J基础篇_第4章路由器硬件结构及工作原理cll

第四章路由器硬件结构及工作原理

4.1路由器的硬件构成

路由器主要由以下几个部分组成：输入/输出接口部分、包转发或交换结构部分（switching fabric）、路由计算或处理部分。如图4-1所示。

图4-1 路由器的基本组成

输入端口是物理链路和输入包的进口处。端口通常由线卡提供，一块线卡一般支持4、8或16个端口，一个输入端口具有许多功能。第一个功能是进行数据链路层的封装和解封装。第二个功能是在转发表中查找输入包目的地址从而决定目的端口（称为路由查找），路由查找可以使用一般的硬件来实现，或者通过在每块线卡上嵌入一个微处理器来完成。第三，为了提供QoS（服务质量），端口要对收到的数据包进行业务分类，分成几个预定义的服务级别。第四，端口可能需要运行诸如SLIP（串行线网际协议）和PPP（点对点协议）这样的数据链路级协议或者诸如PPTP（点对点隧道协议）这样的网络级协议。一旦路由查找完成，必须用交换开关将包送到其输出端口。如果路由器是输入端加队列的，则有几个输入端共享同一个交换开关。这样输入端口的最后一项功能是参加对公共资源（如交换开关）的仲裁协议。普通路由器中该部分的功能完全由路由器的中央处理器来执行，制约了数据包的转发速率（每秒几千到几万个数据包）。高端路由器中普遍实现了分布式硬件处理，接口部分有强大的CPU处理器和大容量的高速缓存，使接口数据速率达到10Gbps，满足了高速骨干网络的传输要求。

路由器的转发机制对路由器的性能影响很大，常见的转发方式有：进程转发、快速转发、优化转发、分布式快速转发。进程转发将数据包从接口缓存拷贝到处理器的缓存中进行处理，先查看路由表再查看ARP 表，重新封装数据包后将数据包拷贝到接口缓存中准备传送出去，两次查表和拷贝数据极大的占用CPU的处理时间，所以这是最慢的交换方式，只在低档路由器中使用。快速交换将两次查表的结果作了缓存，无需拷贝数据，所以CPU处理数据包的时间缩短了。优化交换在快速交换的基础上略作改进，将缓存表的数据结构作了改变，用深度为4的256叉树代替了深度为32的2叉树或哈希表（hash），CPU的查找时间进一步缩短。这两种转发方式在中高档路由器中普遍加以应用。在骨干路由器中由于路由表条目的成倍增加，路由表或ARP表的任何变化都会引起大部分路由缓冲失效，以前的交换方式都不再适用，最新的交换方式是分布式快速交换，它在每个接口处理板上构建一个镜像（mirror）路由表和MAC地址表相结合的转发表，该表是深度为4的256叉树，但每个节点的数据部分是指向另一个称为邻接表的指针，邻接表中含有路由器成帧所需要的全部信息。这种结构使得转发表完全由路由表和ARP表来同步更新，本身不再需要额外的

ZXR10 电信级路由交换机培训教材（基础篇）老化进程，克服了其它交换方式需要不断对缓存表进行老化的缺陷。

交换结构最常见的有总线型、共享内存型、Cross-bar空分结构型。总线型结构最简单，所有输入和输出接口挂在一个总线上，同一时间只有两个接口通过总线交换数据。其缺点是其交换容量受限于总线的容量以及为共享总线仲裁所带来的额外开销。在调度共享数据传输通道上必须花费一定的开销，而且总线带宽的扩展受到限制，制约了交换容量的扩张，一般在中档路由器中使用这种结构。共享内存型结构中，进来的包被存贮在共享存贮器中，所交换的仅是包的指针，这提高了交换容量，但它受限于内存的访问速度和存储器的管理效率，尽管存贮器容量每18个月能够翻一番，但存贮器的存取时间每年仅降低5%，这是共享存贮器交换开关的一个固有限制。共享内存型结构在早期的中低档路由器中普遍应用。Cross-bar 空分结构相当于多条并行工作的总线，具有N×N个交叉点的交叉开关可以被认为具有2N条总线。如果一个交叉是闭合，输入总线上的数据在输出总线上可用，否则不可用。对流经它的数据不断进行开关切换，可见开关速度决定了交换容量，随着各种高速器件的不断涌现，这种结构的交换容量普遍达到几十Gbps 以上，成为目前高端路由器和交换机的首选交换结构。

路由计算或处理部分主要是运行动态路由协议。接收和发送路由信息，计算出路由表，为数据包的转发提供依据。各种档次的路由器的路由表条目的大小存在很大差异，从几千条到几百万条不等，因此高端路由器的路由表的构造对路由查找速度影响很大，其路由表的数据结构常采用二叉树的形式，查找与更新的速度都比较快。

输出端口在包被发送到输出链路之前对包存贮，可以实现复杂的调度算法以支持优先等级要求。与输入端口一样，输出端口同样要能支持数据链路层的封装和解封装，以及许多较高级协议。

一般而言，路由器对一个数据包的交换要经过一系列的复杂处理，主要有以下几个方面：1）压缩和解压缩

2）加密和解密

3）用输入/输出访问列表进行报文过滤

4）输入速率限制

5）进行网络地址翻译（NAT）

6）处理影响本报文的任何策略路由

7）应用防火墙特性对包进行检查

8）处理Web页缓冲的重定向

9）物理广播处理，如帮助性地址（ip help address）

10）利用启用的QoS机制对数据包排队

11）TTL值的处理

12）处理IP头部中的任选项

13）检查数据包的完整性

4.2路由器的软件体系

路由器是在软件控制下进行工作的，与普通操作系统相比，其软件系统是比较简洁、全部驻留在存储器当中且受限于原始平台的一种操作系统。在商用实时操作系统的内核基础上开发一个包含TCP/IP协议栈的接口平台，辅以各种功能模块，形成完整的软件系统。为最大限度地提高路由器快速交换报文的能力，

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第四章路由器硬件结构及工作原理该操作系统被设计为具有最小的操作性开销，同时允许CPU使用最大的带宽进行报文交换。其体系结构如图4-2所示。

图4-2 路由器软件体系结构

路由器的软件系统主要有五个组成部分：

1、进程：由执行特定任务的独立线程和相关的数据组成，如系统配置维护的telnet守护进程、客户端进程，

FTP进程、TFTP进程，SNMP进程，各种协议进程：IP、TCP、UDP、RIP、OSPF、BGP、ARP、ICMP、IGMP，其它有加解密进程、报文过滤进程、NA T进程等。

2、内核：为系统的其它部分提供基本的系统服务，如存储器管理、进程调度、定时器和时钟管理。它为

进程提供了硬件（CPU和存储器）资源的管理。

3、报文缓冲：用来存放将要被交换的报文。

4、设备驱动程序：控制网络接口硬件设备及其它外围设备（如Flash）。设备驱动程序接口位于进程、内

核、硬件之间，同时与交换控制软件有接口。

5、交换控制软件：根据转发方式控制报文的交换，在高端线速路由器中该部分功能由硬件实现。

4.3网络层的几个基本概念

路由器工作在OSI参考模型第三层——网络层，是一种实现网络服务的设备，它以不同的速度为大量链路和子网提供接口。路由器是有源的且具有智能的网络节点，从而能够参与网络管理。

4.3.1被动路由协议与路由选择协议

被动路由协议（routed protocols）：指任何在网络层地址中提供了足够信息的网络协议，该网络协议允许将数据包从一个主机转发到以寻址方案为基础的另一个主机。被动路由协议定义了数据包内各字段的格式和用途。数据包一般都从一个端系统传动到另一个端系统。IP协议就是一个被动路由协议。

路由选择协议（routing protocol）：通过提供共享路由选择信息机制来支持被动路由协议。路由选择协议消息在路由器之间传送。路由选择协议允许路由器与其他路由器通信来修改和维护路由选择表。路由选择协议有：RIP、OSPF、IGRP等。如图4-3说明了被动路由协议和路由选择协议的关系。

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图4-3 被动路由协议用于引导信息，路由选择协议用在路由器之间维护路由表

4.3.2 网络层协议的工作

当一台主机上的应用需要向另一个网络上的目的主机发送数据包时，路由器的一个接口会收到一个数据链路帧。网络层进程通过检查数据包报头来确定目的网络，然后查询与网络出口的接口相联系的路由表，如图4-4。

数据包重新封装在选定接口的数据链路帧中，排队等待分发到路径的下一站路由器（hop ）。

在数据包通过另一个路由器交换时都要发生这个过程，在与包含目的主机的网络相连接的路由器中，数据包再次封装成目的LAN 数据链路帧的类型并被发送到目的主机。

图4-4 每个路由器都为其上层功能提供其各种服务

4.3.3 静态路由、动态路由、缺省路由

由系统管理员事先设置好固定的路由称之为静态（static ）路由，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络拓扑结构的改变而改变。此时网络的可达性不依赖于网络自身的存在和状态，不管目的网络存在或不存在，静态路由都会保存在路由转发表中，IP 业务量仍然向着目的地发送。静态路由允许互联网管理员指定在有限的划分中哪些是可以公开的。当一个网络只能通过一个路径到达时，对这个网络用静态路由就足够了，这种划分称为存根（stub ）网络。对一个存根网络配置静态路由

A

B

C

第四章路由器硬件结构及工作原理选择，避免了动态路由选择的开销。如图4-5显示了静态路由的用途。

图4-5静态路由

动态（Dynamic）路由是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由。路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。此时网络可达性依赖于网络的存在和状态。如果一个目的地不存在，则路由会从路由转发表中消失，IP包业务量不会向该目的地发送。使用动态路由可以很好的适应拓扑结构的变化。它可以在网络的不同路径间改变流量方向。

缺省路由是一个路由表入口，用来指明一些在下一跳没有明确地列于路由表中的帧。缺省路由可以说是管理员的静态配置的结果。如图4-6显示了缺省路由的用途。

图4-6 缺省路由

4.3.4用度量表示距离

当一个路由选择算法改变路由表时，它的首要目标时确定要包含在表中的最佳信息。每个选路算法以自己的方式解释最佳路径。算法为通过网络的每条路径生成了一个数字，称为度量值（metric）。其典型意义是该度量值越小，这条路径就越好。（如图4-7示）

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图4-7 用于选择最佳路由路径的各种度量

度量的计算可以基于路径的一个特征，或是将几个特征结合起来计算出更复杂的度量。如图所示，用于度量计算的几个路径特征。路由器中最常用的度量如下：

1）跳数（hop count）：数据包到达目的必须通过的路由器数。跳数越少，该路由越好。路径长被用于描述到达目的的跳数；

2）带宽（Bandwidth）：链路的数据能力。如：一个10Mb/s的T1链路优于64kb/s的专线；

3）时延（delay）：把数据包从源送到目的地所需的时间；

4）负荷（load）：网络资源如路由器和链路上的活动数量；

5）可靠性（reliability）：指每条网络链路上的差错率；

6）滴答数（Ticks）：用IBM PC的时钟滴答（大约55ms）计数的数据链路延迟；

7）开销（cost）：是一个变化的值，通常基于带宽、花费的钱数或其他由网络管理员指定的单位。

4.4路由器工作原理

当信息需要在两个网络之间传输时，常用路由器这种互连设备来负责数据的传输。路由器的主要工作是：路径的决定和数据包的转发（从路由器一个接口输入，然后选择合适接口输出）；维护路由表。

路由器工作的方式非常简洁明了，从接收报文中抽取目的地址，并确定地址中的网络号，查找路由选择表以获得与目标网络相匹配的表项。在路由选择表中的匹配表项中包括下一站、目的地、输出接口和其它与路由有关的参数。报文被封装在适合输出接口的帧中，并由输出接口输出。

下面具体分析路由器两种工作的工作原理。

4.4.1路由的概念

路由是将对象从一个地方转发到另一个地方的中继过程。学习和维持网络拓扑结构知识的机制被认为是路由功能。渡越数据流经路由器的进入接口穿过路由器被转移到外出接口的过程称为交换/转发功能。因此，路由设备必须同时具有路由和交换的功能才可以作为一台有效的中继设备。

完成路由功能的几个基本步骤：

1．路由器必须确定它是否已激活了对某协议组的支持。路由设备在做转发决定时，必须知道逻辑目的地地址。要想知道该目的地地址，就必须启动该逻辑编址方案的协议组，并使其处于当前活跃状态。常用协议组有：TCP/IP、IPX、DECnet。

2．当路由器能理解该编址方案后，就要判断目的地逻辑网络在其当前路由表中是否有效存在。若目的逻辑网络不存在路由表中，则路由器可能被编程为丢弃这个数据包，并且生成一个出错信息通告发送方。当然若设置了缺省路由，则当目的地逻辑网络没有被包含在设备路由表中时，将缺省路由转发数据包。

3．若目的地网络存在于路由表中，则路由器必须判断哪个外出接口是到达目的地的最佳路径。此最佳路径将通过路由选择协议进程与某个外出接口相关联，路由选择协议通过度量值来决定到达目的地的最佳路径。

4．当知道外出接口后，路由器必须使用某种封装方法将数据包进行封装，转发到下一跳逻辑设备。

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第四章 路由器硬件结构及工作原理 -8- 通过路由功能了解到一个指向目的地逻辑网络的路由表条目时，就执行交换操作。交换操作的4个基本步骤：（如图4-8示）

1、若数据包所在帧的帧头中含有路由器某个接口的第2层地址，或者广播型地址，或者多目组播地址，且该路由器被配置成接收该组播地址的话，则经过路由器的这个数据包将被接收进路由器。当检查该帧时，如果寻址正确，那么帧的内容（数据包）被缓存起来，等待进一步处理。

2、路由器检查数据包头中的目的地逻辑网络部分，将其与路由表中的网络和子网络条目进行比较。若在路由表中有与之相匹配的条目，那么目的地网络就会被与下一跳逻辑设备和路由器的一个外出接口关联起来。

3、知道了下一跳设备的逻辑地址之后，还需要查找出下一跳设备的物理地址；对于局域网接口来说，该查找是在地址解析协议（ARP ）表中进行的；而对于广域网接口来说，该查找是在一个第三层与第二层地址的映射表中进行的。

4、在知道了下一跳设备的物理地址后，将在路由器的内存中生成适当的帧头。（对于IP 数据包来说，路由器还需要修改IP 包头：将生存时间【TTL 】域的值减1、更新IP 包头校验和）在生成帧头之后，数据帧就被转移到外出接口，以在物理介质上进行传输。当将数据帧放到介质上时，外出接口将在帧上添加循环冗余校验字符和帧结束定界符。这些字符将在下一跳路由设备的接收接口上被校验。

由路由协议所维护 由ARP 或反向ARP 进程所维护

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图4-8 路由器执行基本的交换功能

4.4.2 路由选择过程

路由器在诸多路由协议、手工配置和路由策略下，是如何选择最佳路由的？理解这个问题，对于掌握路由器的工作原理大有裨益。

路由选择牵涉到三个方面：

1、各种路由协议的处理，包括rip ，igrpeigrp ，ospf ，is-is ，bgp 等，每个协议都通过IP 数据包在路由

器间传递网络的路由信息，为路由表的建立提供信息。

2、路由表，它从路由协议那里接受信息，并为转发数据包提供所需要的信息。

3、转发过程，它从路由表那里请求所需要信息，为正确转发数据包做出决策。

数据包的转发决定依赖于三部分的进程：路由协议、路由表、实际的转发交换，这三者的关系图示4-9：

图4-9 路由协议、路由表和实际转发交换三者关系

路由器从一个报文的网络头中获取目的地址，然后通过与子网掩码进行“与”操作（两个数均为1，则结果为1；其中任何一个数为0，则结果为0）确定网络号。当确定网络号后，就可以通过在路由表中寻找匹配的网络号找出那个能将报文转发到目的地的最好的接口。在大多数情况下，报文到达目的地之前需要经过多个路由器。

我们分析一个报文在小型网络中传输的例子。在这个例子中，报文来自Tokyo ，要发往IP 地址为192.168.3.3的NMS 工作站。（如图4-10）

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图4-10 远程目的地的路由选择

第一步：报文被NY路由器接收，确定它的目的网络号。

第二步：通过查找NY路由器的路由表，找到输出接口名和下一站地址。由于我们采用了串行链路，所以不需要使用ARP。

第三步：报文被发给下一站路由器（London）。

当报文到达最后一个路由器，一个本地的发送过程被用来将报文转发到最终目的地。以太网本地发送

过程采用ARP。（如图4-11示）

第一步：路由器London接收目的地址为NMS工作站的报文；

第二步：路由器London查找其路由表，发现目的主机在一个与它的接口直接相连的网络上，因此它将进行一个本地发送；

第三步：路由器London发送一个ARP请求，通过ARP应答包（第四步）中了解到目的主机的MAC 地址，则直接将报文发送至目的主机（第五步）。

图4-11 本地目的地的路由选择

4.4.3路由表的构成、建立与维护

路由器在创建路由表时并不关心单个的节点地址，它们只关心某组包应往哪个网段上传输。路由表包含了包到达目的地所要经由的路径（硬件接口）。每个路由器接口都和一特定网段相对应。当路由器检查到包的逻辑地址时，它就可以决定包应该转发到哪个子网上去。

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4.4.3.1 路由表的构成

路由表分为静态路由表和动态路由表，静态路由入口由网络管理员手工配置的静态路由组成，动态路由入口由路由协议如RIP 、OSPF 、BGP 等交换的路由表信息组成。执行路由操作所需要的信息被包含在路由器的路由表中，它们由一个或多个路由选择协议进程生成。路由表的内容被限制为只含有到所有目的地的最佳路由。如果存在多条等佳路径，那么所有这些路径都将被列入路由表。

理解路由表的各项的功能对了解路由器的路由过程非常重要。一般路由表有以下七项（如图4-12 ）：

图4-12 路由表

1、路由信息的来源（origin ）

也就是路由机制，表示该路由信息是怎样学习到的。学习方法主要有三种：直连的网络、静态路由、某种动态路由协议。

2、目的网络地址（destination ）

也就是目的地逻辑网络或子网络地址。每个路由表入口的两个核心元素就是目的网络地址和将数据包转发出去的本地接口。有时候一个路由条目只列出目的网络和下一跳地址而没有本地接口。没有本地接口是无法将数据包转发出去的，因为交换网板不知道该接通哪个“开关”。这种情况下，必须执行第二次循环查找，用下一跳地址作为目的地址去路由表中查找到一个匹配条目，找到一个本地接口。

3、管理距离（administrative distance ）

标识一种路由学习机制可信赖程度的一个尺度。管理距离决定了来自不同路由表源端的路由信息的优先权。不同的路由来源，其管理距离是不同的。管理距离小的路由协议优先权高。缺省情况下，直连路由优先权最高，静态路由次之，BGP 优先于OSPF ，OSPF 优先于RIP 。

4、度量值（metric ）

度量一条路径总“开销”的尺度，由具体路由选择协议而定义。当一个路由协议提供了多条到达某目的网络的路由时，必须选择一条最佳的路由放在路由表中。度量值用于表示每条可能路由的代价，度量值最小的路由就是最佳路由。

5、下一跳网关地址（next hop ）

为使IP 包到达目的地，需要将该IP 包转发到该网关上。路由器不知道到达目的地址的整个路径，只将数据传给下一个路由器，通过“接力”的形式将数据传送到目的网路。下一跳地址就是与之相连的路由器的端口地址。

6、计时（age ）

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-12- 也就是路由信息的新旧程度，表示路由条目存在的时间。距离向量协议定时更新该计时，所以该时间值不会超过某个时间值，超出后就进入“保持”状态，一定时间内仍未更新路由条目就被删除。其它路由协议（如OSPF 、BGP ）对此时间不作处理。

7、发送的物理端口（local interface ）

也就是与要去往目的地网络相关联的接口。学习到该路由条目的接口，也是数据包离开路由器去往目的地将经过的接口。交换结构单元就是根据该值来选择恰当的“开关”使入口与出口之间建立通道。

4.4.3.2 路由表的建立

一般而言，在同一个路由域中所有路由器的每个路由协议都有一个“收敛”（convergence ）状态或过程。当所有路由器达到一个稳定、准确、一致的网络拓扑状态时，就会获得“收敛”状态。网络拓扑的变化会使路由器重新进行“收敛”。路由器如何获得收敛状态是由它的具体配置和路由协议所决定的。

每个路由协议处理路由更新时，选择到目的地址的最佳路由，并试图安装到路由表中。如果只有多个动态路由协议运行，存在争先安装路由的问题。必须有机制来管理路由的安装。该机制就是根据各个路由协议的优先级来决定安装过程。每个路由协议都有缺省的管理距离值，值愈小其优先级愈高。各路由协议的缺省管理距离值如图4-13：

图4-13 各路由协议缺省管理距离

假设路由器运行EIGRP 、OSPF 、RIP 、IGRP 四种路由协议，它们都得到了到网络192.168.24.0/24的路由，但只有EIGRP （internal ）可将其路由安装到路由表中，因为其管理距离值最小，优先权最高。

可以通过手工的方式来改变路由协议的缺省距离值，但改变路由协议的缺省距离值是比较慎重的动作，有可能导致路由循环或其他奇怪的问题，必须非常小心！其命令为distance

后跟具体的值。也可以只

ZXR10 电信级路由交换机培训教材（基础篇） -13- 改变从某一协议分布进来的路由的管理距离值。在静态路由的最后也可以跟上一个值，改变原来的缺省值1。

4.4.3.3 路由表的维护

路由转发表可以是由系统管理员固定设置好的，当网络拓扑发生变换时，由管理员手动调整，也可以由系统依据动态路由协议进行修改。

RIP 只维护一张表：路由表，它们定期与相邻路由器交换全部路由表，如果一个路由被宣布为不可达，则该路由被标记为“possible down ”，并被置为抑制状态。过一定时间若仍未从原来的发布该路由的源路由器那里重新学习到该路由，该路由条目将被清除。

OSPF 、BGP 除了维护一张路由表外，至少还维护另外的两张表：相邻路由器表和拓扑表或路径表。相邻路由器通过HELLO 数据包来建立和维护相邻路由器表。一旦正确建立了邻接关系后，彼此交换路由表信息，在此过程中建立了拓扑数据库。根据拓扑数据库，OSPF 实现最短路径优先算法，并将结果放在主路由表中。

4.4.4 路由选择算法

选择路由时采取最长匹配的原则，具体实现由路由表的数据结构决定。而路由协议安装路由的优先级取决于管理距离值。

直观来看，根据子网划分的原理，可以看出哪个表项是“最长匹配”。举例来讲，路由表有这样几个目的网络（斜杠后的数字为子网掩码长度）：192.24.96.64/27，192.24.96.96/27，192.24.96.128/26，192.24.96.192/27，192.24.96.224/28，192.24.96.240/28，那么到IP 地址为192.24.96.163主机的路由将选中192.24.96.128/26这一表项。其实，该网络地址的主机范围为192.24.96.129~192.24.96.190，唯一包含了目的主机的IP 地址。但路由查找软件不是这样设计的，这会影响查找速度，而是根据数据的存储结构选择最快的查找算法。假设数据存储结构为二叉树（Tree ）方式，树中只有部分节点是路由条目，并做了标记，那么路由查找软件从目的地址的第一位开始到“树”中遍历，记住最近的一个匹配路由条目（根据标记），如果到某个节点无“路”可走，那么记住的路由条目就作为最后的查找结果。将上述例子的路由条目的数据结构简化如图4-14所示。

图4-14 最长匹配的Tree 结构

根据图4-14，可以直观的看到路由匹配的方法。假设路由表中没有192.24.96.128/26这项，那么对目11000000 00011000 01100000(X X X)01X X X 0X X X 1X X X 01 X X X 10X X X 1101111X X X 010X X X 011X X X 110X X X 111X X X 1111

X X X 11100001

第四章路由器硬件结构及工作原理的地址192.24.96.163的查找进行就没有任何匹配项了，不可能采用其它路由了。如果路由器配置了缺省路由，树中的最顶端的根节点就有指向缺省路由的指针，这样对任何目的地址的路由查找，从顶端开始遍历时就记下了该缺省路由，如果向下的遍历没有匹配的节点，最后用缺省路由转发数据包，如果有匹配节点，就用最后一个匹配节点的路由转发数据包，这就是“最长匹配”的工作原理。

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路由器基本知识

路由器及相关知识讲稿 前言 路由器是一种常见的网络设备。网络的复杂性导致了路由器的复杂性：功能复杂，应用复杂，使用复杂。我们公司以前主要业务是在电信网方面，有很多员工对路由器不了解，在工作中遇到相关问题时往往束手无策。本文的目的主要是帮助这些同事尽快熟悉计算机网络。 第一章网络互联 网络的根本目的非常简单：方便人们交换所获得的信息。但是网络的应用需求非常复杂：有的用户希望高带宽，但并不要求很长的传输距离；有的用户要求很长的距离，但对带宽要求很低；有的对网络的可靠性要求较高，而另外一些则要求较低，等等。这些都导致了网络的多样化，现在比较常见的局域网有以太网、令牌环和FDDI，广域网有DDN、X.25、帧中继、ATM等，这些网络分别从不同方面满足用户需求。这些网络的物理介质和协议都不相同，彼此之间不能直接相互通信。将它们相互连接，使不同网络上的用户之间可以交换信息的技术就称为网络互联技术。 实现网络互联的技术有两种：协议转换和隧道技术。TCP/IP 和Novell的IPX是两种常见的协议转换技术。Novell的IPX曾经红火一时，但现在网络互联中占统治地位的是TCP/IP，风靡世界的nternet就是利用TCP/IP作为互联协议的实例。路由器就是一种利用协议转换技术将异种网进行互联的设备。而现在非常时髦的VPN （Virtual Private Network，虚拟私有网）则是隧道技术的代表。 第二章路由器的基本结构和工作原理 路由器实质上是一种将网络进行互联的专用计算机，路由器在TCP/IP中又称为IP网关。本章拟以TCP/IP技术为例介绍路由器。大家都知道OSI的七层模型，如图

路由器的工作原理

路由器的工作原理 路由器的是实现网络互连，在不同网络之间转发数据单元的重要网络设备。路由器主要工作在OSI参考模型的第三层（网络层），路由器的主要任务就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路由表（Routing Table），供路由选择时使用。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。因此，当路由器接收到来自一个网络接口的数据包时，首先根据其中所含的目的地址查询路由表，决定转发路径（转发接口和下一跳地址），然后从ARP缓存中调出下一跳地址的MAC地址，将路由器自己的MAC 地址作为源MAC，下一跳地址的MAC作为目的MAC,封装成帧头，同时IP数据包头的TTL（Time To Live）也开始减数,最后将数据发送至转发端口，按顺序等待，传送到输出链路上去。在这个过程中，路由器被认为了执行两个最重要的基本功能：路由功能与交换功能。 路由功能 路由功能是指路由器通过运行动态路由协议或其他方法来学习和维护网络拓扑结构，建立，查询和维护路由表。 路由表里则保存着路由器进行路由选择时所需的关键信息，包含了目的地址、目的地址的掩码、下一跳地址、转发端口、路由信息来源、路由优先级、度量值（metric）等。 路由信息可通过多种协议的学习而来，其来源方式可分为直连路由、静态路由、缺省路由和动态路由。一个路由器上可以同时运行多个不同的路由协议，每个路由协议都会根据自己的选路算法计算出到达目的网络的最佳路径，但是由于选路算法不同，不同的路由协议对某一个特定的目的网络可能选择的最佳路径不同。此时路由器根据路由优先级（决定了来自不同路由来源的路由信息的优先权）选择将具有最高路由优先级（数值最小）的路由协议计算出的最佳路径放置在路由表中，作为到达这个目的网络的转发路径。（优先级顺序：直连路由>静态路由>动态路由（OSPF>RIP）） 而对于一个特定的路由协议，可以发现到达目的网络的所有路径，根据选路

路由器的组成结构

基础知识路由器的组成结构 内容摘要：和其他计算机一样，运行着的路由器也包含了一个“中央处理器”()。不同系列和型号的路由器，也不尽相同。 路由器的处理器负责执行处理数据包所需的工作，比如维护路由和桥接所需的各种表格以及作出路由决定等等。路由器处理数据包的速度在很大程度上取决于处理器的类型。 内存 所有计算机都安装丁某些形式的内存。路由器主要采用了四种类型： 只读内存()。 闪存。 随机存取内存()。 非易失性()。 在所有类型的内存中，是会在路由器启动或供电间隙时丢失其内容的唯一一种内存； 在下面的介绍中，我们将简单说明路由器的每种内存的主要用途。 保存着路由器的引导(启动)软件。这是路由器运行的第一个软件，负责让路由器进入正常工作状态。有些路由器将一套完整的保存在中，以便在另——个不能使用时。作救急之用。通常做在一个或多个芯片上，焊接在路由器的主机板上。 闪存的主要用途是保存软件，维持路由器的正常工作。若路由器安装了闪存，它便是用来引导路由器的软件的默认位置。只要闪存容量足够，使可保存多个映像，以提供多重启动选项。闪存要么做在主机板的上，要么做成一张卡。 的作用很广泛，在此不可能一一列出。但有两样东西值得一提，即系统表与缓冲。通过满足其所有的常规存储需要。 的主要作用是保存在路由器启动时读入的配置数据。这种配置称为“启动配置”。

接口 所有路由器都有“接口”()。在前面，我们已列出了路由器支持的部分接口类型。在采用的路由器中，每个接口都有自己的名字和编号。一个接口的全名由它的类型标识以及至少一个数字构成。编号自零开始。 对那些接口已固定下来的路由器，或采用模块化接口，只有关闭主机才可变动的路由器，在接口的全名中，就只有一个数字，而且根据它们在路由器中物理顺序进行编号。例如，是第一个以太网接口的名称；而是第三个串口的名称。 若路由器支持“在线插入和删除”，或具有动态〔不关闭路由器)更改物理接口配置的能力(卡的热插拔)，那么一个接口的全名至少应包含两个数字、中间用一个正斜杠分隔(／)。其中，第一个数字代表插槽编号，接口处理器卡将安装在这个插槽上；第二个数字代表接口处理器的端口编号。比如在一个路由器中，／代表的便是位于号槽上的第一个以太网接口——假定号槽插接了一张以太网接口处理器卡。 有的路由器还支持“万用接口处理器”()。上的某个接口名由三个数字组成，中间也用一个正斜杠分隔(／)。接口编号的形式是“插槽／端口适配器／端口”。例如，／／是指号槽上第一个端口适配器的第二个以太网接口。 初次接触这些编号方式，也许会觉得有些迷惑。但不要担心，有办法可以让路由器告诉我们它的所有接口的全名。 控制台端口 几乎所有路由器都在路由器背后安装了一个控制台端口。控制台端口提供了一个／—(以前叫作—)异步串行接口、使我们能与路由器通信。至于同控制台口建立哪种形式的物理连接，则取决于路由器的型号。有些路由器采用一个母连接()，有些则用连接器。通常，较小的路由器采用控制台连接器，而较大路由器采用控制台连接器。 辅助端口

路由器的工作原理及性能指标

路由器的工作原理及性能 路由器是一种典型的网络层设备。它是两个局域网之间接帧传输数据，在O SI／RM之中被称之为中介系统，完成网络层中继或第三层中继的任务。路由器负责在两个局域网的网络层间接帧传输数据，转发帧时需要改变帧中的地址。它在OSI／RM中的位置如图1所示。 一、原理与作用 路由器（Router）是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。它不关心各子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议相一致的软件。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。 一般说来，异种网络互联与多个子网互联都应采用路由器来完成。 路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相

关数据——路径表（Routing Table），供路由选择；时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。 1．静态路径表 由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态（static）路径表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。 2．动态路径表 动态（Dynamic）路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。 二、路由器的优缺点 1．优点 适用于大规模的网络； 复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径； 能更好地处理多媒体； 安全性高； 隔离不需要的通信量； 节省局域网的频宽； 减少主机负担。 2．缺点 它不支持非路由协议； 安装复杂； 价格高。 三、路由器的功能 （1）在网络间截获发送到远地网段的报文，起转发的作用。 （2）选择最合理的路由，引导通信。为了实现这一功能，路由器要按照某种路由通信协议，查找路由表，路由表中列出整个互联网络中包含的各个节点，以及节点间的路径情况和与它们相联系的传输费用。如果到特定的节点有一条以上路径，则基于预先确定的准则选择最优（最经济）的路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能发生变化，因此路由情况的信息需要及时更新，这是由所使用的路由信息协议规定的定时更新或者按变化情况更新来完成。网络中的每个路由器按照这一规则动态地更新它所保持的路由表，以便保持有效的路由信息。 （3）路由器在转发报文的过程中，为了便于在网络间传送报文，按照预定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的地后再把分解的数据包

网络系统结构及配置规划

网络系统结构及配置规划 一级网络 一、网络结构 Internet--路由器--防火墙--核心交换机--（汇聚）接入交换机4台--POE交换机--无线AP 二、功能规划 1、路由器：连接Internet上网； 2、防火墙：内外数据交换安全审核； 3、核心交换机：各个业务承载网关（VLAN及路由表、ACL等分配）； 4、（汇聚）接入交换机：业务接入（不同业务不同VLAN）； 5、POE接入交换机：无线AP接入； 6、无线AP：手机或者终端接入Internet 三、配置规划 1、中心机房 路由器： （1）业务配置： W AN口数据（运营商提供）； 路由表：指向外网的默认路由表和指向各个业务VLAN的

静态路由表； 端口映射：二、三级分支通过外网访问一级总部各个业务（比如GPS） （2）与上下级互联配置： 上联Internet： 配置W AN口地址，默认路由指向外网。 下联防火墙（Fw）: 本端LAN1口连接防火墙（FW）的GE2口； LAN1口配置地址(172.16.200.1/24），静态路由表指向各个业务VLAN。 防火墙： （1）业务及互联配置： 开启基本防御功能；GE1口下联连接核心交换机（Core）的48口，本端GE2口上联连接路由器（Router）的LAN1口。核心交换机： （1）业务配置： 业务VLAN： 办公内网：VLAN10；172.16.10.1/24 WIFI：VLAN20；172.16.20.1/24 视频监控/视频会议：VLAN30；192.168.30.1/24 GPS：VLAN40；172.16.40.1/24 人员定位：VLAN50；172.16.50.1/24

二层交换机、三层交换机、路由器的基本工作原理和三者之间的主要.

二层交换机、三层交换机和路由器的基本工作原理和三者之 间的主要区别 一、二层交换机: 二层交换技术是发展比较成熟,二层交换机属数据链路层设备,可以识别数据包中的MAC地址信息,根据MAC地址进行转发,并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。 具体如下: (1当交换机从某个端口收到一个数据包,它先读取包头中的源MAC地址,这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上; (2再去读取包头中的目的MAC地址,并在地址表中查找相应的端口; (3如表中有与这目的MAC地址对应的端口,把数据包直接复制到这端口上。 二、三层交换机: 三层交换技术就是将路由技术与交换技术合二为一的技术。在对第一个数据流进行路由后,它将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表,当同样的数据流再次通过时,将根据此表直接从二层通过而不是再次路由,从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟,提高了数据包转发的效率。 三、路由器: 传统地,路由器工作于OSI七层协议中的第三层,其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包,根据其中所含的目的地址,决定转发到下一个目的地址。因此,路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址,若找到了目的地址,就在数据包的帧格前添加下一个MAC地址,同时IP数据包头的TTL(Time To Live

域也开始减数,并重新计算校验和。当数据包被送到输出端口时,它需要按顺序等待,以便被传送到输出链路上。 路由器在工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。如果到某一特定节点有一条以上的路径,则基本预先确定的路由准则是选择最优(或最经济的传输路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化,因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。 四、主要区别:二层交换机工作在数据链路层,三层交换机工作在网络层, 路由器工作在网络层。 具体区别如下: 1二层交换机和三层交换机的区别: 三层交换机使用了三层交换技术 简单地说,三层交换技术就是:二层交换技术+三层转发技术。它解决了局域网中网段划分之后,网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面,解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。 2什么是三层交换: 三层交换(也称多层交换技术,或IP交换技术是相对于传统交换概念而提出的。众所周知,传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行操作的,而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说,三层交换技术就是:二层交换技术+三层转发技术。 三层交换技术的出现,解决了局域网中网段划分之后,网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面,解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。 其原理是:假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信,

思科第二学期第三章测试答案

下列哪两项正确描述了管理距离与度量的概念？（选择两项。） 管理距离是指特定路由的可信度。 路由器会首先添加具有较大管理距离的路由。 网络管理员无法更改管理距离的值。 具有到目的地的最小度量的路由即为最佳路径。 度量总是根据跳数确定。 度量会根据所采用的第 3 层协议（如IP 或IPX）而发生变化。 请参见图示。下列关于R1 如何确定与R2 之间最佳路径的陈述中，哪一项正确？ R1 会将使用网络A 的RIP 路由加入路由表，因为RIP 的管理距离比EIGRP 大。 R1 会将使用网络A 的RIP 路由加入路由表，因为RIP 的路径开销比EIGRP 低。 R1 会将使用网络B 的EIGRP 路由加入路由表，因为EIGRP 的管理距离比RIP 小。 R1 会将使用网络B 的EIGRP 路由加入路由表，因为EIGRP 的路径开销比RIP 低。 R1 会将EIGRP 路由和RIP 路由加入路由表，并在它们之间实施负载均衡。 下列关于无类路由协议的陈述，哪两项是正确的？（选择两项。） 在路由更新中发送子网掩码信息 将完整的路由表更新发送给所有邻居 受RIP 第1 版支持

允许在同一拓扑结构中同时使用192.168.1.0/30 和192.168.1.16/28 子网 减少组织中可用地址空间的大小 网络管理员可使用下列哪一条命令来确定路由器是否启用了负载均衡？ show ip protocols show ip route show ip interface brief show ip interface 下列关于路由协议的陈述，哪一项是正确的？ RIP 使用跳数和带宽作为路径选择的度量并定期发送更新。 OSPF 是Cisco 专有协议，它发送由拓扑结构改变触发的更新。 EIGRP 使用DUAL 计算最短路径，可将其配置为执行不等价负载均衡。 BGP 是一种路径向量内部路由协议 存在下列哪两个条件时，使用距离矢量路由协议会比较有效？（选择两项。） 网络需要特殊的分层式设计 网络必须能快速收敛 网络使用的是集中星型拓扑结构 网络使用的是平面设计 相距最远的路由器之间超过15 跳 路由协议有何作用？ 用于构建和维护ARP 表。 提供分割和重组数据包的方法。 可让管理员设计网络寻址方案。

路由器硬件组成

路由器硬件组成 * CPU : 执行操作系统的功能，包括系统初始化，路由和交换等功能。 * 输入输出端口（Input/Output,I/O): I/O端口就是数据进出路由的接口，可以使用Cisco命令: ”Show Interface”来查看当前路由都有哪些端口。 ”show interface brief”来查看和显示当前激活和未激活的接口。 * 4大内存： 路由器采用了以下几种不同类型的内存，每种内存以不同方式协助路由器工作。 A.只读内存(ROM)。 B.闪存(FLASH)。 C.非易失性RAM(NVRAM)。

D.随机存取内存(RAM)。 1.只读内存（ROM） 只读内存（ROM）在Cisco路由器中的功能与计算机中的ROM相似，主要用于系统初始化等功能。 ROM中主要包含： （1）系统加电自检代码（POST），用于检测路由器中各硬件部分是否完好； （2）系统引导区代码（BootStrap），用于启动路由器并载入IOS操作系统； （3）备份的IOS操作系统，以便在原有IOS操作系统被删除或破坏时使用。这个IOS比现运行IOS的版本低一些，但却足以使路由器启动和工作。 ROM是只读存储器，不能修改其中代码。如要进行升级，则要替换ROM芯片。 2.闪存（Flash）

闪存（Flash）是可读可写的，系统重新启动或关机之后仍能保存数据。Flash中存放着当前使用中的IOS。如果Flash 容量足够大，可以存放多个操作系统。这在进行IOS升级时十分有用。当不知道新版IOS是否稳定时，可在升级后仍保留旧版IOS，当出现问题时可迅速退回到旧版操作系统，从而避免长时间的网路故障。 3.非易失性RAM(NVRAM) 非易失性RAM(Nonvolatile RAM)是可读可写的存储器，在系统重新启动或关机之后仍能保存数据。NVRAM仅用于保存启动配置文件（Startup-Config），故其容量较小，通常在路由器上只配置32KB~128KB（100K左右）大小的NVRAM。同时，NVRAM的速度较快，成本也比较高。 4.随机存储器(RAM) RAM也是可读可写的存储器，但它存储的内容在系统重启或关机后将被清除。Cisco路由器中的RAM也是运行期间暂时存放操作系统和数据的存储器，让路由器能迅速访问这

路由器概念及工作原理的理解

路由器概念及工作原理的理解 2007-08-18 10:17:14| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅 要解释路由器的概念，首先得知道什么是路由。所谓“路由”，是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作，而路由器，正是执行这种行为动作的机器，它的英文名称为Router,是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读懂”对方的 数据，从而构成一个更大的网络。 简单的讲，路由器主要有以下几种功能： 第一，网络互连，路由器支持各种局域网和广域网接口，主要用于互连局域网和广域网，实现不同网络互相通信； 第二，数据处理，提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、 压缩和防火墙等功能； 第三，网络管理，路由器提供包括配置管理、性能管理、容错管理和流 量控制等功能。 为了完成“路由”的工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据－－路由表（Routing Table），供路由选择时使用。路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路由表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。在路由器中涉及到两个有关地址的名字概念，那就是：静态路由表和动态路由表。由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态（static）路由表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。动态（Dynamic）路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。 为了简单地说明路由器的工作原理，现在我们假设有这样一个简单的网 络。如图所示，A、B、C、D四个网络通过路由器连接在一起。 现在我们来看一下在如图所示网络环境下路由器又是如何发挥其路由、数据转发作用的。现假设网络A中一个用户A1要向C网络中的C3用户发送一 个请求信号时，信号传递的步骤如下：

详解路由器的工作原

详解路由器的工作原理 详解路由器的工作原理 我们知道路由器是用来连接不同网段或网络的，在一个局域网中，如果不需与外界网络进行通信的话，内部网络的各工作站都能识别其它各节点，完全可以通过交换机就可以实现目的发送，根本用不上路由器来记忆局域网的各节点MAC地址。路由器识别不同网络的方法是通过识别不同网络的网络ID号进行的，所以为了保证路由成功，每个网络都必须有一个唯一的网络编号。路由器要识别另一个网络，首先要识别的就是对方网络的路由器IP地址的网络ID，看是不是与目的节点地址中的网络ID 号相一致。如果是当然就向这个网络的路由器发送了，接收网络的路由器在接收到源网络发来的报文后，根据报文中所包括的目的节点IP地址中的主机ID号来识别是发给哪一个节点的，然后再直接发送。 为了更清楚地说明路由器的工作原理，现在我们假设有这样一个简单的网络。假设其中一个网段网络ID号为A ，在同一网段中有4台终端设备连接在一起，这个网段的每个设备的IP 地址分别假设为：A1、A2、A3和A4。连接在这个网段上的一台路由器是用来连接其它网段的，路由器连接于A网段的那个端口IP地址为A5。同样路由器连接另一网段为B网段，这个网段的网络ID号为B ，那连接在B网段的另几台工作站设备设的IP地址我们设为：B1、B2、B3、B4，同样连接与B网段的路由器端口的IP地址我们设为B5。 在这样一个简单的网络中同时存在着两个不同的网段，现如果A网段中的A1用户想发送一个数据给B网段的B2用户，有了路由器就非常简单了。 首先A1用户把所发送的数据及发送报文准备好，以数据帧的形式通过集线器或交换机广播发给同一网段的所有节点(集线器都是采取广播方式，而交换机因为不能识别这个地址，也采取广播方式)，路由器在侦听到A1发送的数据帧后，分析目的节点的IP地址信息(路由器在得到数据包后总是要先进行分析)。得

路由器的构成

路由器的构成 路由器具有四个要素：输入端口、输出端口******换开关和路由处理器。 输入端口是物理链路和输入包的进口处。端口通常由线卡提供，一块线卡一般支持4、8或16个端口，一个输入端口具有许多功能。 第一个功能是进行数据链路层的封装和解封装。 第二个功能是在转发表中查找输入包目的地址从而决定目的端口（称为路由查找），路由查找可以使用一般的硬件来实现，或者通过在每块线卡上嵌入一个微处理器来完成。第三，为了提供QoS（服务质量），端口要对收到的包分成几个预定义的服务级别。第四，端口可能需要运行诸如SLIP（串 行线网际协议）和PPP（点对点协议）这样的数据链路级协议或者诸如PPTP （点对点隧道协议）这样的网络级协议。一旦路由查找完成，必须用交换开关将包送到其输出端口。如果路由器是输入端加队列的，则有几个输入端共享同一个交换开关。这样输入端口的最后一项功能是参加对公共资源（如交换开关）的仲裁协议。 交换开关可以使用多种不同的技术来实现。迄今为止使用最多的交换开关术是总线、交叉开关和共享存贮器。最简单的开关使用一条总线来连接所有输入和输出端口， 总线开关的缺点是其交换容量受限于总线的容量以及为共享总线仲裁所 带来的额外开销。交叉开关通过开关提供多条数据通路，具有N×N个交叉点的交叉开关可以被认为具有2N条总线。如果一个交叉是闭合，输入总线上的数据在输出总线上可用，否则不可用。交叉点的闭合与打开由调度器来控制，因此，调度器限制了交换开关的速度。在共享存贮器路由器中， 进来的包被存贮在共享存贮器中，所交换的仅是包的指针，这提高了交换容量，但是，开关的速度受限于存贮器的存取速度。尽管存贮器容量每18个月能够翻一番，但存贮器的存取时间每年仅降低5%，这是共享存贮器交换开关的一个固有限制输出端口在包被发送到输出链路之前对包存贮，可以实现复杂的调度算法以支持优先级等要求。与输入端口一样，输出端口同样要能支持数据链路层的封装和解封装，以及许多较高级协议。 路由处理器计算转发表实现路由协议，并运行对路由器进行配置和管理的软件。同时，它还处理那些目的地址不在线卡转发表中的包

路由器及工作原理

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 路由器及工作原理 路由器及其工作原理问题的提出： 不同的网络之间要相互通信，如何实现？ A 公司网络某银行网络清华大学网络B 公司网络我校网络用路由器互联，由路由器控制数据在不同网络间的传递 1 1 、知道路由器的作用 2 2 、理解路由器的工作原理（重点、难点） 3 3 、能够描述路由表的结构 4 4 、知道路由表的建立方法学习目标一、路由器及其作用请问： 现实生活中如何邮寄一个包裹？发件人张三（郑州）将包裹寄往： 北京市朝阳区北辰东路 123 号，李四（收）收件人李四（北京）邮局系统哪条路径? ?邮局1 邮局2 A A B B C C D D E E F F 邮局的作用： 收、发包裹，传递包裹；为包裹的传递选择一条最优的路径；包裹走的路径不同，会影响包裹的打包形式（如纸质包装、木质包装等）路由器： 在传送数据的计算机网络中，路由器就相当于邮局；路由器是一种网络互联设备，能将数据从一个网络转发至另一个网络；数据在从源到达目的地的过程中，需要解决两个问题： 选路转发 A 公司网络某银行网络清华大学网络B 公司网络我校网络PC Web 服务器走哪一条路呢? PC 机访问 web 服务器： RA 二、路由器的工作原理路由器根据其路由表进行选路； 1 / 6

路由表中记录着到达不同网络的数据所对应的转发路径，如下表所示： 到达目的网络201.89.1.0 的数据包，需通过IP 地址为10.123.1.254 的下一跳路由器进行转发： 目的网络下一跳201.89.1.0 10.123.1.254 4 100.1.0.0 202.100.100.1 . . 路由器的工作过程: : 路由器收到数据包时，会检查其目的 IP 地址；接着在路由表中查找通往目的网络的最佳路径，根据查找结果进行不同处理： 如果找到目的网络，就从指示的下一跳 IP 地址或送出接口将数据包转发出去；如果没有目的网络但有默认路由，就从默认路由指示的下一跳 IP 地址或送出接口将数据包转发出去；否则，路由器将数据包丢弃。 操作演示： 路由器的工作过程 IP 路由表中至少包含以下两项内容： 目的网络地址到达目的地路径上的下一个路由器的接口IP 地址或送出接口路由器下一站选路的基本思想： 路由表仅指定到达目的网络的下一步，而不是到达目的网络的完整路径。 思考题 . 1. 路由表中为什么不是目的主机地址，而是目的主机所在的网络地址？ . 2. 路由表中为什么不是到达目的主机的完整路径？路由器是一个网络互联设备，对数据包进行选路并转发；路由器的选路是根据路由器中保存的路由表进行的。

无线路由器工作原理

无线路由器工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

无线路由器工作原理[电脑硬件]收藏转发至天涯微博 悬赏点数 10 3个回答 匿名提问2009-03-22 12:36:19 无线路由器工作原理 回答 验证 换一张 码： 登录并发表取消 最佳答案 PT5892009-03-22 13:03:29 现在的无线产品便宜了，很多家庭都购买了无线产品充分享受无线上网的乐趣。很多用户经常会遇到无线路由器的设置问题，这些问题导致最终无法上网。一般而言，不同的无线路由器设置也不太相同，但设置原理相互之间不会差太多，可能某一个无线路由器多一个功能，那它的设置就不同。下文重点讲解在无线路由器设置中遇到的问题。 PC和无线路由连接 首先当然要正确连接无线路由器。配置无线路由器之前，必须将PC与无线路由器用网线连接起来，网线的另一端要接到无线路由器的LAN口上，然后将Modem出来的线路连接到无线路由器的WAN口,这样就ok了。如下图登陆到无线路由器的管理界面。在与无线路由器相连的PC的IE上输入19 2.168.1.1，多数的无线路由器默认管理IP是192.168.1.1，用户名和密码都是ad min，具体的是哪款无线路由器可以参考相关的说明书，说明书上都有注明登陆无线路由器的管理界面的用户名和密码。 如果输入192.168.1.1之后，打不开地址，那就是PC的网络设置问题，打开连接属性，IP地址设置为192.168.1.x，（x为2到255数）其他的默认，网关可以不理。或者选择自动分配IP。 进入无线路由器的配置界面之后，系统会自动弹出一个“设置向导”。对于新手来说，按照“设置向导”下一步进行下去。其实，“设置向导”跟手动自己设置的项目是一回事。 在无线路由器的网络参数设置中，必须对LAN口、WAN口两个接口的参数设置。在实际应用中，很多用户只对WAN口进行了设置，LAN口的设置保持无线路由器的默认状态。

无线路由器工作原理

无线路由器工作原理[电脑硬件]收藏转发至天涯微博 悬赏点数10 3个回答 匿名提问2009-03-22 12:36:19 无线路由器工作原理 回答 验证码：换一张 登录并发表取消 最佳答案 PT5892009-03-22 13:03:29 现在的无线产品便宜了，很多家庭都购买了无线产品充分享受无线上网的乐趣。很多用户经常会遇到无线路由器的设置问题，这些问题导致最终无法上网。一般而言，不同的无线路由器设置也不太相同，但设置原理相互之间不会差太多，可能某一个无线路由器多一个功能，那它的设置就不同。下文重点讲解在无线路由器设置中遇到的问题。 PC和无线路由连接 首先当然要正确连接无线路由器。配置无线路由器之前，必须将PC与无线路由器用网线连接起来，网线的另一端要接到无线路由器的LAN口上，然后将Modem出来的线路连接到无线路由器的WAN口,这样就ok了。如下图 登陆到无线路由器的管理界面。在与无线路由器相连的PC的IE上输入192.168.1.1，多数的无线路由器默认管理IP是192.168.1.1，用户名和密码都是admin，具体的是哪款无线路由器可以参考相关的说明书，说明书上都有注明登陆无线路由器的管理界面的用户名和密码。 如果输入192.168.1.1之后，打不开地址，那就是PC的网络设置问题，打开连接属性，IP地址设置为192.168.1.x，（x为2到255数）其他的默认，网关可以不理。或者选择自动分配IP。 进入无线路由器的配置界面之后，系统会自动弹出一个“设置向导”。对于新手来说，按照“设置向导”下一步进行下去。其实，“设置向导”跟手动自己设置的项目是一回事。 在无线路由器的网络参数设置中，必须对LAN口、WAN口两个接口的参数设置。在实际应用中，很多用户只对WAN口进行了设置，LAN口的设置保持无线路由器的默认状态。 路由器的WAN口设置：

路由器的工作原理和功能

第二章路由器 模块１路由器的工作原理和功能（ZY3200502001） 【模块描述】本模块包含IP路由的基础概念、路由器的主要功能和工作原理。通过对路由的概念以及路由选择和数据转发等工作过程的介绍，掌握网络互联中有关路由的基础知识，掌握路由器的工作原理。 【正文】 一、路由器及其基本功能 路由器（Router）是网络之间互联的设备。如果说交换机的作用是实现计算机、服务器等设备之间的互连，从而构建局域网络的话，那么路由器的作用则是实现网络与网络之间的互连，从而组成更大规模的网络。 路由器工作在TCP/IP网络模型的网络层，对应于OSI七层网络参考模型的第三层，因此，路由器也常称为网络层互连设备。路由器的主要作用和基本功能如下：1．连接网络 大型企业处在不同地域的局域网之间通过路由器连接在一起可以构建企业广域网。企业局域网内的计算机用户要访问Internet（因特网），可以使用路由器将局域网连接到ISP （Internet Service Provider）网络，实现与全球Internet的连接和共享接入。实际上Internet本身就是由数以万计的路由器互相连接而构成的超大规模的全球性公共信息网。 2．隔离以太广播 交换机会将广播包发送到每一个端口，大量的广播会严重影响网络的传输效率。当由于网卡等设备发生硬件损坏或计算机遭受病毒攻击时，网络内广播包的数量将会剧增，从而导致广播风暴，使网络传输阻塞或陷于瘫痪。 路由器可以隔离广播。路由器的每个端口均可视为一个独立的网络，它会将广播包限定在该端口所连接的网络之内，而不会扩散到其它端口所连接的网络，如图ZY3200502001-1所示。 路由器 广播域 交换机 图ZY3200502001-1 路由器隔离广播 3．路由选择和数据转发 “路由（Routing）”功能是路由器最重要的功能。所谓路由，就是把要传送的数据包从一个网络经过优选的传输路径最终传送到目的网络。传输路径可以是一条链路，也可以是由一系列路由器及其级联链路组成。 路由器是智能很高的一类设备，它能根据管理员的设置和运用路由协议，自动生成一个到各个目的网络的路由表，当网络状态发生变化时，路由器还能动态地修改、更新路由表。当路由器收到数据包时，路由器根据数据包中的目的IP地址查找路由表，从所有路由条目中选出一条最佳路由，作为数据包转发的出口，将该数据包进行第2层封装后再发送出去。 网络中的每个路由器都维护着一张路由表，如果每一个路由表都是正确的话，那么，IP 数据包就会一跳一跳地经过一系列路由器，最终到达目的主机，这就是IP网（也是整个Internet）运作的基础。

思科第三章

?考试结果 ?试题反馈报告 Routing and Switching Essentials (版本6.00) - RSE 6.0 第 3 章考试 以下是针对您未获得满分的试题给出的反馈。某些交互式试题可能不显示您的答案。 分项分 数： 1 开发用于互连不同互联网服务提供商的动态路由协议是什么？ 1开发用于互连不同互联网服务提供商的动态路由协议是什么？ ?正确 响应 您的 响应 ? o EIGRP o RIP o BGP o OSPF BGP 是开发用来互连不同级别的 ISP 以及 ISP 与部分更大的专用客户端的协议。 此试题参考以下领域的内容： Routing and Switching Essentials

?3.1.1 动态路由协议概述 2 哪一路由协议限于小型网络实施，因其不适合大型网络的增长？ 2哪一路由协议限于小型网络实施，因其不适合大型网络的增长？ ?正确 响应 您的 响应 ? o OSPF o IS-IS o EIGRP o RIP RIP 协议是使用不支持更大网络的指标创建的。其他路由协议（包括 OSPF、EIGRP 和 IS-IS）具有良好的扩展性，可以适应网络发展以及更大的网络。 此试题参考以下领域的内容： Routing and Switching Essentials ?3.1.1 动态路由协议概述 3 动态路由协议执行哪两项任务？（选择两项。） 3动态路由协议执行哪两项任务？（选择两项。） ?正确 响应 您的 响应 ?

o更新和维护路由表 o分配IP 地址 o网络发现 o发现主机 o传播主机默认网关 此试题参考以下领域的内容： Routing and Switching Essentials ?3.1.1 动态路由协议概述 4 较之静态路由，何时使用动态路由协议会更有利？ 4较之静态路由，何时使用动态路由协议会更有利？ ?正确 响应 您的 响应 ? o在具有单个退出点的末端网络上 o在预期规模不会增长的使用小型网络的组织中 o在存在很多拓扑变化的网络上 o在路由器出现性能问题的组织中 动态路由协议使用更多的路由器资源，适合更大的网络，在正在发展和改变的网络上更有用。 此试题参考以下领域的内容： Routing and Switching Essentials

路由器组成结构有哪些

路由器组成结构有哪些 网络中路由器主要采用了四种类 型： 只读内存(ROM)。 闪存。 随机存取内存(RAM)。 非易失性RAM(NVRAM)。 在所有类型的内存中，RAM是会在路由器启动或供电间隙时丢失其内容的唯一一种内存； 在下面的介绍中，我们将简单说明路由器的每种内存的主要用途。 ROM保存着路由器的引导(启动)软件。这是路由器运行的第一个软件，负责让路由器进入正常工作状态。有些路由器将一套完整的IOS保存在ROM中，以便在另——个IOS 不能使用时。作救急之用。ROM通常做在一个或多个芯片上，焊接在路由器的主机板上。 闪存的主要用途是保存10S软件，维持路由器的正常工作。若路由器安装了闪存，它便是用来引导路由器的IOS软件的默认位置。只要闪存容量足够，使可保存多个IOS映像，以提供多重启动选项。闪存要么做在主机板的SIMM上，要么做成一张PCMCIA卡。 RAM的作用很广泛，在此不可能一一列出。但有两样东西值得一提，即IOS系统表与缓冲。IOS通过RAM满足其所有的常规存储需要。 NVRAM的主要作用是保存IOS在路由器启动时读入的配置数据。这种配置称为“启动配置”。 接口 所有路由器都有“接口”(Interface)。在前面，我们已列出了路由器支持的部分接口类型。在采用I0S的路由器中，每个接口都有自己的名字和编号。一个接口的全名由它的类型标识以及至少一个数字构成。编号自零0开始。 对那些接口已固定下来的路由器，或采用模块化接口，只有关闭主机才可变动的路由器，在接口的全名中，就只有一个数字，而且根据它们在路由器中物理顺序进行编号。例如，Ethernet0是第一个以太网接口的名称；而Serial2是第三个串口的名称。 若路由器支持“在线插入和删除”，或具有动态〔不关闭路由器)更改物理接口配置的能力(卡

路由基本原理及路由协议详情详情

路由基本原理及路由协议 一．OSI/RM参考模型中分组交换网络的（网络层）路由选择1．路由选择 路由选择也较路径选择。 路由选择是指选择和建立一条合适的物理或逻辑的通路，以供进网数据从网络的源节点到达宿节点的控制过程。 2．路由问题概述 分组交换网结构可以抽象成以下网络拓扑图 数据分组从源节点A到达宿节点D的路径（通路）有： l1,l3（A-B-D） l2,l6（A-C-D） l2,l4,l7（A-C-E-D） 问题： 哪条通路是最佳的？ 最佳－即最短路径问题。 假如上图中每条边都有权值，A到D的最短路径应该是所有路径中，构成路径的边的权值之和最小的哪条路径。 权值：在网络中主要是数据传输时延和距离。 3．对路由选择算法的要求 a.能正确、迅速、合理地传输数据分组 b.能适应由于节点或链路故障引起的拓扑变化 c.能适应网络通信量的变化，使网络内的通信负载达到均衡 d.算法应尽量简单 4．路由选择算法的两大策略 a．静态路由选择算法——基于网络拓扑（距离）和时延的要求，以固定的准则来选择路由。因此这类算法也叫做确定型（非自适应）路由算法。这类算法简单，速度快，但不能适应因种种原因而引起的网络拓扑变化和网络内部通信量的变化。这类算法使用于那些网络拓扑结构不经常变化的小型网络。 b.动态路由选择算法——基于网络状态参数的变化，来选择某段时间内有效的路由。这类算法能够适应网络拓扑状态和其它状态参数的变化而调整路由。因此这类算法也叫做自适应路由算法 5．实现路由选择算法的一般方法 a.标头指示法 b.路由表法 在每个交换节点（路由器）中建立路由表。 二、互联网中的路由算法——IP路由技术

J基础篇_第4章路由器硬件结构及工作原理cll

第四章路由器硬件结构及工作原理 4.1路由器的硬件构成 路由器主要由以下几个部分组成：输入/输出接口部分、包转发或交换结构部分（switching fabric）、路由计算或处理部分。如图4-1所示。 图4-1 路由器的基本组成 输入端口是物理链路和输入包的进口处。端口通常由线卡提供，一块线卡一般支持4、8或16个端口，一个输入端口具有许多功能。第一个功能是进行数据链路层的封装和解封装。第二个功能是在转发表中查找输入包目的地址从而决定目的端口（称为路由查找），路由查找可以使用一般的硬件来实现，或者通过在每块线卡上嵌入一个微处理器来完成。第三，为了提供QoS（服务质量），端口要对收到的数据包进行业务分类，分成几个预定义的服务级别。第四，端口可能需要运行诸如SLIP（串行线网际协议）和PPP（点对点协议）这样的数据链路级协议或者诸如PPTP（点对点隧道协议）这样的网络级协议。一旦路由查找完成，必须用交换开关将包送到其输出端口。如果路由器是输入端加队列的，则有几个输入端共享同一个交换开关。这样输入端口的最后一项功能是参加对公共资源（如交换开关）的仲裁协议。普通路由器中该部分的功能完全由路由器的中央处理器来执行，制约了数据包的转发速率（每秒几千到几万个数据包）。高端路由器中普遍实现了分布式硬件处理，接口部分有强大的CPU处理器和大容量的高速缓存，使接口数据速率达到10Gbps，满足了高速骨干网络的传输要求。 路由器的转发机制对路由器的性能影响很大，常见的转发方式有：进程转发、快速转发、优化转发、分布式快速转发。进程转发将数据包从接口缓存拷贝到处理器的缓存中进行处理，先查看路由表再查看ARP 表，重新封装数据包后将数据包拷贝到接口缓存中准备传送出去，两次查表和拷贝数据极大的占用CPU的处理时间，所以这是最慢的交换方式，只在低档路由器中使用。快速交换将两次查表的结果作了缓存，无需拷贝数据，所以CPU处理数据包的时间缩短了。优化交换在快速交换的基础上略作改进，将缓存表的数据结构作了改变，用深度为4的256叉树代替了深度为32的2叉树或哈希表（hash），CPU的查找时间进一步缩短。这两种转发方式在中高档路由器中普遍加以应用。在骨干路由器中由于路由表条目的成倍增加，路由表或ARP表的任何变化都会引起大部分路由缓冲失效，以前的交换方式都不再适用，最新的交换方式是分布式快速交换，它在每个接口处理板上构建一个镜像（mirror）路由表和MAC地址表相结合的转发表，该表是深度为4的256叉树，但每个节点的数据部分是指向另一个称为邻接表的指针，邻接表中含有路由器成帧所需要的全部信息。这种结构使得转发表完全由路由表和ARP表来同步更新，本身不再需要额外的