路由器是网络中非常重要的设备，在分层模型中路由器属于网络层，是分组交换机的一种，它根据网络层数据报的字段决定如何转发分组(另一种分组交换机叫做链路层交换机，这种交换机根据链路层帧的字段决定转发)。

路由器是连接两个或多个网络的硬件设备，承担寻路功能，是网络的大门，主要工作原理是进行网络间的数据包路由转发。其通常会配备多个网络接口，用以连接多个网络，接收来自不同网络的数据包，然后再按照一定的路由规则将它们分别发送到目的网络。

路由器的主要功能就是转发:它有一个或多个输入端口和输出端口，分组经某个输入端口到达路由器后，根据某种转发规则，从某个输出端口发送出去，这就是路由器的核心功能。

• 原理

路由器的结构可以见图，分组经输入端口(这里的端口指的是路由器上的物理接口，与运输层的端号并不是同个东西)进入路由器，输入端口主要执行三个功能：
(1)端口接入:显然这个功能是必须的。
(2)数据链路处理:路由器是网络层设备，因此需要和链路层交互完成分组传输。
(3)查找、排队、转发:分组通过查找路由器中的转发表来决定转发到哪个输出端口，每个输入端口都有一个转发队列，多个分组同时到达时需要排队进入交换结构(输入端口可能会采取某种调度算法来决定哪些分组先进入交换结构，例如FIFO算法、优先级算法、时间轮算法等)。分组从输入端口进入交换结构后，就会被传递到对应的输出端口。每个输出端口都有一个发送队列，多个分组同时到达时也需要排队等待转发。由于输入和输出都要排队，而路由器的缓存是有限的，因此当同一时间到达的分组太多导致缓存不足时，路由器一般会直接丢弃后来的分组，这就造成了丢包。交换结构是路由器内部组织的“网络”，用于组织分组从输入端口传递到输出端口。

• 作用

路由器的主要作用有以下几点：
1. 连接网络：路由器可以将不同的子网之间的数据进行传递，连通不同的网络。
2. 数据处理：路由器可以对数据进行分组过滤、复用、加密、压缩及防护墙等各项功能。
3. 选择传输目的地：根据路由表的信息，路由器可以选择数据包下一传输目的地。
4. 扩大无线信号范围：路由器可以增加无线设备连接的距离，扩大无线信号的覆盖范围。
5. 多设备共享网络：路由器可以使一根宽带网线可以多个设备使用，允许多个设备同时上网。
6. 提高网络效率：对于结构复杂的网络，使用路由器可以提高网络的整体效率。
7. 自动过滤网络广播：路由器可以自动过滤网络广播。
需要注意的是，有的路由器仅支持单一协议，但大部分路由器可以支持多种协议的传输，即多协议路由器。

• 转发表

路由器中会维护一个转发表，所有到达的分组，都会根据网络层首部字段查表以决定从哪个输出端口发送出去。在现实中，转发表会根据多个字段决定分组去向(也可以选择丢弃分组)。转发表可由人工维护，也可以通过网络层控制平面中的路由控制器根据路由算法来自动维护。

• 转发规则

路由器转发规则主要是根据路由表来确定的。路由表中存放的是到达目标网络最优的路由。当路由器收到一个数据包时，它会根据数据包的目标地址在路由表中查找合适的路由。路由器遵循最长子网掩码匹配规则，即在可以转发的所有路由中，选择一个掩码最长的网络，最精确地进行转发。此外，路由器还可以通过UPnP设置来开启或关闭转发规则。

• 性能

路由器实际上是很快的(转发一般是纳秒级别)，因为它的绝大部分功能都用硬件直接实现。购买路由器时我们可能会关注其输入端口和输出端口的传输带宽，这决定了分组发送的速度;另一方面，我们可能要关注路由器的缓存大小，这决定了当大量分组突然到达时发生丢包的概率。

• 动态路由和静态路由

动态路由和静态路由是两种不同的路由配置方式。

动态路由：使用动态路由协议，通过交换节点之间的信息来选择和更新路由表，能够自动适应网络拓扑的变化，并根据实时的网络状况选择最优的路径。它的优点是自动适应变化，负载平衡，容错性强，灵活性高，但缺点是配置复杂，资源消耗大，性能受限。

静态路由：静态路由配置是一种路由方式，路由项由手动配置，而非动态决定。与动态路由不同，静态路由是固定的，不会改变，即使网络状况已经改变或是重新被组态。一般来说，静态路由是由网络管理员逐项加入路由表。路由器是连接两个或多个网络的硬件设备，在网络间起网关的作用，是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备。静态路由配置可以帮助路由器实现IP、TCP、UDP、ICMP等网络的互连，对数据进行处理，以及根据路由表的信息选择数据包下一传输目的地。

路由器是网络中非常重要的设备，在分层模型中路由器属于网络层，是分组交换机的一种，它根据网络层数据报的字段决定如何转发分组(另一种分组交换机叫做链路层交换机，这种交换机根据链路层帧的字段决定转发)。

路由器是连接两个或多个网络的硬件设备，承担寻路功能，是网络的大门，主要工作原理是进行网络间的数据包路由转发。其通常会配备多个网络接口，用以连接多个网络，接收来自不同网络的数据包，然后再按照一定的路由规则将它们分别发送到目的网络。

路由器的主要功能就是转发:它有一个或多个输入端口和输出端口，分组经某个输入端口到达路由器后，根据某种转发规则，从某个输出端口发送出去，这就是路由器的核心功能。

• 原理

路由器的结构可以见图，分组经输入端口(这里的端口指的是路由器上的物理接口，与运输层的端号并不是同个东西)进入路由器，输入端口主要执行三个功能：
(1)端口接入:显然这个功能是必须的。
(2)数据链路处理:路由器是网络层设备，因此需要和链路层交互完成分组传输。
(3)查找、排队、转发:分组通过查找路由器中的转发表来决定转发到哪个输出端口，每个输入端口都有一个转发队列，多个分组同时到达时需要排队进入交换结构(输入端口可能会采取某种调度算法来决定哪些分组先进入交换结构，例如FIFO算法、优先级算法、时间轮算法等)。分组从输入端口进入交换结构后，就会被传递到对应的输出端口。每个输出端口都有一个发送队列，多个分组同时到达时也需要排队等待转发。由于输入和输出都要排队，而路由器的缓存是有限的，因此当同一时间到达的分组太多导致缓存不足时，路由器一般会直接丢弃后来的分组，这就造成了丢包。交换结构是路由器内部组织的“网络”，用于组织分组从输入端口传递到输出端口。

• 作用

路由器的主要作用有以下几点：
1. 连接网络：路由器可以将不同的子网之间的数据进行传递，连通不同的网络。
2. 数据处理：路由器可以对数据进行分组过滤、复用、加密、压缩及防护墙等各项功能。
3. 选择传输目的地：根据路由表的信息，路由器可以选择数据包下一传输目的地。
4. 扩大无线信号范围：路由器可以增加无线设备连接的距离，扩大无线信号的覆盖范围。
5. 多设备共享网络：路由器可以使一根宽带网线可以多个设备使用，允许多个设备同时上网。
6. 提高网络效率：对于结构复杂的网络，使用路由器可以提高网络的整体效率。
7. 自动过滤网络广播：路由器可以自动过滤网络广播。
需要注意的是，有的路由器仅支持单一协议，但大部分路由器可以支持多种协议的传输，即多协议路由器。

• 转发表

路由器中会维护一个转发表，所有到达的分组，都会根据网络层首部字段查表以决定从哪个输出端口发送出去。在现实中，转发表会根据多个字段决定分组去向(也可以选择丢弃分组)。转发表可由人工维护，也可以通过网络层控制平面中的路由控制器根据路由算法来自动维护。

• 转发规则

路由器转发规则主要是根据路由表来确定的。路由表中存放的是到达目标网络最优的路由。当路由器收到一个数据包时，它会根据数据包的目标地址在路由表中查找合适的路由。路由器遵循最长子网掩码匹配规则，即在可以转发的所有路由中，选择一个掩码最长的网络，最精确地进行转发。此外，路由器还可以通过UPnP设置来开启或关闭转发规则。

• 性能

路由器实际上是很快的(转发一般是纳秒级别)，因为它的绝大部分功能都用硬件直接实现。购买路由器时我们可能会关注其输入端口和输出端口的传输带宽，这决定了分组发送的速度;另一方面，我们可能要关注路由器的缓存大小，这决定了当大量分组突然到达时发生丢包的概率。

• 动态路由和静态路由

动态路由和静态路由是两种不同的路由配置方式。

动态路由：使用动态路由协议，通过交换节点之间的信息来选择和更新路由表，能够自动适应网络拓扑的变化，并根据实时的网络状况选择最优的路径。它的优点是自动适应变化，负载平衡，容错性强，灵活性高，但缺点是配置复杂，资源消耗大，性能受限。

静态路由：静态路由配置是一种路由方式，路由项由手动配置，而非动态决定。与动态路由不同，静态路由是固定的，不会改变，即使网络状况已经改变或是重新被组态。一般来说，静态路由是由网络管理员逐项加入路由表。路由器是连接两个或多个网络的硬件设备，在网络间起网关的作用，是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备。静态路由配置可以帮助路由器实现IP、TCP、UDP、ICMP等网络的互连，对数据进行处理，以及根据路由表的信息选择数据包下一传输目的地。