路由器

路由器

什么是路由器？

简单的回答就是能够进行路由和转发的网络设备。下面具体说一下：
1.决定数据包从来源端到目的端所经过的路路由路路径 （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），这称之为转发。（基于ip头部进行转发，即查询目的地址，匹配路由表，然后转发，进出后源Mac目标Mac进行改变）
3.
数据撕掉二层头部后会查询转发信息表，即FIB表（由路由表进行映射形成FIB表）这是基于硬件的表。
4.路由 ：使⽤路由表来实现，包括路由表的建立、更新、维护、查找 。 使用静态路由和动态路由协议来获知远端⽹络构建路由表
5.子网间速率适配
6.隔离子网，防⽌⼴播蔓延，指定访问规则
7.不同类型网络互联： 路由器经常会收到以某种类型的数据链路路帧封装的数据包，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 取决于路由器接⼝口的类型及其连接的介质类型

路由器的结构

路由引擎：硬件上有CPU和内存，软件上有操作系统，来计算路由，计算结果以路由表的形式输出，存在内存中。CPU不参与转发，只参与路由的计算
也叫作控制层面。

转发引擎：核心是ASIC芯片，查询FIB表，其是路由表映射来的，直接在FIB表中找到出接口，完成转发
也叫作数据层面。

路由表和转发表

这里的表都用来保存路由信息，路由表通常由路由协议和路由管理模块维护，包括更 多的信息（IP地址/IP⼦网、下⼀跳、路由度量、超时时间等）；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（CAM/TCAM）来实现，有利于高速查找。
我们这里来看一下转发表：

这个称为二元匹配，交换机的CAM便使用二元匹配。

CAM是一种特殊的存储器，无论表大小如何，都会在一个时间周期内检索出地址。

这个称为三元匹配，基于0 ，1 ，不关注匹配，如TCAM（表从精确到不精确来排列），TCAM用于路由器的掩码，acl的反掩码，QOS，以及一些防火墙的匹配。TCAM是一种特殊的存储器，无论表大小如何，都会在一个时间周期内检索出地址

交换结构

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(forwarding table)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。交换结构本身就是⼀种⽹络,但这种⽹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”

路由器的发展史

第一代：集成式
以电脑结构作为路由器以及家用路由器的工作原理。

第二代：模块化
一次查表多次路由。但只有一根总线性能不行。

第三代：分布式软件转发
将路由和转发已经分开。

第四代：在路由与转发分开的基础上，硬件已经采用了ASIC芯片，转发能力大大提升。

第五代：np芯片的出现改变了格局
其特点是有编程性，可以同时对很多业务进行硬件处理，如qos，ipv6，，MPLS VPN等。


NP与ASIC比较之前 性能更高：对新的增 值业务(MPLS、QOS、组播等等)迅速⽀持；