J基础篇_第4章路由器硬件结构及工作原理cll
路由器及其工作原理精品课件
1.1.1.1 R2 R1
10.10.10.1 R4
PC机: 10.1.1.1
1.1.1.1 R2 R1
10.10.10.1 R4
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R3 R5 R3
R5
服务器2: 30.2.2.2
R6
服务器1: 20.2.2.2
服务器2: 30.2.2.2
R6
服务器1: 20.2.2.2
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操作演示：路由器的工作过程
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IP路由表中至少包含以下两项内容：
目的网络地址 到达目的地路径上的“下一个”路由器的接口IP地址或送出接口
路由器下一站选路的基本思想：
路由表仅指定到达目的网络的下一步，而不是到达目的网络的完 整路径。
思考题
1. 路由表中为什么不是目的主机地址，而是目的主机所在的网络 地址？
√① 下一跳
② 源地址
√③ 目的网络地址
④ 最后一跳 ⑤ 默认网关
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3. 下面哪两个对于路由器转发数据包的描述是正确的？
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路由器：
在传送数据的计算机网络中，路由器就相当 于邮局； 路由器是一种网络互联设备，能将数据从一 个网络转发至另一个网络； 数据在从源到达目的地的过程中，需要解决 两个问题：
选路 转发
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PC机访问web服务器：
RA
A公司网络
某银行网络
走哪一条路呢?
Web服务器
B公司网络
PC
清华大学网络
我校网络
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二、路由器的工作原理
路由器的工作原理
路由器的工作原理路由器是一种网络设备，用于在计算机网络中传输数据包。
它可以将数据包从一个网络发送到另一个网络，实现网络之间的连接和通信。
路由器使用路由表来确定数据包的最佳路径，并根据目标地址将数据包转发到正确的目的地。
一、数据包的传输过程当计算机发送数据包时，数据包首先被发送到本地网络的路由器。
路由器根据目标地址查找路由表，确定数据包的下一跳。
如果目标地址在本地网络内，路由器将数据包直接发送给目标设备。
如果目标地址不在本地网络内，路由器将数据包转发到下一个跳点，直到数据包到达目标网络。
二、路由表的作用路由表是路由器中的关键组成部份，它记录了网络中各个目标地址的最佳路径。
路由表中的每一条目录包含目标地址和下一跳的信息。
当路由器收到一个数据包时，它会根据目标地址在路由表中查找相应的条目，并将数据包转发到下一跳。
路由表的更新是路由器工作的重要部份。
路由器会定期与其他路由器交换路由信息，更新路由表中的条目。
这样，当网络拓扑发生变化时，路由器能够及时调整路由表，确保数据包能够按照最佳路径传输。
三、路由器的转发过程路由器在接收到一个数据包后，会进行一系列的处理和决策，以确定数据包的下一跳。
以下是路由器的转发过程：1. 数据包的解封装：路由器首先会解封装数据包，提取出数据包的头部信息。
2. 目标地址的查找：路由器根据数据包的目标地址在路由表中查找相应的条目。
3. 下一跳的确定：根据路由表中的条目，路由器确定数据包的下一跳，即下一个要发送数据包的路由器或者目标设备。
4. 转发数据包：路由器将数据包发送到下一跳。
这个过程通常涉及数据包的封装和转发。
5. 路由表的更新：如果路由器发现路由表中的条目已过期或者不可达，它会更新路由表，以确保数据包能够按照最佳路径传输。
四、路由器的工作模式路由器可以工作在不同的模式下，常见的有静态路由和动态路由。
1. 静态路由：静态路由是手动配置的路由方式。
管理员需要手动指定每一个目标网络的下一跳地址，以及相应的网络接口。
路由器的工作原理和功能
路由器的工作原理和功能路由器的工作原理和功能路由器是计算机网络中一种常见的网络设备，用于将数据包在不同的网络之间进行转发。
本文将详细介绍路由器的工作原理和功能。
一、路由器的基本原理路由器的基本原理是根据网络中的目标地质来选择最佳的路径将数据包转发到目标网络。
它通过路由表来决定数据包的下一跳，并且使用数据链路层的协议将数据包传递到目标网络。
⒈数据包的传输当一个数据包到达路由器时，路由器首先会检查数据包的目标地质。
它会查找路由表，找到与目标地质匹配的路由条目，并选择最佳的路径将数据包转发到下一个网络节点。
⒉路由表的构建路由器的路由表是根据网络拓扑和路由协议来构建的。
路由协议可以是静态路由协议，管理员手动配置路由信息。
也可以是动态路由协议，路由器通过交换路由信息与其他路由器交互，自动学习网络的拓扑结构。
⒊数据包的转发路由器根据路由表选择合适的接口将数据包转发到下一个网络节点。
它会使用数据链路层的协议（如以太网协议）将数据包通过物理链路发送到目标网络。
二、路由器的主要功能⒈路由功能路由器的主要功能是根据网络地质将数据包从源网络转发到目标网络。
它通过查找路由表找到适当的路径，并使用路由协议动态更新路由表，以实现数据包的转发。
⒉分段和重组功能路由器可以将较大的数据包分割成较小的分段，并在传输过程中将这些分段重新组装为完整的数据包。
这种功能有助于提高网络的传输效率，并防止因数据包太大而造成的传输延迟。
⒊过滤和转发功能路由器可以根据配置的访问控制列表（ACL）过滤数据包，限制特定的流量通过路由器。
它可以根据规则对数据包进行检查，并决定是否将其转发到目标网络。
⒋网络地质转换功能路由器还可以实现网络地质转换（NAT）功能。
NAT可以将内部网络（私有网络）中的IP地质转换为公共网络（因特网）上的IP 地质，以实现内部网络与外部网络的通信。
附件：本文档未涉及附件。
法律名词及注释：⒈路由表：路由器中存储的用于决定数据包转发路径的表格，包含目标网络地质和出接口的对应关系。
路由器基础原理和配置
1.1.1.2/24
• 路由表条目旳基本规则：
• 假如有数据包要往XXX地址（网段）去， • 将它转发给下一种路由器（地址XXX）。 • 或者从本路由器旳XXX接口直接发出去。
• 接口种类：
路由器能够支持旳接口类型。
• 接口密度：
路由器对每种接口支 持旳最大数量。
• CPU：
路由器旳心脏，很大程度 上决定了路由器性能。
• 内存：
分为FLASH、RAM等，存 储路由器信息和程序。
路由器性能参数阐明
Router
• 吞吐量（包转发率）： • 路由设备最主要旳性能指标，用单位时间内转发IP数 据包旳数量来衡量（PPS）
配置路由器。
路由器旳分类（3）
高性能，高可 靠性
宽带环境专用， 经济性
多业务支持，
高扩展性
• 按合用旳网络环境分类：
• 按合用旳网络环境可分为电信级路由器、企业级路由器和 家用路由器。
电信级旳要求
你得电问信接级像口设这板备么啥，设首都计先有制就，造得种旳整类机产一箱品样式目不旳录少，价一，低水国不内 了吧儿，旳国模那外块你旳化旳，设先计开问，放问就私像一有这种旳槽么，位设目上计前扣旳过板设还时备得旳，， 那可一靠种将拼性来一怎流种样行，？每旳应个，该板一能子种够都不取满少一足。种五总很个之牛九逼啊旳旳，要 求始我其吧计告他名音不全轮？算诉旳字字清都式P还顾别，母楚是旳五旳你高O特客闲还，这竖，S个！吧几、齐有板得就些插上九，种E全啥子是是板板面？目数th英设子，抽， 需 大e那 旳 量文 计 旳 机 风rT求 ，n是 价 级1简人名框，e都 说Et从 格 ，称员字上下、1给 不到小 一 不，不和下面A整 定4T不是扣都吹数 开 论0个 还MG行十接得风点 始 是大 得啥P也天位加，背 就 短O板 加都得半置风也S面 是 名子 个一有搞月。扇只三 比 单成还板，有加，，样位 业 还拼分子涡竖速你速不开 界 是卡还率少。 战略插合旳才才作干干伙处满伴理足，机旳都房过一送来种风。价要求，，还满没足有散折热扣要。 你网得络求拉了旳。风…当了解，…然，运不能一营在有看商乎液就旳 多氢 是心 掏液倍理 点氮专， 钱冷业却旳能 买旳那掏 个那种旳 好自。起 设然钱 备就建 。更个
路由器的工作原理
路由器的工作原理综述：路由器：连接英特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号的设备。
路由器英文名Router，路由器是互联网络的枢纽、"交通警察"。
目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已经成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。
路由器的概念及介绍路由器通常用于节点众多的大型网络环境，它处于ISO/OSI模型的网络层。
与交换机和网桥相比，在实现骨干网的互联方面，路由器、特别是高端路由器有着明显的优势。
路由器高度的智能化，对各种路由协议、网络协议和网络接口的广泛支持，还有其独具的安全性和访问控制等功能和特点是网桥和交换机等其他互联设备所不具备的。
路由器的中低端产品可以用于连接骨干网设备和小规模端点的接入，高端产品可以用于骨干网之间的互联以及骨干网与互联网的连接。
特别是对于骨干网的互联和骨干网与互联网的互联互通，不但技术复杂，涉及通信协议、路由协议和众多接口，信息传输速度要求高，而且对网络安全性的要求也比其他场合高得多。
因此采用高端路由器作为互联设备，有着其他互联设备不可比拟的优势。
路由器基本功能介绍路由器有两大典型功能，即数据通道功能和控制功能。
数据通道功能包括转发决定、转发以及输出数据链路调度等，一般由硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。
1）传统上，路由器工作于所谓网络7层协议模型中的第3层，其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包，根据其中所含的目的地址，决定转发到哪个目的地，可能是路由器也可能就是最终目的点，并决定从哪个网络接口转发出去。
这是路由器的最基本功能——数据包转发功能。
2）为了维护和使用路由器，路由器还需要有配置或者说控制功能。
控制功能是由一系列规则所提供的，举例来说，可能是优先权、拒绝访问或提供记账数据。
路由器的工作原理
路由器的工作原理一、概述路由器是计算机网络中的一种关键设备，用于在不同的网络之间传输数据包。
它通过将数据包从源地址转发到目标地址，实现网络之间的通信。
本文将详细介绍路由器的工作原理，包括数据包的转发过程、路由表的构建和更新、路由选择算法以及路由器的性能优化等方面。
二、数据包的转发过程1. 数据包的接收：路由器通过网卡接收来自不同网络的数据包。
2. 数据包的解析：路由器解析数据包的首部，获取源地址和目标地址等信息。
3. 路由表的查询：路由器根据目标地址查询路由表，找到合适的出口接口。
4. 数据包的转发：路由器将数据包发送到合适的出口接口，进入下一个网络。
三、路由表的构建和更新1. 路由表的构建：路由表是路由器用来决策数据包转发的重要依据，它记录了目标地址与出口接口之间的对应关系。
路由表可以手动配置，也可以通过路由协议自动学习。
2. 路由表的更新：路由表需要及时更新，以适应网络拓扑的变化。
路由器可以通过周期性的路由更新消息、链路状态变化通知等方式更新路由表。
四、路由选择算法1. 距离矢量算法：路由器根据到达目标地址的距离来选择最佳路径。
常见的距离矢量算法有RIP（Routing Information Protocol）和IGRP（Interior Gateway Routing Protocol）等。
2. 链路状态算法：路由器根据网络拓扑的状态来选择最佳路径。
常见的链路状态算法有OSPF（Open Shortest Path First）和IS-IS（Intermediate System to Intermediate System）等。
五、路由器的性能优化1. 数据包转发速度：路由器需要具备高速的数据包处理能力，以确保网络的传输效率。
可以通过硬件加速、并行处理等技术来提升路由器的转发速度。
2. 路由表的优化：路由表的大小和查询速度对路由器的性能有重要影响。
可以通过路由聚合、路由过滤等方式来优化路由表。
路由器原理 路由器的工作原理详细说明
路由器原理路由器的工作原理详细说明路由器原理：路由器的工作原理详细说明一、引言路由器是计算机网络中的重要设备，它负责在网络中传输数据包，并根据一定的算法将数据包从源地址传输到目的地址。
本文将详细介绍路由器的工作原理，包括路由器的基本功能、数据包转发过程、路由选择算法等。
二、路由器的基本功能1. 数据包接收与解封装：路由器通过物理接口接收到来自网络的数据包，并对数据包进行解封装，提取出数据包的首部信息和有效载荷。
2. 路由选择：路由器根据数据包的目的地址，使用路由选择算法决定数据包的下一跳路径。
路由选择算法可以根据不同的策略来选择最佳的路径，例如最短路径优先、带宽优先等。
3. 数据包转发：路由器根据路由选择算法选择的下一跳路径，将数据包转发到相应的输出接口，进而传输到下一个路由器或者目的主机。
4. 路由表维护：路由器需要维护一张路由表，记录网络中各个目的地址与相应的下一跳路径之间的映射关系。
路由表的更新可以通过路由协议自动完成，也可以手动配置。
三、数据包转发过程1. 数据包到达路由器：当数据包到达路由器时，路由器的接口会接收到数据包，并将其送入输入缓冲区。
2. 数据包解封装：路由器从输入缓冲区中读取数据包，并对其进行解封装，提取出数据包的首部信息。
3. 目的地址匹配：路由器将数据包的目的地址与路由表中的目的地址进行匹配，找到与之对应的下一跳路径。
4. 下一跳路径选择：根据路由选择算法，路由器选择最佳的下一跳路径，并将数据包转发到相应的输出接口。
5. 数据包转发：路由器将数据包转发到输出接口，并发送到下一个路由器或者目的主机。
四、路由选择算法1. 最短路径优先（SPF）算法：该算法根据路由器之间的链路成本来选择最短路径。
常用的最短路径优先算法有Dijkstra算法和Bellman-Ford算法。
2. 带宽优先算法：该算法根据链路的带宽来选择路径，优先选择带宽较大的路径，以提高数据传输速度。
3. 负载均衡算法：该算法根据路由器的负载情况来选择路径，将数据包均匀地分布到各个路径上，以提高网络的整体性能。
路由器原理 路由器的工作原理详细说明
路由器原理路由器的工作原理详细说明引言概述：路由器是网络中的重要设备，用于在不同网络之间进行数据传输和路由选择。
了解路由器的工作原理对于网络管理和优化至关重要。
本文将详细介绍路由器的工作原理，匡助读者更好地理解和应用路由器设备。
一、路由器的基本功能1.1 数据转发：路由器负责将数据包从源主机传输到目的主机。
1.2 路由选择：路由器根据网络拓扑和路由表选择最佳路径来传输数据。
1.3 数据包过滤：路由器可以根据设定的规则对数据包进行过滤和检查，提高网络安全性。
二、路由器的工作原理2.1 数据包处理：当路由器接收到数据包时，首先会检查目的IP地址，然后根据路由表确定下一跳的路径。
2.2 路由表更新：路由器会根据网络拓扑和动态路由协议更新路由表，确保数据包能够按最佳路径传输。
2.3 数据包转发：路由器会根据目的IP地址和路由表信息将数据包发送到下一跳路由器或者目的主机。
三、路由器的路由选择算法3.1 距离矢量算法：路由器通过比较到达目的地的距离来选择最佳路径。
3.2 链路状态算法：路由器通过采集网络拓扑信息和链路状态来选择最佳路径。
3.3 路由表更新：路由器会周期性地更新路由表，以适应网络拓扑的变化。
四、路由器的网络层协议支持4.1 IP协议：路由器支持IP协议，用于在网络层传输数据包。
4.2 ICMP协议：路由器支持ICMP协议，用于网络诊断和错误报告。
4.3 ARP协议：路由器支持ARP协议，用于解析IP地址和MAC地址的映射关系。
五、路由器的性能优化5.1 负载均衡：路由器可以通过负载均衡算法来平衡流量，提高网络性能。
5.2 缓存优化：路由器可以通过缓存技术来加速数据包的转发和处理。
5.3 安全加固：路由器需要及时更新固件和配置安全策略，保护网络免受攻击。
结论：路由器作为网络设备的核心之一，承担着数据传输和路由选择的重要任务。
了解路由器的工作原理对于网络管理员和工程师至关重要，可以匡助他们更好地管理和优化网络。
路由器基础介绍ppt课件
RIP协议原理及配置实例
• RIP使用Bellman-Ford算法计算最佳路径，并依据跳数作 为路径度量。
RIP协议原理及配置实例
01
RIP配置实例
02
03
04
在路由器上启用RIP进程，并 指定使用的版本号（RIPv1或
RIPv2）。
配置文件恢复
在路由器出现故障时，通过备份文件恢复配 置
配置文件备份
定期备份配置文件到TFTP服务器或本地PC
配置文件编辑
使用文本编辑器编辑配置文件，实现批量配 置更改
04
路由协议原理及配置实例
静态路由原理及配置方法
静态路由原理
01
路由器根据配置的静态路由信息，将数据 包转发到指定的下一跳地址或出口接口。
典型故障排除案例剖析
• 故障排除：重新连接WAN口网线或更换网线；重启光猫或宽带 猫；修改WAN口设置，重新拨号上网；根据系统日志提示信息 进行相应处理。
典型故障排除案例剖析
案例二
WiFi信号弱
故障现象
路由器WiFi信号弱，覆盖范围小或信号不稳定。
故障诊断
检查路由器位置是否合适，避免将路由器放置在角落或靠近金属物品 ；确认路由器天线是否损坏或松动；尝试更换信道以减少干扰。
ACL应用场景
ACL可用于限制网络访问、防止网 络攻击、实现流量整形等场景，提 高网络安全性和性能。
NAT技术实现网络地址转换
NAT技术概述
NAT（Network Address Translation，网络地址转换） 是一种将私有IP地址转换为公网IP地址的技术，使得内部 网络主机可以访问外部网络资源。
路由器的工作原理
路由器的工作原理一、引言路由器是网络通信中不可或者缺的设备，它负责将数据包从一个网络转发到另一个网络。
了解路由器的工作原理对于网络工程师和网络管理员来说至关重要。
本文将详细介绍路由器的工作原理。
二、基本概念1. IP地址：IP地址是网络中惟一标识设备的地址，它由32位或者128位的二进制数字组成。
IPv4地址由四个8位的数字组成，每一个数字用点分隔。
IPv6地址由八个16位的数字组成，每一个数字用冒号分隔。
2. 数据包：数据包是在网络中传输的基本单位，它包含源IP地址、目标IP地址和数据内容等信息。
3. 路由表：路由表是路由器存储的一张表格，记录了路由器的各个接口和相应的目标网络的关系。
路由表中的每一条记录称为路由项，包含目标网络的IP地址和下一跳的IP地址。
三、路由器的工作原理1. 数据包转发当路由器收到一个数据包时，它首先检查数据包的目标IP地址。
路由器会查询自己的路由表，找到与目标IP地址匹配的路由项。
如果找到匹配的路由项，路由器将数据包发送到对应的下一跳IP地址。
如果找不到匹配的路由项，路由器将丢弃该数据包。
2. 路由表更新路由表需要及时更新，以反映网络拓扑的变化。
路由器可以通过两种方式更新路由表：静态路由和动态路由。
- 静态路由：管理员手动配置路由表的路由项。
这种方式适合于小型网络，但在大型网络中不太实用，因为管理员需要手动维护大量的路由项。
- 动态路由：路由器可以通过与其他路由器交换路由信息来动态更新路由表。
常用的动态路由协议有RIP、OSPF和BGP等。
动态路由可以自动适应网络拓扑的变化，提高网络的可靠性和灵便性。
3. 网络地址转换（NAT）网络地址转换是一种常见的路由器功能，它允许多个设备共享一个公共IP地址。
当内部设备发送数据包到外部网络时，路由器会将源IP地址替换为自己的公共IP地址，并在路由表中记录这个映射关系。
当外部网络返回数据包时，路由器会根据映射关系将数据包转发给正确的内部设备。
路由器原理 路由器的工作原理详细说明
路由器原理路由器的工作原理详细说明路由器原理：路由器的工作原理详细说明路由器是一种常见的网络设备，用于将数据包从源地址传输到目标地址。
它在计算机网络中起到了重要的作用。
本文将详细介绍路由器的工作原理，包括数据传输过程、路由表的建立和更新、路由器的分类以及路由器的性能优化等方面。
一、数据传输过程路由器的主要任务是将数据包从源地址传输到目标地址。
数据包是网络中传输的基本单位，它包含了源地址、目标地址和数据内容等信息。
当数据包从源主机发送出来后，它首先会经过源主机的网卡，然后通过网线传输到路由器的入口端口。
在路由器的入口端口，数据包会经过物理层和数据链路层的处理，包括数据的解封装和错误检测等。
接下来，数据包会进入路由器的网络层。
在网络层，路由器会根据数据包的目标地址查找路由表，确定数据包的下一跳路径。
路由表是路由器存储的一张表格，记录了目标地址和下一跳路径之间的对应关系。
路由表的建立和更新是路由器的核心功能之一，后面将会详细介绍。
确定了数据包的下一跳路径后，路由器会将数据包发送到相应的出口端口。
在出口端口，数据包会再次经过物理层和数据链路层的处理，然后通过网线传输到下一个路由器或者目标主机。
整个数据传输过程中，路由器起到了数据包的转发和路由选择的作用。
二、路由表的建立和更新路由表是路由器存储的一张表格，记录了目标地址和下一跳路径之间的对应关系。
路由表的建立和更新是路由器的核心功能之一。
路由表的建立可以通过静态路由和动态路由两种方式实现。
静态路由是由网络管理员手动配置的，它的优点是简单可靠，适合于小型网络。
管理员需要手动输入目标地址和下一跳路径的对应关系，然后将路由表保存到路由器中。
静态路由的缺点是维护难点，当网络拓扑发生变化时，管理员需要手动更新路由表。
动态路由是通过路由协议自动建立和更新的，它的优点是灵便自动，适合于大型网络。
常见的动态路由协议有RIP、OSPF和BGP等。
这些协议通过交换路由信息，自动更新路由表。
路由器原理 路由器的工作原理详细说明
路由器原理路由器的工作原理详细说明路由器原理路由器是一种网络设备，用于在计算机网络中转发数据包。
它通过将网络流量从一个网络接口转发到另一个网络接口，实现不同网络之间的连接和通信。
本文将详细说明路由器的工作原理。
1. 路由表路由器通过使用路由表来确定数据包的下一跳。
路由表是一个包含网络地址和对应下一跳的列表。
当路由器接收到一个数据包时，它会查找路由表，找到与目标地址最匹配的条目，并将数据包发送到相应的下一跳。
2. IP 地址路由器使用 IP 地址来识别和路由数据包。
IP 地址是一个惟一的标识符，用于标记网络中的设备。
路由器根据数据包中的目标 IP 地址来确定数据包的下一跳。
3. 路由器间的通信路由器之间通过路由协议进行通信，以交换路由信息并更新各自的路由表。
常见的路由协议包括 RIP（Routing Information Protocol）、OSPF（Open Shortest Path First）和 BGP（Border Gateway Protocol）等。
这些协议通过交换路由更新消息，使得路由器能够了解到网络拓扑的变化，并相应地更新路由表。
4. 数据包转发当路由器接收到一个数据包时，它会检查数据包的目标 IP 地址，并与路由表进行匹配。
如果找到了合适的路由表条目，路由器将数据包转发到相应的下一跳。
如果找不到匹配的条目，路由器将丢弃该数据包或者将其发送到默认网关。
5. NAT（Network Address Translation）NAT 是一种常见的路由器功能，用于将私有 IP 地址转换为公共 IP 地址。
当数据包从私有网络发送到公共网络时，路由器会将源 IP 地址转换为公共 IP 地址，并在返回数据包时将目标 IP 地址转换回私有 IP 地址。
这样可以有效地利用有限的公共 IP 地址资源。
6. 防火墙功能许多路由器还具有防火墙功能，用于保护网络免受恶意攻击和未经授权的访问。
防火墙可以根据预定义的规则过滤数据包，并阻挠潜在的威胁进入网络。
路由器原理 路由器的工作原理详细说明
路由器原理路由器的工作原理详细说明路由器原理：路由器的工作原理详细说明一、引言路由器是计算机网络中的重要设备，用于在网络中传递数据包。
它的工作原理涉及到数据包的传输、路由选择和转发等方面。
本文将详细介绍路由器的工作原理，包括数据包的传输过程、路由表的建立和更新、路由选择算法以及数据包的转发过程。
二、数据包的传输过程1. 数据包的封装在发送端，数据被分割成小的数据包，并附加上源IP地址和目标IP地址等信息。
然后，数据包被封装成网络层数据报，加上网络层协议头部信息。
2. 数据包的传输经过封装后，数据包通过物理链路传输到路由器。
三、路由表的建立和更新1. 路由表的作用路由表是路由器内部存储的一张表格，记录了不同目标网络的地址和相应的下一跳路由器的信息。
它用于决定数据包的转发路径。
2. 路由表的建立路由表可以通过手动配置或自动学习两种方式建立。
手动配置是管理员手动添加路由信息，而自动学习是通过路由协议（如OSPF、BGP等）动态地学习和更新路由表。
3. 路由表的更新路由表会根据网络拓扑结构的变化进行更新。
当网络中出现链路故障或新的路由器加入网络时，路由表会相应地进行更新。
四、路由选择算法1. 路由选择的目标路由选择算法的目标是找到一条最优路径，使得数据包能够快速、可靠地传输到目标网络。
2. 常见的路由选择算法- 距离矢量算法：每个路由器根据自身到目标网络的距离选择最短路径。
常见的距离矢量算法有RIP（Routing Information Protocol）。
- 链路状态算法：每个路由器收集整个网络的拓扑信息，计算出最短路径。
常见的链路状态算法有OSPF（Open Shortest Path First）。
- 路径向量算法：每个路由器维护到目标网络的路径向量，通过交换路径向量信息来选择最短路径。
常见的路径向量算法有BGP（Border Gateway Protocol）。
五、数据包的转发过程1. 数据包的转发决策路由器根据数据包的目标IP地址查找路由表，确定下一跳路由器。
路由器原理 路由器的工作原理详细说明
路由器原理路由器的工作原理详细说明路由器原理路由器是一种网络设备，它在计算机网络中起到路由数据包的作用。
它能够通过查看目标IP地址来决定数据包的最佳路径，并将其转发到下一个网络节点。
在本文中，我们将详细说明路由器的工作原理。
1. 路由表路由器使用路由表来决定数据包的转发路径。
路由表是一个包含目标网络和下一跳地址的表格。
当路由器接收到一个数据包时，它会查找目标IP地址，并与路由表中的目标网络进行匹配。
一旦找到匹配项，路由器就会将数据包发送到与该目标网络关联的下一跳地址。
2. 路由选择协议路由器使用路由选择协议来学习和更新路由表。
常见的路由选择协议包括RIP （Routing Information Protocol）、OSPF（Open Shortest Path First）和BGP （Border Gateway Protocol）。
这些协议使得路由器能够与其他路由器交换路由信息，并根据网络拓扑和链路状态更新路由表。
3. 数据包转发当路由器接收到一个数据包时，它会进行一系列的操作来决定如何转发该数据包。
首先，路由器会检查数据包的目标IP地址，并与路由表中的目标网络进行匹配。
如果找到匹配项，路由器会将数据包发送到与该目标网络关联的下一跳地址。
如果没有找到匹配项，路由器会将数据包丢弃或发送到默认路由。
4. IP地址转换路由器还可以执行网络地址转换（NAT）功能。
NAT允许多个主机共享一个公共IP地址。
当数据包从私有网络中的主机发送到公共网络时，路由器会将源IP 地址和端口号转换为公共IP地址和端口号。
当数据包返回时，路由器会将目标IP 地址和端口号转换回原始的私有IP地址和端口号。
5. 数据包过滤路由器还可以执行数据包过滤功能。
它可以根据预先设定的规则来阻止或允许特定类型的数据包通过。
例如，路由器可以配置为阻止某些IP地址或端口号的数据包通过，以增强网络的安全性。
6. 路由器的组成路由器通常由以下几个组件组成：- 中央处理器（CPU）：负责处理路由器的控制任务和数据包转发。
路由器工作原理与配置方法
在收到任何一个数据包后，首先将该数据包的第二层信息 去掉(拆包)，查看第三层信息；然后，根据路由表确定数 据包的路由；再检查安全访问表；若被通过，则再进行第 二层信息封装（打包）；最后将该数据包转发。如果在路 由表中查不到对应网络层地址的网络。则路由器向源地址 的站点返回一个信息，并把这个数据包丢掉。
（4）流量控制：路由器不仅具有缓冲区，而且还能控 制收发双方数据流量，使两者更加匹配。
（5）分段和组装：当多个网络通过路由器互联时， 各网络传输的数据分组的大小可能不相同，这就需 要路由器对分组进行分段或组装。即路由器能将接 收的大分组分段并封装成小分组后转发，或将接收 的小分组组装成大分组后转发。如果路由器没有分 段组装功能，那么整个互联网就只能按照所允许的 某个最短分组进行传输，大大降低了其他网络的效 能。
（6）网络管理：路由器是连接多种网络的汇集点， 网间分组都要通过它，在这里对网络中的分组、设 备进行监视和管理是比较方便的。因此，高档路由 器都配置了网络管理功能，以便提高网络的运行效 率、可靠性和可维护行。
3、路由器的工作流程：
Internet是由众多相对独立的子网连接起来的互联网络， 各子网内部又由许多主机组成。子网内部主机间的通信 按照链路层协议进行；子网之间的通信则要通过路由器 实现。传统上路由器工作于网络7层协议的第三层，其 主要任务是接收来自一个网络接口的分组，根据其中所 含的目的地址，决定转发到哪一个下一个目的地址（可 能是路由器也可能就是目的主机），并决定从哪个网络 接口转发出去。这是路由器的最基本功能——分组转发 功能。为了维护和使用路由器，路由器还需要有配置或 者说控制功能。
第4章 IP路由原理
4.1.2
路由器的的E0接口后，校验并拆封此“数据 帧”，取出其中的“数据包”（IP包），路由器R1根据包头的目的 IP地址10.4.0.200，查找自己的路由表（见图2-8），得知子网 10.4.0.0要经过路由器R1的S0接口，再跳过2个路由器才能到达目标 网络，从而得到转发该数据包的路径。路由器R1对该“数据包”重 新封装形成“数据帧”，其帧头中源MAC地址2222.2222.2222 （路由器R1的S0接口的物理地址），目的MAC地址 3333.3333.3333（默认网关路由器R2的S0的物理地址）。将“数 据帧”从路由器R1的S0接口发出去。
4.1.1 路由器配置基础
show controllers serial /*显示特定接口的硬件信息。*/ show clock /*显示路由器的时间设置。*/ show hosts /*显示主机名和地址信息。*/ show users /*显示所有连接到路由器的用户。*/ show history /*显示键入过的命令历史列表。*/ show flash /*显示flash存储器信息以及存储器中的IOS映象文件。*/ show version /*显示路由器信息和IOS信息。*/ show arp /*显示路由器的地址解析协议列表。*/ show protocol /*显示全局和接口的第三层协议的特定状态。*/ show startup-configuration /*显示存储在非易失性存储器 （NVRAM）的配置文件。*/ show running-configuration /*显示存储在内存中的当前正确配置 文件。*/ show interfaces s 1/2 /*查看端口状态*/ show ip interface brief /* 显示端口的主要信息 */ show ip route
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第四章路由器硬件结构及工作原理4.1路由器的硬件构成路由器主要由以下几个部分组成：输入/输出接口部分、包转发或交换结构部分（switching fabric）、路由计算或处理部分。
如图4-1所示。
图4-1 路由器的基本组成输入端口是物理链路和输入包的进口处。
端口通常由线卡提供，一块线卡一般支持4、8或16个端口，一个输入端口具有许多功能。
第一个功能是进行数据链路层的封装和解封装。
第二个功能是在转发表中查找输入包目的地址从而决定目的端口（称为路由查找），路由查找可以使用一般的硬件来实现，或者通过在每块线卡上嵌入一个微处理器来完成。
第三，为了提供QoS（服务质量），端口要对收到的数据包进行业务分类，分成几个预定义的服务级别。
第四，端口可能需要运行诸如SLIP（串行线网际协议）和PPP（点对点协议）这样的数据链路级协议或者诸如PPTP（点对点隧道协议）这样的网络级协议。
一旦路由查找完成，必须用交换开关将包送到其输出端口。
如果路由器是输入端加队列的，则有几个输入端共享同一个交换开关。
这样输入端口的最后一项功能是参加对公共资源（如交换开关）的仲裁协议。
普通路由器中该部分的功能完全由路由器的中央处理器来执行，制约了数据包的转发速率（每秒几千到几万个数据包）。
高端路由器中普遍实现了分布式硬件处理，接口部分有强大的CPU处理器和大容量的高速缓存，使接口数据速率达到10Gbps，满足了高速骨干网络的传输要求。
路由器的转发机制对路由器的性能影响很大，常见的转发方式有：进程转发、快速转发、优化转发、分布式快速转发。
进程转发将数据包从接口缓存拷贝到处理器的缓存中进行处理，先查看路由表再查看ARP 表，重新封装数据包后将数据包拷贝到接口缓存中准备传送出去，两次查表和拷贝数据极大的占用CPU的处理时间，所以这是最慢的交换方式，只在低档路由器中使用。
快速交换将两次查表的结果作了缓存，无需拷贝数据，所以CPU处理数据包的时间缩短了。
优化交换在快速交换的基础上略作改进，将缓存表的数据结构作了改变，用深度为4的256叉树代替了深度为32的2叉树或哈希表（hash），CPU的查找时间进一步缩短。
这两种转发方式在中高档路由器中普遍加以应用。
在骨干路由器中由于路由表条目的成倍增加，路由表或ARP表的任何变化都会引起大部分路由缓冲失效，以前的交换方式都不再适用，最新的交换方式是分布式快速交换，它在每个接口处理板上构建一个镜像（mirror）路由表和MAC地址表相结合的转发表，该表是深度为4的256叉树，但每个节点的数据部分是指向另一个称为邻接表的指针，邻接表中含有路由器成帧所需要的全部信息。
这种结构使得转发表完全由路由表和ARP表来同步更新，本身不再需要额外的ZXR10 电信级路由交换机培训教材（基础篇）老化进程，克服了其它交换方式需要不断对缓存表进行老化的缺陷。
交换结构最常见的有总线型、共享内存型、Cross-bar空分结构型。
总线型结构最简单，所有输入和输出接口挂在一个总线上，同一时间只有两个接口通过总线交换数据。
其缺点是其交换容量受限于总线的容量以及为共享总线仲裁所带来的额外开销。
在调度共享数据传输通道上必须花费一定的开销，而且总线带宽的扩展受到限制，制约了交换容量的扩张，一般在中档路由器中使用这种结构。
共享内存型结构中，进来的包被存贮在共享存贮器中，所交换的仅是包的指针，这提高了交换容量，但它受限于内存的访问速度和存储器的管理效率，尽管存贮器容量每18个月能够翻一番，但存贮器的存取时间每年仅降低5%，这是共享存贮器交换开关的一个固有限制。
共享内存型结构在早期的中低档路由器中普遍应用。
Cross-bar 空分结构相当于多条并行工作的总线，具有N×N个交叉点的交叉开关可以被认为具有2N条总线。
如果一个交叉是闭合，输入总线上的数据在输出总线上可用，否则不可用。
对流经它的数据不断进行开关切换，可见开关速度决定了交换容量，随着各种高速器件的不断涌现，这种结构的交换容量普遍达到几十Gbps 以上，成为目前高端路由器和交换机的首选交换结构。
路由计算或处理部分主要是运行动态路由协议。
接收和发送路由信息，计算出路由表，为数据包的转发提供依据。
各种档次的路由器的路由表条目的大小存在很大差异，从几千条到几百万条不等，因此高端路由器的路由表的构造对路由查找速度影响很大，其路由表的数据结构常采用二叉树的形式，查找与更新的速度都比较快。
输出端口在包被发送到输出链路之前对包存贮，可以实现复杂的调度算法以支持优先等级要求。
与输入端口一样，输出端口同样要能支持数据链路层的封装和解封装，以及许多较高级协议。
一般而言，路由器对一个数据包的交换要经过一系列的复杂处理，主要有以下几个方面：1）压缩和解压缩2）加密和解密3）用输入/输出访问列表进行报文过滤4）输入速率限制5）进行网络地址翻译（NAT）6）处理影响本报文的任何策略路由7）应用防火墙特性对包进行检查8）处理Web页缓冲的重定向9）物理广播处理，如帮助性地址（ip help address）10）利用启用的QoS机制对数据包排队11）TTL值的处理12）处理IP头部中的任选项13）检查数据包的完整性4.2路由器的软件体系路由器是在软件控制下进行工作的，与普通操作系统相比，其软件系统是比较简洁、全部驻留在存储器当中且受限于原始平台的一种操作系统。
在商用实时操作系统的内核基础上开发一个包含TCP/IP协议栈的接口平台，辅以各种功能模块，形成完整的软件系统。
为最大限度地提高路由器快速交换报文的能力，-3-第四章路由器硬件结构及工作原理该操作系统被设计为具有最小的操作性开销，同时允许CPU使用最大的带宽进行报文交换。
其体系结构如图4-2所示。
图4-2 路由器软件体系结构路由器的软件系统主要有五个组成部分：1、进程：由执行特定任务的独立线程和相关的数据组成，如系统配置维护的telnet守护进程、客户端进程，FTP进程、TFTP进程，SNMP进程，各种协议进程：IP、TCP、UDP、RIP、OSPF、BGP、ARP、ICMP、IGMP，其它有加解密进程、报文过滤进程、NA T进程等。
2、内核：为系统的其它部分提供基本的系统服务，如存储器管理、进程调度、定时器和时钟管理。
它为进程提供了硬件（CPU和存储器）资源的管理。
3、报文缓冲：用来存放将要被交换的报文。
4、设备驱动程序：控制网络接口硬件设备及其它外围设备（如Flash）。
设备驱动程序接口位于进程、内核、硬件之间，同时与交换控制软件有接口。
5、交换控制软件：根据转发方式控制报文的交换，在高端线速路由器中该部分功能由硬件实现。
4.3网络层的几个基本概念路由器工作在OSI参考模型第三层——网络层，是一种实现网络服务的设备，它以不同的速度为大量链路和子网提供接口。
路由器是有源的且具有智能的网络节点，从而能够参与网络管理。
4.3.1被动路由协议与路由选择协议被动路由协议（routed protocols）：指任何在网络层地址中提供了足够信息的网络协议，该网络协议允许将数据包从一个主机转发到以寻址方案为基础的另一个主机。
被动路由协议定义了数据包内各字段的格式和用途。
数据包一般都从一个端系统传动到另一个端系统。
IP协议就是一个被动路由协议。
路由选择协议（routing protocol）：通过提供共享路由选择信息机制来支持被动路由协议。
路由选择协议消息在路由器之间传送。
路由选择协议允许路由器与其他路由器通信来修改和维护路由选择表。
路由选择协议有：RIP、OSPF、IGRP等。
如图4-3说明了被动路由协议和路由选择协议的关系。
-4-ZXR10 电信级路由交换机培训教材（基础篇） -5-图4-3 被动路由协议用于引导信息，路由选择协议用在路由器之间维护路由表4.3.2 网络层协议的工作当一台主机上的应用需要向另一个网络上的目的主机发送数据包时，路由器的一个接口会收到一个数据链路帧。
网络层进程通过检查数据包报头来确定目的网络，然后查询与网络出口的接口相联系的路由表，如图4-4。
数据包重新封装在选定接口的数据链路帧中，排队等待分发到路径的下一站路由器（hop ）。
在数据包通过另一个路由器交换时都要发生这个过程，在与包含目的主机的网络相连接的路由器中，数据包再次封装成目的LAN 数据链路帧的类型并被发送到目的主机。
图4-4 每个路由器都为其上层功能提供其各种服务4.3.3 静态路由、动态路由、缺省路由由系统管理员事先设置好固定的路由称之为静态（static ）路由，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络拓扑结构的改变而改变。
此时网络的可达性不依赖于网络自身的存在和状态，不管目的网络存在或不存在，静态路由都会保存在路由转发表中，IP 业务量仍然向着目的地发送。
静态路由允许互联网管理员指定在有限的划分中哪些是可以公开的。
当一个网络只能通过一个路径到达时，对这个网络用静态路由就足够了，这种划分称为存根（stub ）网络。
对一个存根网络配置静态路由ABC第四章路由器硬件结构及工作原理选择，避免了动态路由选择的开销。
如图4-5显示了静态路由的用途。
图4-5静态路由动态（Dynamic）路由是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由。
路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。
此时网络可达性依赖于网络的存在和状态。
如果一个目的地不存在，则路由会从路由转发表中消失，IP包业务量不会向该目的地发送。
使用动态路由可以很好的适应拓扑结构的变化。
它可以在网络的不同路径间改变流量方向。
缺省路由是一个路由表入口，用来指明一些在下一跳没有明确地列于路由表中的帧。
缺省路由可以说是管理员的静态配置的结果。
如图4-6显示了缺省路由的用途。
图4-6 缺省路由4.3.4用度量表示距离当一个路由选择算法改变路由表时，它的首要目标时确定要包含在表中的最佳信息。
每个选路算法以自己的方式解释最佳路径。
算法为通过网络的每条路径生成了一个数字，称为度量值（metric）。
其典型意义是该度量值越小，这条路径就越好。
（如图4-7示）-6-ZXR10 电信级路由交换机培训教材（基础篇）图4-7 用于选择最佳路由路径的各种度量度量的计算可以基于路径的一个特征，或是将几个特征结合起来计算出更复杂的度量。
如图所示，用于度量计算的几个路径特征。
路由器中最常用的度量如下：1）跳数（hop count）：数据包到达目的必须通过的路由器数。
跳数越少，该路由越好。
路径长被用于描述到达目的的跳数；2）带宽（Bandwidth）：链路的数据能力。
如：一个10Mb/s的T1链路优于64kb/s的专线；3）时延（delay）：把数据包从源送到目的地所需的时间；4）负荷（load）：网络资源如路由器和链路上的活动数量；5）可靠性（reliability）：指每条网络链路上的差错率；6）滴答数（Ticks）：用IBM PC的时钟滴答（大约55ms）计数的数据链路延迟；7）开销（cost）：是一个变化的值，通常基于带宽、花费的钱数或其他由网络管理员指定的单位。