitch的目的在于提供一个仅使用普通PC硬件组成的网络交换机。OpenvSwitch不仅仅能够满足现有交换机的功能,还能够组建兼容OpenFlow协议的OpenFlow交换机。OpenvSwitch不仅可以像一个商用网络交换机提供不同设备之间的数据交换服务,还可以在单台计算机中为不同的虚拟机提供虚拟交换机的服务。
在计算机网络中,网桥的概念与交换机类似。网桥可以在一台计算机中连接几个不同的局域网设备,根据程序的设定来转发数据帧。一般来说,网桥会根据MAC地址来转发数据帧,这种行为与网络交换机十分类似。在OpenvSwitch中,将需要组成交换机的端口加入OpenvSwitch所控制的网桥后再将加入的端口配置成混杂模式即可。当OpenvSwitch被配置成OpenFlow交换机模式后,加入该网桥的所有端口就成为了一台OpenFlow交换机。
然而,如图2所示,一般来说通用宽带路由器的控制芯片是无法分辨数据是从交换芯片的哪一个端口送出来的(交换芯片的每一个端口对应一个数据流,数据可能从1口传送到控制芯片也可能从4口传送到控制芯片,控制芯片无法分辨是从具体哪个端口传送的),也无法直接将数据包发送到特定的端口。这是因为在一般的设置下,交换机芯片只有一个端口与控制芯片进行通信,这就造成了控制芯片无法对通用宽带路由器具体端口进行控制。这是因为通用宽带路由器的设计目标是简单的数据交换,并不需要复杂的控制功能。若将通用宽带路由器添加OpenFlow功能则需要控制芯片可以识别来自不同端口的数据包。
如图3所示,为了达成这个目的,可以使用VLAN技术对经过不同端口的数据包加标签,使得控制芯片可以识别数据包是从哪一个端口进入的。VLAN中文名为“虚拟局域网”。VLAN可以将一个交换机中的网络从逻辑上划分为不同的几个网络,网络之间互相无干扰,好似一个交换机被分隔成了几个不同的交换机。VLAN的简单工作流程如图4所示。
由图4中可以看出,当数据包经过某个交换机端口时,如果这个端口属于某个VLAN,则该数据包就会被打上该VLAN的标签。同时也可以通过设置端口,使得数据包在流出端口时将标签取消。一般标签都是一个数字,控制芯片可以根据这个标签来判断该数据包属于哪一个VLAN。具有相同标签数据包会被交换机认为是一个网段数据包,可以被转发到属于该VLAN的端口或被控制芯片所接收,否则会被认为是其他网段的数据包而不予转发。
如图5所示,为使通用宽带路由器的控制芯片能够分辨数据包具体从哪一个端口进入,通过控制交换芯片给每一个端口都分配一个不同的VLAN。这样数据包在从端口进入的时候就会被打上标签,控制芯片就可以依据标签分辨数据包具体是从哪个端口进入。同时还可以通过不同的VLAN屏蔽交换芯片本来的交换功能,将端口的控制权上交给控制芯片。
对于OpenWrt系统来说,只要有相应的交换芯片驱动,swconfig命令便可以简单地对交换芯片进行控制。当通过swconfig或者其他方式对交换芯片配置好以后,原本在OpenWrt中仅有的两个端口扩充到了4个或5个端口(根据交换芯片的能力与通用宽带路由器的配置而定)。就像普通的局域网设备一样,OpenWrt对这些端口有着完全的控制权。再将这些端口一一加入OpenvSwitch的网桥中,由OpenvSwitch接管所有端口的控制权。OpenFlow交换机除了数据平面外还需要有控制平面。如图6所示,将某一个端口设置为固定IP地址后,在OpenvSwitch中设置该IP为该OpenFlow交换机的控制平面IP,再将该端口与OpenFlow控制器相连,OpenFlow控制器便可发现该OpenFlow交换机。
4性能测试与分析
4.1实验环境
本实验由一台PC机作为控制器,移植了三台不同的通用宽带路由器成为OpenFlow交换机。
路由器硬件情况如表5所示。
路由器软件情况如表6所示。
控制器配置如表7所示。
4.2关闭交换芯片的MAC地址学习功能
在移植过程中,OpenWrt的驱动不支持关闭某些交换芯片的MAC地址学习功能。主要表现在交换芯片将ARP请求私自处理,导致ARP包无法从端口进入OpenvSwitch所构建的网桥。因此在向某些通用宽带路由器移植OpenFlow功能时,需要首先检查OpenWrt能否关闭芯片的MAC地址学习功能。如果无法打开混杂模式,则需要通过修改交换芯片的驱动以打开混杂模式。在实验过程中,水星公司的MW150R(控制芯片为AR9331)以及TP-LINK公司的WR841N(控制芯片为AR7240)所集成的交换芯片的驱动均不支持关闭交换芯片的MAC地址学习,导致OpenvSwitch无法接收某些数据包。在修改交换芯片的驱动程序以后,该问题得到了解决。在实验过程中,其他型号的通用宽带路由器所带的交换芯片没有出现如上所述的问题。
4.3实验结果与分析
本文对上文所述的三种路由器进行了性能测试。在控制器上运行L2_Learning_Switch,同时进行不同的上网应用,记录路由器以及控制器的CPU使用率。
从图7可以看出,CPU的频率与路由器的性能有着非常大的关联度。在日常上网的情况下,CPU频率较低的LinksysWRT54G的占用率接近50%,而其他两款路由器的CPU占用率在20%附近。当开始全速下载时,所有的路由器占用率均全部达到100%,即将所有的资源消耗殆尽。然而,不管在什么情况下,控制器的CPU使用率均没有太大的变化,一直保持在4.5%左右。
如图8所示,CPU的性能直接决定了路由器交换性能。在满速下载文件时,LinksysCPU频率最低,因此交换性能非常低下,只有不到1000Kbps;而其他两款路由器均在5Kbps以上。由于WR841N的CPU速度比MW150R快100Mhz左右,所以整体传输速度也较快。
5结语
本文还对这样的OpenFlow交换机进行了性能测试。测试结果表明在实验环境下,通用宽带路由器改造的OpenFlow交换机的性能可以达到正常实验应用的程度。
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