5.4.1　路由器组成结构

路由器工作在OSI参考模型第三层，作为网络层的数据包转发设备（网络层中继设备），是IP网络互联的核心设备。路由器通过转发数据包来实现网络互联，可以支持多种协议（当前应用最广泛的是IP协议）。路由器通过动态维护路由表来反映当前的网络拓扑，通常连接两个或多个IP子网，至少拥有一个物理端口。路由器根据收到数据包中的目的网络地址以及路由器内部维护的路由表决定输出端口和下一跳路由器的地址，并且重新封装链路层数据报头以转发数据包。

对于不同的网络规模，其中路由器的侧重点也不同。

·主干网：路由选择，路由器必须知道到达所有下层网络的路径，需要维护庞大的路由表；

·地区网：网络连接和路由选择；

·园区网：分隔子网，路由器负责子网间的报文转发和广播隔离，在边界上的路由器则负责与上层网络的连接。

路由器的构成包括：

（1）输入端口

输入数据包进入路由器的入口。输入端口通常由线卡提供，一块线卡一般可提供4、8或16个端口。输入端口具有数据链路层的解封装和路由查找等功能，为了支持QoS，可以将接收到的数据包分成若干预定义的级别。输入端口可能需要运行部分数据链路层协议（PPP，点对点协议）或网络层协议（PPTP，点对点隧道协议）。

（2）输出端口

在数据包被发送至输出链路前对数据包进行缓存。输出端口可以实现复杂的调度算法以支持优先级等服务，同样要支持数据链路层的封装功能，以及许多高级协议。输入端口通常与输出端口集成在一起，对外表现为一个物理端口。

（3）交换开关

交换开关根据转发表完成数据从输入端口到输出端口的传输，主要有三种方式。

总线：使用一条总线来连接所有输入和输出端口，其容量受限于总线容量以及为共享总线仲裁所带来的额外开销；

交叉开关：N×N的交叉开关可认为是2 N条总线，交叉点的打开和闭合依赖于调度器的控制；

共享存储器：共享存储器存储进来的数据包，从输入端口到输出端口交换的仅是数据包的指针，这类开关的速度受限于存储器的存取速度。

（4）路由处理器

实现路由协议，计算转发表，运行对路由器进行配置和管理的软件，处理那些目的地址不在线卡转发表中的数据包。