主要知识点:路由器的路由功能,路由器的路由/转发功能

路由器是一种用于网络互连的专用计算机设备,在网路建设中有着重要的地位.路由器工作在OSI参考模型的第三层(网络层),主要的作用是为收到的报文寻找正确的路径,并把他们转发出去.在这个过程中,路由器被认为执行了两个最重要的基本功能:路由功能和交换功能.

(1)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知识的机制,产生和维护路由表.为了完成路由功能,路由器需要学习和维护以下几个基本信息:首先要知道被路由的协议是什么,一旦在接口上配置了IP地址,子网掩码,即在接口上启动了IP协议(缺省情况下IP路由是打开的),而且路由接口状态正常的话,就可以利用这个接口转发数据包;目的网络地址是否已存在,通常IP数据包的转发依据是目的网络地址,路由表中必须有能够匹配得上的路由条目才能够转发此数据包,否则此IP数据包将被路由器丢弃;再次,路由器还包含将数据包转发至目的网络需要将此数据包从哪个端口发送出和应转发到哪一个下一跳地址等信息.

(2)路由器的交换/转发功能与以太网交换机所执行的交换功能概念不同,指的是数据在路由器内部移动与处理的过程:从路由器一个接口接收,然后选择合适窗口转发,其间做帧的解封装与封装,并对包做相应处理,如下图所示,

首先当一个数据帧到达某一端口,端口对帧进行CRC校验并检查其目的数据链路层地址是否与本端口符合.如果通过检查,则去掉帧的封装并读出IP数据包中的目的地址信息,查询路由表,决定转发接口与下一跳地址.

获得了转发接口与下一跳地址信息后路由器将缓存中是否已经有了在外出接口上进行数据链路层封装所需的信息,如果没有这些信息路由器将通过适当的进程获得这些信息:外出接口如果是以太网,则将通过ARP协议获得下一跳IP地址所对应的MAC地址;而如果外出接口是广域网接口,则将通过手工配置或自动实现的映射过程获得相应的2层地址信息,然后做新的数据链路层封装,并依据外出接口上所做的QOS策略入相应的队列,等待端口空闲进行数据转发.

(3)路由器工作过程总结: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,根据选路算法赋予每一条路径metric值,比较metric值,选择metric值最小的路径为最佳路径;在路由器的交换过程中查找路由时可能会发现能匹配上多条路由条目.此时路由器将根据最长匹配原则进行数据的转发.路由器会进行匹配最深的,也就是说可以匹配的掩码长度最长的一条路由进行转发.