路由器是一種具有多個輸入埠和多個輸出埠的專用計算機,其任務是轉發分組。從路由器某個輸入埠收到的分組,按照分組要去的目的地(即目的網路),把該分組從路由器的某個合適的輸出埠轉發給下一跳路由器。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。路由器的轉發分組正是網路層的主要工作。
整個的路由器結構可劃分為兩大部分:路由選擇部分和分組轉發部分。
路由選擇部分也叫做控制部分,其核心構件是路由選擇處理機。 路由選擇處理機的任務是根據所選定的路由選擇協議構造出路由表,同時經常或定期地和相鄰路由器交換路由信息而不斷地更新和維護路由表。 分組轉發部分由三部分組成:交換結構、一組輸入埠和一組輸出埠(請注意:這里的埠就是硬體介面)。
交換結構(switching fabric)又稱為交換組織 ,交換結構是路由器的關鍵構件,它的作用就是根據轉發表(forwarding table)對分組進行處理,將某個輸入埠進入的分組從一個合適的輸出埠轉發出去,交換結構本身就是一種網路,但這種網路完全包含在路由器之中,因此交換結構可看成是「在路由器中的網路」。實現這樣的交換有多種方法,以下這三種方法都是將輸入埠 I1收到的分組轉發到輸出埠O2。
圖4-45(a)的示意圖表示 分組通過存儲器進行交換 。目的地址的查找和分組在存儲器中的緩存都是在輸入埠中進行的。若存儲器的帶寬(讀或寫)為每秒M個分組,那麼路由器的交換速率(即分組從輸入埠傳送到輸出埠的速率)一定小於M2。這是因為存儲器對分組的讀和寫需要花費的時間是同一個數量級。
圖4-45(b)是 通過匯流排進行交換 的示意圖。採用這種方式時,數據報從輸入埠通過共享的匯流排直接傳送到合適的輸出埠,而不需要路由選擇處理機的干預。但是,由於匯流排是共享的,因此在同一時間只能有一個分組在匯流排上傳送。當分組到達輸入埠時若發現匯流排忙(因為匯流排正在傳送另一個分組),則被阻塞而不能通過交換結構,並在輸入埠排隊等待。因為每一個要轉發的分組都要通過這一條匯流排,因此路由器的轉發帶寬就受匯流排速率的限制。現代的技術已經可以將匯流排的帶寬提高到每秒吉比特的速率,因此許多的路由器產品都採用這種通過匯流排的交換方式。
圖4-45(c)是 通過縱橫交換結構(crossbar switch fabric)進行交換 。這種交換機構常稱為互連網路(interconnection network),它有2N條匯流排,可以使N個輸入埠和N個輸出埠相連接,這取決於相應的交叉結點是使水平匯流排和垂直匯流排接通還是斷開。當輸入埠收到一個分組時,就將它發送到與該輸入埠相連的水平匯流排上。若通向所要轉發的輸出埠的垂直匯流排是空閑的,則在這個結點將垂直匯流排與水平匯流排接通,然後將該分組轉發到這個輸出埠。但若該垂直匯流排已被佔用(有另一個分組正在轉發到同一個輸出埠),則後到達的分組就被阻塞,必須在輸入埠排隊。
在圖4-42中,路由器的輸入和輸出埠裡面都各有三個方框,用方框中的1,2和3分別代表物理層、數據鏈路層和網路層的處理模塊。物理層進行比特的接收。數據鏈路層則按照鏈路層協議接收傳送分組的核。在把航的首部和尾部去後,分組就被送入網路層的處理模塊。若接收到的分組是路由器之間交換路由信總的分組(如RIP或OSPF分組等),則把這種分組送交路由器的路由選擇部分中的路由選擇處理機。若接收到的是數據分組,則按照分組首部中的目的地址查找轉發表,根據得出的結果,分組就經過交換結構到達合適的輸出埠。 一個路由器的輸入埠和輸出埠就做在路由器的線路介面卡上。
輸入埠 中的查找和轉發功能在路由器的交換功能中是最重要的。為了使交換功能分散化,往往把復制的轉發表放在每一個輸入埠中(如圖4-42中的虛線箭頭所示)。路由遠擇處理機負責對各轉發表的副本進行更新。這些副本常稱為「影子副本」(shadow ),分散化交換可以避免在路由器中的某一點上出現瓶頸。
「但在具體的實現中還是會遇到不少困難。問題就在於路由器必須以很高的速率轉發分組。最理想的情況是 輸入埠的處理速率能夠跟上線路把分組傳送到路由器的速率。這種速率稱為線速 (line speed 或 wirc peed)。可以粗略地估算一下。設線路是0C-48鏈路,即2.5 Gbit/s。若分組長度為256位元組,那麼線速就應當達到每秒能夠處理100萬以上的分組。現在常用Mpps(百萬分組每秒)為單位來說明一個路由器對收到的分組的處理速率有多高。」
當一個分組正在查找轉發表時,後面又緊跟著從這個輸入埠收到另一個分組。這個後到的分組就必須在隊列中排隊等待,因而產生了一定的時延。
輸出埠 從交換結構接收分組,然後把它們發送到路由器外面的線路上。在網路層的處理模塊中設有一個緩沖區,實際上它就是一個隊列。當交換結構傳送過來的分組的速率超過輸出鏈路的發送速率時,來不及發送的分組就必須暫時存放在這個隊列中。數據鏈路層處理模塊把分組加上鏈路層的首部和尾部,交給物理層後發送到外部線路。
從以上可以看出,分組在路由器的輸入埠和輸出埠都可能會在隊列中排隊等候處理。若分組處理的速率趕不上分組進入隊列的速率,則隊列的存儲空間最終必定減少到零,這就使後面再進入隊列的分組由於沒有存儲空間而只能被丟棄。分組丟失就是發生在路由器中的輸入或輸出隊列產生溢出的時候。當然,設備或線路出故障也可能使分組丟失。
「轉發」和「路由選擇」的區別 :在互聯網中, 「轉發」 就是路由器根據轉發表把收到的IP數據報從路由器合適的埠轉發出去。「轉發」僅僅涉及到一個路由器。但 「路由選擇」 則涉及到很多路由器,路由表則是許多路由器協同工作的結果。這些路由器按照復雜的路由演算法,得出整個網銘的拓撲變化情況,因而能夠動態地改變所選擇的路由,並由此構造出整個的路由表,路由表一般僅包含從目的網路到下一跳(用P地址表示)的映射,而轉發表是從路由表得出的。轉發表必須包含完成轉發功能所必需的信息。這就是說,在轉發表的每一行必須包含從要到達的目的網路到輸出埠和某些MAC地址信息(如下跳的乙太網地址)的映射。將轉發表和路由表用不同的數據結構實現會帶來一些好處,這是因為在轉發分組時,轉發表的結構應當使查找過程最優化,但路由表則需要對網路拓撲變化的計算最優化。路由表總是用軟體實現的,但轉發表則甚至可用特殊的硬體來實現。請讀者注意,在討論路由選擇的原理時, 往往不去區分轉發表和路由表的區別,而可以籠統地都使用路由表這一名詞。
2. 如果想快速檢測自己的電腦是否連上了網際網路,可以使用什麼命令進行
Netstat命令。Netstat是控制台命令,是一個監控TCP/IP網路的非常有用的工具,它可以顯示路由表、實際的網路連接以及每一個網路介面設備的狀態信息。Netstat用於顯示與IP、TCP、UDP和ICMP協議相關的統計數據,一般用於檢驗本機各埠的網路連接情況。
(2)計算機網路怎麼觀察路由表擴展閱讀:
如果計算機有時候接收到的數據包導致出錯數據或故障,你不必感到奇怪,TCP/IP可以容許這些類型的錯誤,並能夠自動重發數據包。
但如果累計的出錯情況數目佔到所接收的IP數據報相當大的百分比,或者它的數目正迅速增加,那麼就應該使用Netstat查一查為什麼會出現這些情況了。
netstat命令的功能是顯示網路連接、路由表和網路介面信息,可以讓用戶得知有哪些網路連接正在運作。 使用時如果不帶參數,netstat顯示活動的 TCP 連接。
3. 如何在CMD里查路由IP
在CMD里,查看路由用route print 命令,可以加參數/4,只查看IPV4的路由。
查看只是查看IP地址,用ipconfig 命令,可以加參數/all,查看所有IP信息。
路由(routing)是指分組從源到目的地時,決定端到端路徑的網路范圍的進程
。路由工作在OSI參考模型第三層——網路層的數據包轉發設備。路由器通過轉發數據包來實現網路互連。路由器通常連接兩個或多個由IP子網或點到點協議標識的邏輯埠,至少擁有1個物理埠。路由器根據收到數據包中的網路層地址以及路由器內部維護的路由表決定輸出埠以及下一跳地址,並且重寫鏈路層數據包頭實現轉發數據包。路由器通過動態維護路由表來反映當前的網路拓撲,並通過網路上其他路由器交換路由和鏈路信息來維護路由表。
網路之間互連的協議(IP)是Internet Protocol的外語縮寫,中文縮寫為「網協」.是為計算機網路相互連接進行通信而設計的協議。在網際網路中,它是能使連接到網上的所有計算機網路實現相互通信的一套規則,規定了計算機在網際網路上進行通信時應當遵守的規則。任何廠家生產的計算機系統,只要遵守IP協議就可以與網際網路互連互通。IP地址具有唯一性,根據用戶性質的不同,可以分為5類。另外,IP還有進入防護,知識產權,指針寄存器等含義。
4. 簡述計算機區域網中路由器的主要功能
路由器主要有以下幾種功能:
1、網路互連,路由器支持各種區域網和廣域網介面,主要用於互連區域網和廣域網,實現不同網路互相通信;
2、數據處理,提供包括分組過濾、分組轉發優先順序、復用、加密、壓縮和防火牆等功能
3、網路管理,路由器提供包括配置管理性能管理、容錯管理和流量控制等功能。
(4)計算機網路怎麼觀察路由表擴展閱讀:
為了完成路由的工作,在路由器中保存著各種傳輸路徑的茄世灶相關數據一一路由表,供路由選擇時使用。路由表中保存著子網的標志信息、網上路由器的個數和下一個路由器的名字等內容。
路由表可以是由系統管理員固定設置好的,也可以由系統動態修改,可返鉛以由路由器自動調整,也可以由主機控制。在路由器中涉及到兩個有關地址顫扮的名字概念,那就是:靜態路由表和動態路由表。
由系統管理員事先設置好固定的路由表稱之為靜態路由表,一般是在系統安裝時就根據網路的配置情況預先設定的,它不會隨未來網路結構的改變而改變。
路由表是路由器根據網路系統的運行情況而自動調整的路由表。路由器根據路由選擇協議 Routing Protocol)提供的功能,自動學習和記憶網路運行情況,在需要時自動計算數據傳輸的最佳路徑。