路由器是什么？（路由器是个什么玩意？）

　　路由器是什么？（路由器是个什么玩意？）
　　路由器（英语：Router，又称路径器）是一种电讯网络设备，提供路由与转送两种重要机制，可以决定数据包从来源端到目的端所经过的路由路径（host到host之间的传输路径），这个过程称为路由；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），这称为转送。路由工作在OSI模型的第三层即网络层，例如网际协议（IP）。路由器的结构
　　路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机，其任务是转发分组。也就是说，将路由器某个输入端口收到的分组，按照分组要去的目的地（即目的网络），把该分组从路由器的某个合适的输出端口转发给下一跳的路由器。
　　下一跳的路由器也按照这种方法处理分组，直到该分组到达终点为止。
　　由上图可以看出，整个路由器的结构可划分为2个部分：
　　路由选择部分
　　分组转发部分路由选择部分
　　路由选择部分也叫做控制部分，其核心构建是路由选择处理机。
　　路由选择处理机
　　路由选择处理机的主要任务是根据所选定的路由选择协议（RIPOSPF），构造、更新、维护路由表。关于怎样根据路由选择协议构造和更新路由表，我们将在后面讨论。分组转发部分
　　分组转发部分分为：
　　交换结构
　　输入端口
　　输出端口
　　交换结构
　　交换结构（switchingfabric）：
　　SwitchedFabricorswitchingfabricisanetworktopologyinwhichnetworknodesinterconnectviaoneormorenetworkswitches（particularlycrossbarswitches）。Becauseaswitchedfabricnetworkspreadsnetworktrafficacrossmultiplephysicallinks，ityieldshighertotalthroughputthanbroadcastnetworks，suchastheearly10BASE5versionofEthernet，ormostwirelessnetworkssuchasWiFi。
　　交换结构又称为交换组织，它的作用就是根据转发表（forwardingtable）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。
　　实现这样的交换有多种方法，下图给出了三种常见的交换方法。
　　通过存储器
　　通过总线
　　通过互连网络
　　这三种方法都是将输出端口I1收到的分组转发到输出端口O2。
　　通过存储器
　　上图中（a）的示意图表示分组通过存储器进行交换。
　　与早期路由器的区别就是，目的地址的查找与分组在存储器中的缓存都是在输入端口中进行的。
　　通过总线
　　上图中（b）的示意图表示分组通过总线进行交换。
　　采用这种方式时，数据报从输入端口通过共享的总线直接传送到合适的输出端口，而不需要路由选择处理机的干预。但是，由于总线是共享的，因此在同一时间只能有一个分组在总线上传送。当分组到达输入端口时若发现总线忙，则被阻塞而不能通过交换结构，并在输入端口排队等待。因为每一个要转发的分组都要通过每一条总线，因此路由器的转发带宽就受总线效率的限制。
　　通过互连网络
　　上图中（c）的示意图表示分组通过纵横交换结构进行交换。这种交换结构常称为互连网络。
　　它有2N条总线，可以使N个输入端口和N个输出端口相连接，这取决于相应的交叉节点是使水平总线和垂直总线接通还是断开。
　　当输入端口收到一个分组时，就将它发送到与该输入端口相连的水平总线上。若通向所要转发的输出端口的垂直总线是空闲的，则在这个结点将垂直总线与水平总线接通，然后将该分组转发到这个输出端口。但若该垂直总线已被占用，则后到达的分组就被阻塞，必须在输入端口排队。
　　转发和路由选择的区别
　　转发（forwarding）（只涉及一个路由器）就是路由器根据转发表将用户的IP数据报从合适的端口转发出去。
　　路由选择（routing）（涉及整个网络的很多路由器）则是按照分布式算法，根据从各相邻路由器得到的关于网络拓扑的变化情况，动态地改变所选择的路由。
　　路由表（目的网络N，距离d，下一跳地址A）和转发表（下一跳地址X，对应物理地址HA）的项目内容和完成的功能也不相同。路由表是根据路由选择算法得出的。而转发表是从路由表得出的。
　　对路由交换信息分组（如RIPOSPF分组，由路由选择处理机来处理）和数据分组（由交换结构来处理）也是采取不同的处理方式。
　　在讨论路由选择的原理时，往往不去区分转发表和路由表的区别。
　　输入端口和输出端口
　　在上图中，路由器的输入和输出端口里面都各有三个方框，用方框中的1，2和3分别表示物理层，数据链路层和网络层的处理模块。
　　物理层
　　物理层进行比特的接收。
　　数据链路层
　　数据链路层按照链路层协议接收传送分组的帧。在把帧的首部和尾部都剥去后，分组就被送入网络层进行处理。
　　网络层
　　若接收到的分组是路由器之间交换路由信息的分组（如RIP或OSPF分组等），则把这种分组送交到路由器的路由选择部分中的路由选择处理机。
　　若接收到的是数据分组，则按照分组首部中的目的地址查找转发表，根据得出的结果，分组就经过交换结构到达合适的输出端口。
　　输入端口对线路上收到分组的处理
　　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进行排队等待处理。当一个分组正在查找转发表，后面又跟着从这个输入端口收到的另一个分组，这个后到的分组就必须在队列中等待，这会产生一定的时延。
　　输出端口对线路上收到分组的处理
　　当交换结构传送过来的分组先进行缓存。在网络层的处理模块中设有一个缓冲区，实际上它就是一个队列。当交换结构传送过来的分组的速率超过输出链路的发送速率时，来不及发送的分组就必须暂时存放在这个队列中。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。
　　分组丢弃
　　若路由器处理分组的速率赶不上分组进入队列的速率，则队列的存储空间最终必定减少到零，这就使后面再进入队列的分组由于没有存储空间而只能被丢弃。
　　路由器中的输入或输出队列产生溢出是造成分组丢失的重要原因。