路由器简介以及工作原理

发布时间:2021-09-21 09:18:52

路由器
一.定义:是实现网络互连设备,工作在网络层
二.功能:
路由和转发
1)可以决定数据包从来源端到目的端所经过的路由路径(host到host之间的最佳传输路径),这个过程称为路由;
2)将路由器输入端的数据包移送至适当的路由器输出端(在路由器内部进行),这称为转发。
三.作用:
? 实现网络互连,为分组数据提供转发。
? 子网间速率适配
? 隔离子网
? 隔离广播域
? 指定访问规则
? 不同类型的网络互联:
?由?经常会收到以某种类型的数据链?帧封装的数据包,当转发这种数据包时,?由?可能需要将其封装为另一种类型的数据链路帧。数据链路封装取决于?由器接口的类型及其连接的介质类型。
四.路由器的结构:


路由器的结构分为两部分:
1.路由选择:也称控制*面(软件),核心构建是路由选择处理机.
2.分组转发:也称数据*面(硬件),核心是硬件处理芯片和交换结构。
补充:硬件:cpu
软件:操作系统,配置文件等。
路由选择:
通过路由表进行选择最佳路径进行转发。
分组转发:
1.交换结构:是一台?由?的核心组件,它的作用就是根据转发表对分组进?处?,将某个输入端口进入的分组从一个合适的输出端口转发出去。,将某个输入端口进入的分组从一个合适的输出端口转发出去。交换结构本身就是一种网络,但这种网络完全包含在路由器中,因此交换结构又可看成是“在路由器中的网络”。
交换方法:存储器 通过总线 通过内部互连网络
2.输入端口:


路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机,其任务是转发分组。也就是说,将路由器某个输入端口收到的分组,按照分组要去的目的地(即目的网络),把该分组从路由器的某个合适的输出端口转发给下一跳的路由器。下一跳的路由器也按照这种方法处理分组,直到该分组到达终点为止。


数据链路层剥去帧首部和尾部后,将分组送到网络层使用IP头部关键字去查找转发表找到出接口,如果数据进入接口的速度大于数据到交换模块的速度就会出现排队。
3.输出端口:


对线路上收到分组的处理 当交换结构传送过来的分组先进行缓存。
在网络层的处理模块中设有一个缓冲区,实际上它就是一个队列。
当交换结构传送过来的分组的速率超过输出链路的发送速率时,来不及发送的分组就必须暂时存放在这个队列中。
数据链路层处理模块将分组加上链路层的首部和尾部,交给物理层后发送到外部线路。

补充:
分组丢弃:若路由器处理分组的速率赶不上分组进入队列的速率,则队列的存储空间最终必定减少到零,这就使后面再进入队列的分组由于没有存储空间而只能被丢弃。 路由器中的输入或输出队列产生溢出是造成分组丢失的重要原因。


五.路由器中的表:
1)路由表:
每个路由器都有自己的路由表
来源:
第一是通过数据链路层自动发现,这种类型的路由就是直连路由;
第二是手工配置的路由条目,这种类型的路由就是静态路由;
第三是通过动态路由选择协议学*,这种类型的路由就是动态路由。
内容:
目标网络/掩码、协议类型、优先级、开销值、下一跳、出接口。
通过路由表匹配:网络掩码最长匹配原则。


2)转发表(FIB)
转发表是基于路由生成的,路由器实际转发时使用转发表(只包括IP地址/IP子网和下一跳/出接口);高性能路由器转发表通常都用硬件来实现,有利于高速查找。


路由表与转发表的区别:
转发表描述了主机方面的信息,在主机内部将一个数据包从一个端口导向另一端口,而路由表描述网络信息,将数据包从一个机器导向另一机器。
3)TCAM转发表
为了充分解决路由器查表效率问题,许多高端路由器采用了专用的硬件查找技术TCAM(三进制内容可寻址存储器)方案


六.路由器的工作原理:
总述:
路由器通过收集路由信息形成路由表。根据最佳路由来判断数据包应从那个接口转发出去,实现网络层数据包的转发。


详述:

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