路由器工作原理

　　導讀：說(shuō)起路由器，大家對它一定非常熟悉吧，上網(wǎng)都靠他，但它是靠什么原理工作的呢，它的工作流程是怎樣呢?今天小編帶大家了解一下路由器的工作原理。

路由器的概念及基本構成

　　路由器是一種用于網(wǎng)絡(luò )互連的計算機設備，它工作在 OSI 參考模型的第三層

　　(網(wǎng)絡(luò )層)，為不同的網(wǎng)絡(luò )之間報文尋徑并存儲轉發(fā)。

　　作為路由器，必須具備：

　?、?兩個(gè)或兩個(gè)以上的接口：用于連接不同的網(wǎng)絡(luò )。

　?、?協(xié)議至少實(shí)現到網(wǎng)絡(luò )層：只有理解網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議才能與網(wǎng)絡(luò )層通訊。

　?、?至少支持兩種以上的子網(wǎng)協(xié)議：異種子網(wǎng)互聯(lián)。

　?、?具有存儲、轉發(fā)、尋徑功能 ：實(shí)現速率匹配與路由尋徑。

　?、?一組路由協(xié)議：包括域內路由協(xié)議、域間路由協(xié)議。

路由器的作用

　?、?異種網(wǎng)絡(luò )互連：主要是具有異種子網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )互連。

　?、?子網(wǎng)協(xié)議轉換：不同子網(wǎng)間包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)間協(xié)議轉換。

　?、?路由(尋徑)：路由表建立、刷新、查找。

　?、?速率適配：不同接口具有不同的速率，路由器可以利用自己 緩存及流控協(xié)議適配。

　?、?隔離網(wǎng)絡(luò )：防止廣播風(fēng)暴，網(wǎng)絡(luò )安全(防火墻)。

　?、?報文分片與重組：接口的 MTU 不同，超過(guò)接口的 MTU 的報文會(huì )被分片，到達目的地的報文會(huì )被重組。

　?、鱾浞?、流量流控：主備線(xiàn)路的切換及復雜的流量控制。

路由器工作原理

　　路由器中時(shí)刻維持著(zhù)一張路由表，所有報文的發(fā)送和轉發(fā)都通過(guò)查找路由表。從相應端口發(fā)送。這張路由表可以是靜態(tài)配置的，也可以是動(dòng)態(tài)路由協(xié)議產(chǎn)生的。物理層從路由器的一個(gè)端口收到一個(gè)報文，上送到數據鏈路層。數據鏈路層去掉鏈路層封裝，根據報文的協(xié)議域上送到網(wǎng)絡(luò )層。網(wǎng)絡(luò )層首先看報文是否是送給本機的，若是，去掉網(wǎng)絡(luò )層封裝，送給上層。若不是，則根據報文的目的地址查找路由表，若找到路由，將報文送給相應端口的數據鏈路層，數據鏈路層封裝后，發(fā)送報文。若找不到路由，報文丟棄。

子網(wǎng)尋徑及路由

　　標準的尋徑表表目是一個(gè)二維組(信宿網(wǎng)絡(luò )地址，下一驛站地址)，其中不攜帶子網(wǎng)信息，不能滿(mǎn)足子網(wǎng)尋徑。引入子網(wǎng)編址以后，子網(wǎng)尋徑表的每一表目中加入子網(wǎng)模，于是子網(wǎng)尋徑表表目變?yōu)槿S組：子網(wǎng)模、信宿網(wǎng)絡(luò )地址、下一驛站地址。

　　路由算法、路由協(xié)議、尋徑

　　路由器依據路由表來(lái)為報文尋徑，路由表由路由協(xié)議建立和維護。路由協(xié)議的設計則是依據某種路由算法。

　　選徑是否是最佳：

　　以什么參數來(lái)衡量路由，如時(shí)延、距離、中間網(wǎng)關(guān)數等。

　　簡(jiǎn)潔性：路由算法應設計的盡可能簡(jiǎn)潔。

　　強壯性：路由算法必須具有魯棒性，應經(jīng)得起各種網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的考驗。

　　快速收斂性：即所有路由器就最優(yōu)路徑達成一致的過(guò)程路由算法如果收斂的慢，就會(huì )引起路徑循環(huán)或網(wǎng)絡(luò )消耗。

　　靈活性、彈性：路由算法能否適應網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的各種變化，例如網(wǎng)絡(luò )帶寬、路由器的緩存、網(wǎng)絡(luò )時(shí)延等發(fā)生變化，路由算法能否根據這些變化做出調整。路由表包含的信息用來(lái)交換路由信息和選擇最佳路由路由表是路由器的核心，其中的路由信息來(lái)源有兩種：一種是手動(dòng)添加的靜態(tài)路由，另外一種是路由器運行過(guò)程中由動(dòng)態(tài)路由協(xié)議學(xué)習而得來(lái)。路由算法使用了許多不同的權決定最佳路由。

　　通常采用的權如下：

　?、?路徑距離：指所經(jīng)過(guò)的每條鏈路的權值之和，有的路由協(xié)議指節點(diǎn)數目;

　?、?可靠性：指網(wǎng)絡(luò )鏈路是否容易出故障;

　?、?時(shí)延：指網(wǎng)絡(luò )鏈路造成的網(wǎng)絡(luò )延時(shí);

　?、?帶寬：指鏈路傳輸信息流容量的能力;

　?、?承載量：指網(wǎng)絡(luò )資源如路由器的繁忙程度;

　?、?通信費用。

路由器與相關(guān)網(wǎng)絡(luò )設備的比較

　　Hubs(中繼器)：對應 7 層模型的物理層，它的作用是放大電信號。主要用于連接具有相同物理層的 LAN。Hubs 還將以太網(wǎng)的總線(xiàn)結構變成星狀結構。Bridges(Switches)：是一種在數據鏈路層實(shí)現互連的存儲轉發(fā)設備，廣泛用于局域網(wǎng)的擴展。Bridges 從一個(gè)網(wǎng)段接收完整的數據幀，進(jìn)行必要的比較和驗證，然后決定是丟棄還是發(fā)送給另外一個(gè)網(wǎng)段。Bridges 具有隔離網(wǎng)段的作用。在網(wǎng)絡(luò )上適當地使用 Bridges 可以調整網(wǎng)絡(luò )負載，提高傳輸性能。

　　Router(路由器)：與 Bridges 相比，路由器實(shí)現網(wǎng)絡(luò )互連是發(fā)生在網(wǎng)絡(luò )層，它實(shí)現了相對復雜的功能：路由選擇、多路重發(fā)、錯誤檢測等。路由器的異構網(wǎng)互連能力、阻塞控制能力和網(wǎng)段的隔離能力要強于 Bridges。路由器可以阻止網(wǎng)絡(luò )風(fēng)暴、支持多協(xié)議、提供多種接口。