(16)-4.4 路由器的工作原理

4.4路由器的工作原理本講要點路由器的構(gòu)成路由器與交換機的比較三層交換機重點：典型的路由器的結(jié)構(gòu)難點：典型的路由器的結(jié)構(gòu)4.4路由器的工作原理

4.4.1路由器的構(gòu)成路由器是一種具有多個輸入端口和多個輸出端口的專用計算機，其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)分組。也就是說，將路由器某個輸入端口收到的分組，按照分組要去的目的地（即目的網(wǎng)絡(luò)），把該分組從路由器的某個合適的輸出端口轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳路由器。下一跳路由器也按照這種方法處理分組，直到該分組到達終點為止。典型的路由器的結(jié)構(gòu)路由選擇路由選擇處理機路由選擇協(xié)議路由表3輸入端口3交換結(jié)構(gòu)輸入端口輸出端口分組轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)表分組處理輸出端口……11133122223——網(wǎng)絡(luò)層2——數(shù)據(jù)鏈路層1——物理層“轉(zhuǎn)發(fā)”和“路由選擇”的區(qū)別“轉(zhuǎn)發(fā)”(forwarding)就是路由器根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表將用戶的IP數(shù)據(jù)報從合適的端口轉(zhuǎn)發(fā)出去?！奥酚蛇x擇”(routing)則是按照分布式算法，根據(jù)從各相鄰路由器得到的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化情況，動態(tài)地改變所選擇的路由。路由表是根據(jù)路由選擇算法得出的。而轉(zhuǎn)發(fā)表是從路由表得出的。在討論路由選擇的原理時，往往不去區(qū)分轉(zhuǎn)發(fā)表和路由表的區(qū)別，1.輸入端口數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢臀膊亢?，將分組送到網(wǎng)絡(luò)層的隊列中排隊等待處理。這會產(chǎn)生一定的時延。物理層處理數(shù)據(jù)鏈路層處理網(wǎng)絡(luò)層處理分組排隊

交換結(jié)構(gòu)

輸入端口的處理從線路接收分組查表和轉(zhuǎn)發(fā)

若交換結(jié)構(gòu)處理分組的速率趕不上分組進入隊列的速率，則會導(dǎo)致輸入隊列排隊！2交換結(jié)構(gòu)I1I3I2O1O2存儲器I1I3I2O1O2I1I3I2O1O2O3(a)通過存儲器(c)通過互連網(wǎng)絡(luò)(b)通過總線總線互連網(wǎng)絡(luò)O3O33.輸出端口當交換結(jié)構(gòu)傳送過來的分組先進行緩存。數(shù)據(jù)鏈路層處理模塊將分組加上鏈路層的首部和尾部，交給物理層后發(fā)送到外部線路。物理層處理數(shù)據(jù)鏈路層處理網(wǎng)絡(luò)層處理分組排隊

輸出端口的處理向線路發(fā)送分組緩存管理交換結(jié)構(gòu)

若從交換結(jié)構(gòu)到達隊列的分組速率超過輸出鏈路的帶寬，則會導(dǎo)致輸出隊列排隊！如果路由器足夠快是不是就不會出現(xiàn)排隊？4.4.2路由器與交換機的比較交換機的優(yōu)點是即插即用，并具有相對高的分組過濾和轉(zhuǎn)發(fā)速度。缺點是：大型交換機網(wǎng)絡(luò)要求交換機維護大的轉(zhuǎn)發(fā)表，主機中維護大的ARP表，并可能產(chǎn)生廣播風暴，邏輯拓撲被限制為樹。路由器的優(yōu)點是能提供更加智能的路由選擇，并能隔離廣播域。缺點是：路由器不是即插即用的，對每個分組處理時間通常比交換機更長。4.4.3三層交換機“三層交換機”在邏輯上就是一個路由器和支持VLAN的二層交換機的集成體為避免混淆，我們使用術(shù)語“路由器”而不使用術(shù)語“三層交換機”！三層交換機的應(yīng)用典型的做法是：處于同一個局域網(wǎng)中的各個子網(wǎng)的互連以及局域網(wǎng)中VLAN間的路由，用三層交換機來代替普通路由器，實現(xiàn)廣播域的隔離。只有局域