路由器结构

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• 路由器整体结构
  • 路由转发
  • 输入端口
  • 输出端口
  • 交换结构

路由器整体结构

路由转发

路由表：从目的IP和对应下一跳IP的映射关系

转发表：转发表是从路由表得出，包含转发需要的必须信息，比如MAC地址（ARP协议：ip to mac）。

影子副本（shadow copy）：转发表都会在每一个输入端口放一个copy。直接在输入端口进行使用，避免了路由表的单点集中式处理的瓶颈。

输入端口

物理层收到比特；数据链路层按照链路层协议接收传输分组的帧，把帧的首部和尾部剥去；分组进入网络层，网络层按照分组首部的地址（IP地址）查找转发表，得到输出端口，最终数据通过交换结构到达到最终的输出端口。

当交换结构正在被使用的时候，则数据会被暂时阻塞，在输入端口进行排队。如果排队过多，则会导致路由器内存耗尽，出现丢包。

输出端口

输出端口从交换结构接收分组，然后通过网络层，链路层以及物理层最终把数据交给输出线路。如果交换结构的发送速度大于输出链路的发送速度，数据会在输出链路进行缓存排队，最终如果排队过多，也会导致路由器缓存耗尽，出现丢包。

交换结构

交换结构把分组从一个输入端口转移到某个合适的端口，主要有三种方法：

1. 经过内存（存储器）交换
2. 经过总线进行交换
3. 经过互联网络进行交换

经过内存（存储器）交换

输入输出端口的功能类似于操作系统的IO设备，当分组到达接收端口后，该端口会以中断的方式向路由选择处理器发出信号，下一步，分组会被复制到路由器的内存，然后继续装备找到输出端口，并将分组最终复制到输出端口，一次同时只能转发一个分组，即使是发往不同端口的分组，因为最终要经过一个共享的系统总线，一次仅能执行一个内存的读写

经过总线进行交换

输入输出端口通过共享的总线直接传输，无需路由选择处理器的干预，一次只有一个分组能够跨越总线，同时到达需要等待。

经过互联网络进行交换

为了克服单一、共享式总线带宽的限制，使用更为复杂的互联网络，有2N条总线，可以使得N个输入端口和N个输出端口相互连接。