路由器的工作原理和功能

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1、第二章路由器模块１路由器的工作原理和功能（ZY3200502001）【模块描述】本模块包含IP路由的基础概念、路由器的主要功能和工作原理。通过对路由的概念以及路由选择和数据转发等工作过程的介绍，掌握网络互联中有关路由的基础知识，掌握路由器的工作原理。【正文】一、路由器及其基本功能路由器（Router）是网络之间互联的设备。如果说交换机的作用是实现计算机、服务器等设备之间的互连，从而构建局域网络的话，那么路由器的作用则是实现网络与网络之间的互连，从而组成更大规模的网络。路由器工作在TCP/IP网络模型的网络层，对应于OSI七层网络参考模型的第三层，因此，路由器也常称为网络

2、层互连设备。路由器的主要作用和基本功能如下：1．连接网络大型企业处在不同地域的局域网之间通过路由器连接在一起可以构建企业广域网。企业局域网内的计算机用户要访问Internet（因特网），可以使用路由器将局域网连接到ISP（InternetServiceProvider）网络，实现与全球Internet的连接和共享接入。实际上Internet本身就是由数以万计的路由器互相连接而构成的超大规模的全球性公共信息网。2．隔离以太广播交换机会将广播包发送到每一个端口，大量的广播会严重影响网络的传输效率。当由于网卡等设备发生硬件损坏或计算机遭受病毒攻击时，网络内广播包的数量将会剧增

3、，从而导致广播风暴，使网络传输阻塞或陷于瘫痪。路由器可以隔离广播。路由器的每个端口均可视为一个独立的网络，它会将广播包限定在该端口所连接的网络之内，而不会扩散到其它端口所连接的网络，如图ZY3200502001-1所示。图ZY3200502001-1路由器隔离广播3．路由选择和数据转发“路由（Routing）”功能是路由器最重要的功能。所谓路由，就是把要传送的数据包从一个网络经过优选的传输路径最终传送到目的网络。传输路径可以是一条链路，也可以是由一系列路由器及其级联链路组成。路由器是智能很高的一类设备，它能根据管理员的设置和运用路由协议，自动生成一个到各个目的网络的路由

4、表，当网络状态发生变化时，路由器还能动态地修改、更新路由表。当路由器收到数据包时，路由器根据数据包中的目的IP地址查找路由表，从所有路由条目中选出一条最佳路由，作为数据包转发的出口，将该数据包进行第2层封装后再发送出去。网络中的每个路由器都维护着一张路由表，如果每一个路由表都是正确的话，那么，IP数据包就会一跳一跳地经过一系列路由器，最终到达目的主机，这就是IP网（也是整个Internet）运作的基础。4一、路由器的工作原理路由器的主要工作包括三个方面：1）生成和动态维护路由表；2）根据收到的数据包中的IP地址信息查找路由表，确定数据转发的最佳路由；3）数据转发。下面按

5、照这三个方面介绍路由器的工作原理。1．生成和动态维护路由表每台路由器上都存储着一张关于路由信息的表格，这个表格称之为路由表。路由表中记录了从路由器到达所有目的网络的路径，即目的网络号（网络前缀）与本路由器数据转发接口之间的对应关系。路由表中有很多路由条目，每一个条目就是一条到达某个目的网络的路由。(1)路由表的组成路由器的路由表中有许多条目，每个条目就是一条路由。每个路由条目至少要包含以下内容：路由条目的来源、目的网络地址及其子网掩码、下一跳（NextHop）地址或数据包转发接口，如图ZY3200502001-2所示。图ZY3200502001-2路由表的组成示意图在路

6、由器R1的路由表中，第1项表示凡是到网络10.120.2.0的IP数据包，都要从E0接口转发出去；第2项表示凡是到网络172.16.1.0的数据包，都要从S0接口转发到下一跳路由器，也可用路由器接口的IP地址（192.168.0.5）表示。(2)路由器生成和更新路由表的工作过程路由器启动后能够自动发现直接相连的网络，它会把这些网络的IP地址、子网掩码、接口信息记录在路由表中，并将该条目的来源标记为“直连”。路由器会把网络管理员人工设定的路由直接添加到路由表中，并标记为“静态路由”。路由器运行路由协议，与相邻的路由器之间相互路由信息，根据收集到的信息了解网络的结构，发现目

7、的网络，按照特定的路由算法进行计算，生成到达目的网络的路由条目，添加到路由表中，并将该条目的来源标记为生成它所使用的路由协议。路由器会根据网络状态的变化随时更新这些通过学习而得到的路由，因此这些路由统称为动态路由。在网络的运行过程中，各路由器之间周期性地交换路由信息。当网络或链路状态变化时，路由器会及时发出有关信息的通告，其它路由器收到通告信息后会重新进行路由计算并更新相应的路由条目，以保证路由的正确、有效。2．最佳路由选择过程在路由表中，如果到达某一目的网络存在多个路由条目时，路由器则会选择子网掩码最长的条目为数据转发的路由。4下面，我