路由器是什么意思？（路由器是个什么玩意？）
路由器是什么意思？（路由器是个什么玩意？）
路由器（英语Router，又称路径器）是一种电讯网络设备，供路由与转送两种重要机制，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之间的传输路径），这个过程称为路由；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），这称为转送。路由工作在OSI模型的第三层——即网络层，例如网际协议（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专用计算机%2c其任务是转发分组。也就是说%2c将路由器某个输入端口收到的分组%2c按照分组要去的目的地(即目的网络)%2c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%2c直到该分组到达终点为止。
由上图可以看出%2c整个路由器的结构可划分为2个部分:
路由选择部分
分组转发部分
路由选择部分
路由选择部分也叫做控制部分%2c其核心构建是路由选择处理机。
路由选择处理机
路由选择处理机的主要任务是根据所选定的路由选择协议(RIP/OSPF），构造、更新、维护路由表。关于怎样根据路由选择协议构造和更新路由表%2c我们将在后面讨论。
分组转发部分
分组转发部分分为:
交换结构
输入端口
输出端口
交换结构
交换结构(sitching fabric):
Sitched Fabric or sitching fabric is a ork ology in hich ork nodes interconnect via one or more ork sitches (particularly crossbar sitches). Because a sitched fabric ork spreads ork traffic across multiple physical links%2c it yields higher total throughput than broadcast orks%2c such as the early 10BASE5 version of Ether%2c or most ireless orks such as Wi-Fi.
交换结构又称为交换组织%2c它的作用就是根据转发表(forarding table)对分组进行处理%2c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%2c但这种网络完全包含在路由器中%2c交换结构又可看成是”在路由器中的网络”。
实现这样的交换有多种方法%2c下图给出了三种常见的交换方法。
通过存储器
通过总线
通过互连网络
这三种方法都是将输出端口I1收到的分组转发到输出端口O2。
通过存储器
上图中(a)的示意图表示分组通过存储器进行交换。
与早期路由器的区别就是%2c目的地址的查找与分组在存储器中的缓存都是在输入端口中进行的。
通过总线
上图中(b)的示意图表示分组通过总线进行交换。
采用这种方式时%2c数据报从输入端口通过共享的总线直接传送到合适的输出端口%2c而不需要路由选择处理机的干预。%2c由于总线是共享的%2c在同一时间只能有一个分组在总线上传送。当分组到达输入端口时若发现总线忙%2c则被阻塞而不能通过交换结构%2c并在输入端口排队等待。因为每一个要转发的分组都要通过每一条总线%2c路由器的转发带宽就受总线效率的限制。
通过互连网络
上图中(c)的示意图表示分组通过纵横交换结构进行交换。这种交换结构常称为互连网络。
它有2N条总线%2c可以使N个输入端口和N个输出端口相连接%2c这取决于相应的交叉节点是使水平总线和垂直总线接通还是断开。
当输入端口收到一个分组时%2c就将它发送到与该输入端口相连的水平总线上。若通向所要转发的输出端口的垂直总线是空闲的%2c则在这个结点将垂直总线与水平总线接通%2c然后将该分组转发到这个输出端口。但若该垂直总线已被占用%2c则后到达的分组就被阻塞%2c必须在输入端口排队。
转发和路由选择的区别
转发(forarding)(只涉及一个路由器) 就是路由器根据转发表将用户的 IP 数据报从合适的端口转发出去。
路由选择(routing)(涉及整个网络的很多路由器)则是按照分布式算法%2c根据从各相邻路由器得到的关于网络拓扑的变化情况%2c动态地改变所选择的路由。
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）的项目内容和完成的功能也不相同。路由表是根据路由选择算法得出的。而转发表是从路由表得出的。
对路由交换信息分组（如RIP/OSPF分组，由路由选择处理机来处理）和数据分组（由交换结构来处理）也是采取不同的处理方式。
在讨论路由选择的原理时%2c往往不去区分转发表和路由表的区别。
输入端口和输出端口
在上图中%2c路由器的输入和输出端口里面都各有三个方框%2c用方框中的1%2c2和3分别表示物理层%2c数据链路层和网络层的处理模块。
物理层
物理层进行比特的接收。
数据链路层
数据链路层按照链路层协议接收传送分组的帧。在把帧的首部和尾部都剥去后%2c分组就被送入网络层进行处理。
网络层
若接收到的分组是路由器之间交换路由信息的分组(如 RIP 或 OSPF 分组等)%2c则把这种分组送交到路由器的路由选择部分中的路由选择处理机。
若接收到的是数据分组%2c则按照分组首部中的目的地址查找转发表%2c根据得出的结果%2c分组就经过交换结构到达合适的输出端口。
输入端口对线路上收到分组的处理
数据链路层剥去帧首部和尾部后%2c将分组送到网络层的队列中进行排队等待处理。当一个分组正在查找转发表%2c后面又跟着从这个输入端口收到的另一个分组%2c这个后到的分组就必须在队列中等待%2c这会产生一定的时延。
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%2c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%2c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%2c交给物理层后发送到外部线路。
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%2c则队列的存储空间最终必定减少到零%2c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。
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