路由器工作原理

　　導讀：說起路由器，大家對它一定非常熟悉吧，上網都靠他，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絡互連的計算機設備，它工作在 OSI 參考模型的第三層

　　(網絡層)，為不同的網絡之間報文尋徑并存儲轉發。

　　作為路由器，必須具備：

　　Ⅰ 兩個或兩個以上的接口：用于連接不同的網絡。

　　Ⅱ 協議至少實現到網絡層：只有理解網絡層協議才能與網絡層通訊。

　　Ⅲ 至少支持兩種以上的子網協議：異種子網互聯。

　　Ⅳ 具有存儲、轉發、尋徑功能 ：實現速率匹配與路由尋徑。

　　Ⅴ 一組路由協議：包括域內路由協議、域間路由協議。

路由器的作用

　　Ⅰ 異種網絡互連：主要是具有異種子網協議的網絡互連。

　　Ⅱ 子網協議轉換：不同子網間包括局域網和廣域網間協議轉換。

　　Ⅲ 路由(尋徑)：路由表建立、刷新、查找。

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

　　Ⅴ 隔離網絡：防止廣播風暴，網絡安全(防火墻)。

　　Ⅵ 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，所有報文的發送和轉發都通過查找路由表。從相應端口發送。這張路由表可以是靜態配置的，也可以是動態路由協議產生的。物理層從路由器的一個端口收到一個報文，上送到數據鏈路層。數據鏈路層去掉鏈路層封裝，根據報文的協議域上送到網絡層。網絡層首先看報文是否是送給本機的，若是，去掉網絡層封裝，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，發送報文。若找不到路由，報文丟棄。

子網尋徑及路由

　　標準的尋徑表表目是一個二維組(信宿網絡地址，下一驛站地址)，其中不攜帶子網信息，不能滿足子網尋徑。引入子網編址以后，子網尋徑表的每一表目中加入子網模，于是子網尋徑表表目變為三維組：子網模、信宿網絡地址、下一驛站地址。

　　路由算法、路由協議、尋徑

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

　　選徑是否是最佳：

　　以什么參數來衡量路由，如時延、距離、中間網關數等。

　　簡潔性：路由算法應設計的盡可能簡潔。

　　強壯性：路由算法必須具有魯棒性，應經得起各種網絡環境的考驗。

　　快速收斂性：即所有路由器就最優路徑達成一致的過程路由算法如果收斂的慢，就會引起路徑循環或網絡消耗。

　　靈活性、彈性：路由算法能否適應網絡環境的各種變化，例如網絡帶寬、路由器的緩存、網絡時延等發生變化，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路由，另外一種是路由器運行過程中由動態路由協議學習而得來。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：

　　Ⅰ 路徑距離：指所經過的每條鏈路的權值之和，有的路由協議指節點數目;

　　Ⅱ 可靠性：指網絡鏈路是否容易出故障;

　　Ⅲ 時延：指網絡鏈路造成的網絡延時;

　　Ⅳ 帶寬：指鏈路傳輸信息流容量的能力;

　　Ⅴ 承載量：指網絡資源如路由器的繁忙程度;

　　Ⅵ 通信費用。

路由器與相關網絡設備的比較

　　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 還將以太網的總線結構變成星狀結構。Bridges(Switches)：是一種在數據鏈路層實現互連的存儲轉發設備，廣泛用于局域網的擴展。Bridges 從一個網段接收完整的數據幀，進行必要的比較和驗證，然后決定是丟棄還是發送給另外一個網段。Bridges 具有隔離網段的作用。在網絡上適當地使用 Bridges 可以調整網絡負載，提高傳輸性能。

　　Router(路由器)：與 Bridges 相比，路由器實現網絡互連是發生在網絡層，它實現了相對復雜的功能：路由選擇、多路重發、錯誤檢測等。路由器的異構網互連能力、阻塞控制能力和網段的隔離能力要強于 Bridges。路由器可以阻止網絡風暴、支持多協議、提供多種接口。