浅谈路由器工作原理

浅谈路由器工作原理

一、什么是路由器？

         路由器（Router）就是一种实现网络互连的设备，工作在OSI模型的第三层—-网络层，提供路由与转发两种重要机制，可以决定数据包从来源端到目的端所经过的路由路径（主机到主机之间的传输路径），这个过程被称为路由；将路由器输入端的数据包移送至适当的路由器输出端（这个过程会在路由器的内部进行），这个过程被称为转发。

二、路由器交换原理

         如果将一个网络比喻成城市道路的话，那么，路由器就是十字路口的交警，他决定着你因该到哪里去，而路由器，就是这个“交警”。

         路由器工作在OSI七层协议中的第三层，也就是网络层。其主要任务是接收来源于一个网络接口的数据包，根据这个数据包中所含的目地址，决定转发到的下一个目的地址。路由器中时刻维持着一张路由表，所有的数据包的发送和转发都通过查找路由表来实现的。这个路由表可以静态配置，也可以通过动态路由协议产生。

         路由器物理层从路由器的一个端口收到一个报文，上送到数据链路层。数据链路层去掉链路层封装，根据报文的协议域上送到网络层。网络层首先看报文是否是送给本机的，若是，去掉网络层封装，送给上层。若不是，则根据报文的目的地址查找路由表，若找到路由，将报文送给相应端口的数据链路层，数据链路层封装后，发送报文。若找不到路由，报文丢弃。

         在看完路由器的工作原理之后，我们再来看看路由器有哪些作用吧。

三、路由器的作用

         1、路由：路由器会根据协议算法计算出两个节点之间的最佳路径，形成路由表，根据这个路由表找到最佳路径。

         2、隔离广播域：将广播域进行隔离，防止广播风暴，指定访问规则，还可以当防火墙。

         3、报文分片和重组：超过接口MTU报文会被分片，到达目的地后这个报文会被重新组装。

         4、实现网络互连分组数据提供转发。

         5、子网间速率适配。

         6、将不同类型的网络进行互连。

四、报文的处理路径

1、控制路径：

         处理目的地址是本路由器的高层协议报文，特别是各种路由协议报文。虽然控制路径不是路由器的关键路径，但是它完全负责完成路由信息的交互，从而保证了数据路径上的报文沿着最优的路径转发。

2、数据路径：

         处理目的地址不是本路由器二需要转发的报文，因此数据路径是整个路由器的关键路径，它直接影响路由器的整体性能。

五、数据交换机方式（路由方式）

1、原始包交换----先查询本地的TCAM表，再查看本地的ARP表来确定目标或下一跳的mac地址—--但是前提网络环境为以太网。

2、快速交换

         快速交换就是一次路由多次交换，基于数据流的第一个包进行TCAM和ARP表查询；之后将该通过过程—源目ip地址、进出接口、新的二层封装记录到缓存中；生成一个cache列表；该数据量的第二个包将基于缓存直接转发；例如：ping某个主机一直出现的一个过程，这个过程也被称为一段数据流。

3、特快交换：

         特快交换最早是由Cisco提出的。这是一种全新的路由交换方案，它具有良好的交换性能，增强的交换体系结构和极高的包转发速率，也叫CEF技术，它可以不需要路由而直接进行交换的一种技术。路由器将本地的路由表和ARP直接转换为二进制的列表；之后将两个表整合形成转发规则。

六、所构成的网络类型

1、点到点类型：

         在一个网段内只能存在两个物理接口，新增接口后将不能通信。

2、BMA网络类型：

         广播型多路访问网络，在一个MA网络中，同时存在广播洪泛机制。

3、  NBMA网络类型：

         非广播型多路访问，在一个MA中不支持洪泛机制，只能使用伪广播来进行广播或组播行为。

4、MA网络类型：

         多路访问类型，在同一个网段内物理节点不做限制。

补充：

问：1、如何判断是MA网络还是点到点网络类型？

         回答：当然是看二层分装技术咯！

         2、路由器内网访问外网是先NAT还是先查表？

         <1>、内--->外：先路由再NAT。

         <2>、外--->外：先NAT再路由。

路由器部分先到这儿，后续会定期加以补充，有写错的地方还望指正！