浅谈路由器

路由器

演化史
1.第一代路由器：集中转发，固定接口。结构简单容易实现；转发速率小，接口种类少，性能低
2.第二代路由器：集中转发，模块化接口。一次查表，多次路由
3.第三代路由器：分布式软件转发。处理能力强，接口种类多，配置灵活；转发速率小，共享总线容量限制路由器的吞吐量
4.第四代路由器：基于ASIC与交换矩阵。端口较丰富，端口容量大；对QOS,MPLS VPN,IPV6，组播支持能力弱
分界线：NP（network processor）芯片:在NP出现之前，路由器为专用路由器，NP又为全业务路由器,既具有ASIC转发报文的高速度性，又具有通用芯片的可编程性，支持QOS,MPLS VPN,IPV6，组播
5.第五代路由器：扩展性更灵活，开发方便，可靠性高
6.第六代路由器：多级交换结构。
定义
路由器是网路传输的交通枢纽，是一种实现网路互联的设备，作用在OSI模型的第三层—网络层。提供路由域转发两种机制。
路由：决定数据包从源端到目标端所经过的路由路径，host到host之间的最佳传输路径
转发：将路由器输入端的数据包移送至适当的路由器输出端，在路由器内部进行
基本作用
1.路由：使用路由表来实现，包括路由表的建立，更新，维护，和查找；使用静态路由和动态路由协议来构建路由表
2.子网间速率匹配
3.不同类型网络的互连
4.分割广播域
路由结构
1.路由选择部分：也叫控制平面（软件），核心是路由引擎
2.分组转发部分：也叫数据平面（硬件），核心是转发引擎，芯片和交换结构
报文处理路径
1.控制路径：处理目标地址是本路由器的高层协议报文，负责完成路由信息的交互，暴增数据报文沿着最优路径转发
2.数据路径：处理目标地址不是本路由器而是需要转发的报文，是整个路由器的关键路径
路由表和转发表
路由表：包括IP地址/IP子网、下一跳、路由度量、超时时间等
转发表：基于路由表生成，包括IP地址/IP子网、下一跳/出接口
路由器实际转发使用转发表；高性能路由器转发表通常都用硬件来实现，有利于高速查找
二元匹配和三元匹配
二元匹配（交换机，CAM表）：CAM基于1和0精确匹配，所有比特都必须匹配，用于MAC地址查询
三元匹配（路由器，TCAM表）：TCAM基于0、1和*（不关注）匹配，适用于并非所有值都要精确匹配的查询（ACL或IP路由表，QOS,防火墙），无论表大小如何，都会在一个时钟周期内检索出地址