路由器功能及构成——网络层

时间:2024-04-04 17:26:43

一、路由器主要功能

  1. 运行路由算法以得到转发表
  2. 根据转发表对IP分组进行转发
  3. 提供多种网络类型接口,完成不同网络的互联

二、路由器体系结构

路由器功能及构成——网络层

路由器一般由以下部分组成

(1)输入端口
(2)交换结构
(3)输出端口
(4)路由选路处理器

1、输入端口处理和基于目的的转发

数据链路层剥去帧首部和尾部后,将分组送到网络层的队列中排队等待处理。这会产生一定的时延。
路由器功能及构成——网络层

执行操作:
(1)通过最长前缀匹配规则在转发表中查找连接出口
(2)必须出现物理层和链路层处理
(3)必须检查分组的版本号、检验和、寿命字段,并重写后两个字段
(4)必须更新用于网络管理的计数器(如收到的IP数据报的数目)

2、交换结构

交换结构是位于一台路由器的核心部位,因为正是通过这种交换结构,分组才能实际的从一个输入端口交换(即转发)到一个输出端口中。
路由器功能及构成——网络层
(1)经内存交换
第一代路由器:

  1. 具有交换功能的传统计算机,在CPU的直接控制下
  2. 分组拷贝到系统的内存
  3. 速率受内存带宽限制(每数据报跨越两次总线)

(2)经总线交换

  1. 数据报从输入端口到输出端口内存经一个共享的总线(总线芯片),总线速度快于内存读取速度
  2. 总线竞争:任何时刻,总线仅能连通1个输入和1个输出,数据转发速率受总线带宽限制
  3. 1 Gbps总线, Cisco 1900: 用于接入和企业(非区域或主干)路由器的充足速率

(3)经互联网络交换(纵横式)

  1. 克服了总线带宽限制
    Crossbar一般同时满足多个输入和输出连通
  2. 一般是路由交换机
    Cisco 12000: 通过互联网络交换提供60Gbps

3、输出端口处理

当交换结构传送过来的分组先进行缓存。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。
路由器功能及构成——网络层

4、路由选择处理器

  1. 在传统路由器中:执行路由选择协议,维护路由选择表与关联链路状态信息,并为改路由器计算转发表。
  2. 在SDN路由器中:路由选择处理器负责与远程控制器通信,目的是接收远程控制器计算的转发表项,并在该路由器输入输出端口安装这些表项。