网络基础 — 路由器的原理和作用
路由器的原理和作用
路由器的原理
基本概念:
路由器是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网路由器是一种典型的网络层设备。它
在两个局域网之间按帧传输数据，在OSI／RM之中被称之为中介系统，完成网络层责在两个局域网的网络层间按帧传输数据，转发帧
时需要改变帧中的地址.
路由器是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网路由器的主要工作就是为经过路由器
的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的
关键所在。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据――路径表，供路由选择时使用。路径表中保存着子网
的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修
改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。
1．静态路径表
由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态（Static）路径表，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
不会随未来网络结构的改变而改变。
2．支态路径表
动态路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议（RoutingProtocol）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。
路由器的优缺点:
1．优点
适用于大规模的网络；复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径；能更好地处理多媒体；安全性高；隔离不需要的通信量；
节省局域网的频宽；减少主机负担.
2．缺点
它不支持非路由协议；安装复杂；价格高。
路由器的路由过程：
P报文中的目的IP地址往往是主机地址，而路由表中的目的地址往往为网络地址，怎么让二者匹配呢？这里面有个底层的操作：首
先将IP报文中的目的地址和路由表项中的子网掩码进行"逻辑与"操作，得到一个网络地址，然后拿此网络地址与路由项中的网络
地址做比较，如果一致就认为匹配，否则认为不匹配。
如果路由项匹配，则路由器查看所匹配的路由项的下一跳地址是否在直连的链路上。如果在直连的链路上，则根据此下一跳转
发；如果不在直连的链路上，则需要在路由表中再次查找此下一跳地址所匹配的路由项。
确定了下一跳地址后，路由器将此报文送往对应的接口，接口进行相应的地址解析，解析出对应的链路层地址后，对IP报文进行
数据封装并转发。
小知识
1.当路由表中存在多个路由项可以同时匹配目的IP地址时，路由查找进程会选择其中掩码最长的路由项进行转发，掩码越长表明
其代表的网络范围越小，匹配的程度就越精确。这就是所谓的最长匹配原则。
2.如果所匹配的路由项的下一跳地址不在直连链路上，路由器还需要对路由表进行迭代查找，找出最终的下一跳。路由迭代的过
程就是通过路由的下一跳信息来找到直连出接口的过程。
3.如果在路由表中没有路由项能够匹配IP报文的目的IP地址，则丢弃该IP报文。但是如果在路由表中有缺省路由存在，则路由器
将按照缺省路由来转发IP报文。缺省路由又称为默认路由，其目的地址和子网掩码均为0.0.0.0。
路由器的功能:
1.在网络间载获发送到远地网段的报文，起转发的作用。
2.选择最合理的路由，引导通信。为了实现这一功能，路由器要按照某种路由通信协议，查找路由表。路由表中列出整个互联
2.选择最合理的路由，引导通信。为了实现这一功能，路由器要按照某种路由通信协议，查找路由表。路由表中列出整个互联
网络中包含的各个节点，以及节点间的路径情况和与它们相联系的传输费用。如果到特定的节点有一条以上路径，则基于预先确
定的准则选择最优（最经济）的路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能发生变化，因此路由情况的信息需要及时更新，这
是由所使用的路由信息协议规定的定时更新或者按变化情况更新来完成。网络中的每个路由器按照这一规则动态地更新它所保持
的路由表，以便保持有效的路由信息。
3.路由器在转发报文的过程中，为了便于在网络间传送报文按照预定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的
3.路由器在转发报文的过程中，为了便于在网络间传送报文按照预定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的
地后再把分解的数据包包装成原有形式。
4.多协议的路由器可以连接使用不同通信协议的网络段，作为不同通信协议网络段通信连接的平台。
5.路由器的主要任务是把通信引导到目的地网络，然后到达特定的节点站地址。后一个功能是通过网络地址分解完成的。例如，
4.多协议的路由器可以连接使用不同通信协议的网络段，作为不同通信协议网络段通信连接的平台。
5.路由器的主要任务是把通信引导到目的地网络，然后到达特定的节点站地址。后一个功能是通过网络地址分解完成的。例如，
把网络地址部分的分配指定成网络、子网和区域的一组节点，其余的用来指明子网中的特别站。分层寻址允许路由器对有很多个
节站的网络存储导址信息。