路由器
一．定义：是实现网络互连设备，工作在网络层
二．功能：
路由和转发
1）可以决定数据包从来源端到目的端所经过的路由路径（host到host之间的最佳传输路径），这个过程称为路由；
2）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），这称为转发。
三．作用：
· 实现网络互连，为分组数据提供转发。
· 子网间速率适配
· 隔离子网
· 隔离广播域
· 指定访问规则
· 不同类型的网络互联：
路由器经常会收到以某种类型的数据链路帧封装的数据包，当转发这种数据包时，路由器可能需要将其封装为另一种类型的数据链路帧。数据链路封装取决于路由器接口的类型及其连接的介质类型。
四．路由器的结构：
路由器的结构分为两部分：
1.路由选择：也称控制平面（软件），核心构建是路由选择处理机.
2.分组转发：也称数据平面（硬件），核心是硬件处理芯片和交换结构。
补充：硬件：cpu
软件：操作系统，配置文件等。
路由选择：
通过路由表进行选择最佳路径进行转发。
分组转发：
1.交换结构：是一台路由器的核心组件,它的作用就是根据转发表对分组进行处理,将某个输入端口进入的分组从一个合适的输出端口转发出去。,将某个输入端口进入的分组从一个合适的输出端口转发出去。交换结构本身就是一种网络,但这种网络完全包含在路由器中,因此交换结构又可看成是“在路由器中的网络”。
交换方法：存储器 通过总线 通过内部互连网络
2.输入端口：
路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机,其任务是转发分组。也就是说,将路由器某个输入端口收到的分组,按照分组要去的目的地（即目的网络),把该分组从路由器的某个合适的输出端口转发给下一跳的路由器。下一跳的路由器也按照这种方法处理分组,直到该分组到达终点为止。
数据链路层剥去帧首部和尾部后，将分组送到网络层使用IP头部关键字去查找转发表找到出接口，如果数据进入接口的速度大于数据到交换模块的速度就会出现排队。
3.输出端口：
对线路上收到分组的处理 当交换结构传送过来的分组先进行缓存。
在网络层的处理模块中设有一个缓冲区,实际上它就是一个队列。
当交换结构传送过来的分组的速率超过输出链路的发送速率时,来不及发送的分组就必须暂时存放在这个队列中。
数据链路层处理模块将分组加上链路层的首部和尾部,交给物理层后发送到外部线路。补充：
分组丢弃：若路由器处理分组的速率赶不上分组进入队列的速率,则队列的存储空间最终必定减少到零,这就使后面再进入队列的分组由于没有存储空间而只能被丢弃。 路由器中的输入或输出队列产生溢出是造成分组丢失的重要原因。
五．路由器中的表：
1）路由表：
每个路由器都有自己的路由表
来源：
第一是通过数据链路层自动发现，这种类型的路由就是直连路由；
第二是手工配置的路由条目，这种类型的路由就是静态路由；
第三是通过动态路由选择协议学习，这种类型的路由就是动态路由。
内容：
目标网络/掩码、协议类型、优先级、开销值、下一跳、出接口。
通过路由表匹配：网络掩码最长匹配原则。
2）转发表（FIB）
转发表是基于路由生成的，路由器实际转发时使用转发表（只包括IP地址/IP子网和下一跳/出接口）；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。
路由表与转发表的区别：
转发表描述了主机方面的信息，在主机内部将一个数据包从一个端口导向另一端口，而路由表描述网络信息，将数据包从一个机器导向另一机器。
3）TCAM转发表
为了充分解决路由器查表效率问题，许多高端路由器采用了专用的硬件查找技术TCAM（三进制内容可寻址存储器）方案
六．路由器的工作原理：
总述：
路由器通过收集路由信息形成路由表。根据最佳路由来判断数据包应从那个接口转发出去，实现网络层数据包的转发。
详述：
