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一、路由器的概念:
路由是选择路径并将报文沿着选择的路径进行转发的过程。路由包括两个方面的行为:决定最佳路由和转发报文。路由器是第三层的网络互连设备,用于连接两个或多个不同类型的网络。路由器必须具备的基本条件是:A、两个或两个以上的接口;B、协议至少实现到网络层;C、支持两种以上的子网协议;D、具有存储、转发、寻径功能;E、一组路由协议。
路由器的主要特点有:A、路由功能,包括报文的路径决策、负载均衡和多媒体传输等;B、智能化网络服务,包括QoS、访问列表(防火墙)、验证、授权、计费、链路备份、调试和管理等。
典型的路由器产品,例如思科、华为、Juniper的路由器等。
二、路由器基本结构与功能:
典型路由器的基本结构包括控制卡(带CPU)、背板、接口卡。CPU进行路由计算,维护路由表,传递路由信息。接口卡进行报文输入/输出转发处理,可能有路由表Cache和复杂的处理能力。背板负责在路由器的板卡之间转发报文。路由器的基本功能可以定义为:路由处理,分组转发和路由器专用服务。路由处理和分组转发,是核心功能。
1、路由处理功能
使用路由协议(单播路由协议或广播路由协议)获取整个网络的拓扑视图,构造、维护路由表。同时,也可以使用手工方式进行静态配置。
2、分组转发功能
A、IP分组检查
检查版本号,检查分组头字段,计算头校验和。
B、目的IP地址分析与路由表查找
决定分组的输出接口和到达目的IP地址的下一跳(next hop)节点。查表的结果可能是:
*本地递交:目的IP地址是本路由器的一个接口的地址;
*向一个输出端口的单播递交:将分组送给下一跳路由器或最终目的地;
*向一个输出端口的多播递交:依赖于路由器对组成员关系的了解。
C、分组TTL控制
路由器调整TTL值字段,防止分组在网络中无终止循环。本地递交的分组TTL值要大于0。对于向外转发的分组,首先TTL值减去1,在实际转发之前还要重新检查TTL值。TTL值过期的分组要丢掉,同时还可能向分组的发送者通告错误信息。
D、校验和计算
TTL字段的变化,要求重新计算校验和。
E、IP分片
为了适应输出网络接口的MTU(Maximun Transmission Unit)值,有时需要分片处理。分片对性能的影响比较大,现在由于IP MTU发现机制的应用,分片操作并不多见。
3、特殊服务
核心功能之外的其他功能,例如分组翻译,重新封装,流量优先级处理,认证,访问控制。另外,路由器还有网管功能,包括SNMP代理和MIB信息库等。
三、路由器的分类:
可以从不同的角度对路由器分类。从能力上区分,可以分为低端、中端和高端路由器。按路由器部署是所处的网络位置,可以分为核心路由器与边缘路由器。从接口转发性能上,可以分为线速路由器以及非限速路由器。这些分类标准是互相关联的,例如核心路由器一般是高端路由器,最好能够实现线速转发。
另外,路由器的分类都是相对的,并且随着时间的不断变化。从某种程度上讲,“今天的核心就是明天的边缘”,现在核心的高性能路由器在未来可能成为边缘的接入设备。同时,随着各种不同新技术的提出与发展,各种新型架构的路由器也必将出现在具体商用中。