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原理
传输介质
路由器分本地路由器和远程路由器,本地路由器是用来连接网络传输介质的,如光纤、同轴电缆、双绞线;远程路由器是用来连接远程传输介质,并要求相应的设备,如电话线要配调制解调器,无线要通过无线接收机、发射机。
路由器是互联网的主要结点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择(routing),这也是路由器名称的由来(router,转发者)。作为不同网络之间互相连接的枢纽,路由器系统构成了基于TCP/IP 的国际互联网络Internet的主体脉络,也可以说,路由器构成了Internet的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一,它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。因此,在园区网、地区网、乃至整个Internet研究领域中,路由器技术始终处于核心地位,其发展历程和方向,成为整个Internet研究的一个缩影。在当前中国网络基础建设和信息建设方兴未艾之际,探讨路由器在互连网络中的作用、地位及其发展方向,对于国内的网络技术研究、网络建设,以及明确网络市场上对于路由器和网络互连的各种似是而非的概念,都有重要的意义。
出现了交换路由器产品,从本质上来说它不是什么新技术,而是为了提高通信能力,把交换机的原理组合到路由器中,使数据传输能力更快、更好。
路由器具有四个要素:输入端口、输出端口、交换开关、路由处理器和其他端口。
从体系结构上看,路由器可以分为代单总线单CPU结构路由器、第二代单总线主从CPU结构路由器、第三代单总线对称式多CPU结构路由器;第四代多总线多CPU结构路由器、第五代共享内存式结构路由器、第六代交叉开关体系结构路由器和基于机群系统的路由器等多类。
另外,在选择路由器时应注意安全性、控制软件、网络扩展能力、网管系统、带电插拔能力等方面。
工作原理
(一)IP地址
实现网络中通信节点的彼此连接,需要给每个节点一个的标识,IP网中的标识就是IP地址,他包括一部分定义网络号以及另一部分定义网络内的主机号。拥有标识之后,需要路由器接收所连接的网络或由路由器传来的数据报,并根据数据报的目的IP地址将报文从正确的接口转发出去。
(二)控制部分与数据转发部分
路由器内部包括控制部分和数据转发部分。控制部分的路由协议可以有不同的类型。路由器通过路由协议交换网络的拓扑结构信息,依照拓扑结构动态生成路由表。
在数据转发部分,转发引擎从输入线路接受IP分组之后,分析并修改分组头,使用转发表查找下一跳,把数据交换到输出线路上,向相应方向转发。转发表是根据路由表生成的,其表项和路由表项有直接对应关系,更适合实现快速查找。转发的主要流程包括线路输入、分组头分析、数据存储、分组头修改和线路输出。
(三)输入与输出端口
输入端口是物理链路的连接点,也是数据的接收点。它完成的功能主要包括数据链路层帧的封装和解封装。未来提供QoS支持,输入端口可以根据预先的策略对接收的报文进行分类。
输出端口主要完成数据的排队、缓冲管理以及调度输出,同时也要执行数据的封装和支持物理层、链路层协议。
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