什么是路由器(什么是路由器?)
路由器(英文:Router,又称router)是一种电信网络设备,提供路由和转发两种重要机制,能够确定数据包从源到目的地所经过的路由路径(主机与主机之间的传输路径) 。这个过程叫做路由 。将数据包从路由器输入端传输到适当的路由器输出端(路由器内部)称为转发 。路由工作在OSI模型的第三层——网络层,例如互联网协议(IP) 。
路由器的结构路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的特殊计算机 。它的任务是转发数据包 。也就是说,在路由器的输入端口接收到的分组根据分组要去往的目的地(即目的网络)从路由器的适当输出端口转发到下一跳的路由器 。
下一跳的路由器也根据这种方法处理数据包,直到数据包到达目的地 。
从上图可以看出,整个路由器的结构可以分为两部分:
路由部分
数据包转发部分
路由选择部分路由部分也叫控制部分,它的核心构造是路由处理器 。
路由处理器
路由处理器的主要任务是根据选择的路由协议(RIP/OSPF)构建、更新和维护路由表 。如何根据路由协议构建和更新路由表将在后面讨论 。
分组转发部分数据包转发部分分为:
交换结构
进口
输出端
交换结构
交换结构:
交换结构是一种网络拓扑,其中网络节点通过一个或多个网络交换机(尤其是交叉开关)互连 。因为交换结构网络将网络流量分散到多个物理链路上,所以它产生的总吞吐量比广播网络(如早期的10BASE5版本以太网)或大多数无线网络(如Wi-Fi)更高 。
该结构也称为交换组织,其功能是根据转发表处理数据包,并将数据包从输入端口转发到适当的输出端口 。交换结构本身是一种网络,但是这个网络完全包含在路由器中,所以交换结构可以看作是路由器中的网络 。
实现这种交换的方式有很多,下图展示了三种常见的交换方式 。
通过记忆
公共汽车通行证
通过互连网络
这三种方法是将输出端口I1接收到的数据包转发到输出端口O2 。
通过记忆
上面(a)的示意图显示了通过存储器交换分组 。
与早期路由器的区别在于,目的地址的搜索和数据包在内存中的缓冲都是在输入端口进行的 。
公共汽车通行证
上面(b)的示意图显示数据包通过总线交换 。
这样,数据报通过共享总线直接从输入端口传输到适当的输出端口,而无需路由处理器的干预 。但是,因为总线是共享的,所以同一时间只能在总线上传输一个数据包 。当数据包到达输入端口时,如果发现总线繁忙,它将被阻塞,无法通过交换结构,并将在输入端口排队等待 。因为要转发的每个数据包都必须经过每条总线,所以路由器的转发带宽受到总线效率的限制 。
通过互连网络
上图中(c)的示意图显示分组通过纵横制交换结构进行交换 。这种交换结构通常被称为互连网络 。
它有2N条总线,可以连接N个输入端口和N个输出端口,这取决于水平总线和垂直总线是通过相应的交叉节点连接还是断开 。
当输入端口收到数据包时,它会将其发送到连接到输入端口的水平总线 。如果要转发到输出端口的垂直总线处于空空闲状态,请在此节点将垂直总线与水平总线连接,然后将数据包转发到此输出端口 。但是,如果垂直总线被占用,稍后到达的数据包将被阻塞,必须在输入端口排队 。
以及转发和路由的区别 。
转发(仅涉及一台路由器)是指路由器根据转发表从适当的端口转发用户的IP数据报 。
路由(涉及整个网络的多台路由器)是根据分布式算法和从邻居路由器获得的网络拓扑的变化,动态改变所选择的路由 。
路由表(目的网络N,距离D,下一跳地址A)和转发表(下一跳地址X,对应物理地址HA)的项目和功能也不同 。根据路由算法获得路由表 。转发表来源于路由表 。
路由交换信息包(如RIP/OSPF包,由路由处理器处理)和数据包(由交换结构处理)也采用不同的处理方法 。
在讨论路由的原理时,我们经常不区分转发表和路由表 。
输入端口和输出端口
上图中,路由器的输入输出端口有三个方框,方框中的1、2、3分别代表物理层、数据链路层、网络层的处理模块 。
【路由器是个什么玩意? 路由器是什么东西】物理层
物理层接收比特 。
数据链路层
数据链路层根据链路层协议接收传输包的帧 。帧的头部和尾部被剥离后,数据包被发送到网络层进行处理 。
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