路由器工作原理

　　導(dǎo)讀：說起路由器，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(gòu)成

　　路由器是一種用于網(wǎng)絡(luò)互連的計算機設(shè)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(zhuǎn)發(fā)。

　　作為路由器，必須具備：

　?、?兩個或兩個以上的接口：用于連接不同的網(wǎng)絡(luò)。

　　Ⅱ 協(xié)議至少實現(xiàn)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。

　　Ⅲ 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(zhuǎn)發(fā)、尋徑功能 ：實現(xiàn)速率匹配與路由尋徑。

　?、?一組路由協(xié)議：包括域內(nèi)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(zhuǎn)換：不同子網(wǎng)間包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)間協(xié)議轉(zhuǎn)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。

　　Ⅴ 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，超過接口的 MTU 的報文會被分片，到達目的地的報文會被重組。

　　Ⅶ備份、流量流控：主備線路的切換及復(fù)雜的流量控制。

路由器工作原理

　　路由器中時刻維持著一張路由表，所有報文的發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)都通過查找路由表。從相應(yīng)端口發(fā)送。這張路由表可以是靜態(tài)配置的，也可以是動態(tài)路由協(xié)議產(chǎn)生的。物理層從路由器的一個端口收到一個報文，上送到數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層去掉鏈路層封裝，根據(jù)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(jù)報文的目的地址查找路由表，若找到路由，將報文送給相應(yīng)端口的數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)的尋徑表表目是一個二維組(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(jù)路由表來為報文尋徑，路由表由路由協(xié)議建立和維護。路由協(xié)議的設(shè)計則是依據(jù)某種路由算法。

　　選徑是否是最佳：

　　以什么參數(shù)來衡量路由，如時延、距離、中間網(wǎng)關(guān)數(shù)等。

　　簡潔性：路由算法應(yīng)設(shè)計的盡可能簡潔。

　　強壯性：路由算法必須具有魯棒性，應(yīng)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)路徑達成一致的過程路由算法如果收斂的慢，就會引起路徑循環(huán)或網(wǎng)絡(luò)消耗。

　　靈活性、彈性：路由算法能否適應(yīng)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)時延等發(fā)生變化，路由算法能否根據(jù)這些變化做出調(diào)整。路由表包含的信息用來交換路由信息和選擇最佳路由路由表是路由器的核心，其中的路由信息來源有兩種：一種是手動添加的靜態(tài)路由，另外一種是路由器運行過程中由動態(tài)路由協(xié)議學(xué)習(xí)而得來。路由算法使用了許多不同的權(quán)決定最佳路由。

　　通常采用的權(quán)如下：

　?、?路徑距離：指所經(jīng)過的每條鏈路的權(quán)值之和，有的路由協(xié)議指節(jié)點數(shù)目;

　　Ⅱ 可靠性：指網(wǎng)絡(luò)鏈路是否容易出故障;

　　Ⅲ 時延：指網(wǎng)絡(luò)鏈路造成的網(wǎng)絡(luò)延時;

　?、?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(shè)備的比較

　　Hubs(中繼器)：對應(yīng) 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)的總線結(jié)構(gòu)變成星狀結(jié)構(gòu)。Bridges(Switches)：是一種在數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)互連的存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，廣泛用于局域網(wǎng)的擴展。Bridges 從一個網(wǎng)段接收完整的數(shù)據(jù)幀，進行必要的比較和驗證，然后決定是丟棄還是發(fā)送給另外一個網(wǎng)段。Bridges 具有隔離網(wǎng)段的作用。在網(wǎng)絡(luò)上適當(dāng)?shù)厥褂?Bridges 可以調(diào)整網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，提高傳輸性能。

　　Router(路由器)：與 Bridges 相比，路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連是發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)層，它實現(xiàn)了相對復(fù)雜的功能：路由選擇、多路重發(fā)、錯誤檢測等。路由器的異構(gòu)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。