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5 分钟了解路由器的工作原理及其主要部件
01. 什么是路由器？
简单地说，路由器是一种通过路由和转发功能实现网络互连的设备。此外，它还能调整子网速度、隔离子网并定义访问规则。
定义:A 路由器 是一种实现网络互联的设备，可在以下位置运行 第三层-的 网络层.它提供了两个关键机制： 路由 和 转发.
- 路由:确定数据包从源头到目的地的路径（主机之间的最佳传输路径）。这一过程称为路由。
- 转发:将数据包从路由器的输入端口传输到相应的输出端口（这在路由器内部进行）。
02. 典型路由器结构
(注：原文中提到的图表不在此处。）
03. 路由器的工作原理
- 路由（软件，控制层）:
- 路由协议选择并生成路由条目，并将其添加到路由表中。
- 路由表映射到内存中的转发引擎，并存储在 ASIC 芯片的缓存区。
- 数据包转发（硬件、数据层）:
- 数据链路层删除帧头和预告片后，数据包被发送到网络层。
- 网络层使用 IP 标头的关键字段搜索转发表，并确定输出接口。
04. 硬件路由转发表
无论硬件路由转发表的大小如何，都能在一个时钟周期内完成搜索。
- CAM 表:
- 执行二进制匹配（1 或 0）。要么完全匹配，要么完全不匹配。
- 用于 MAC 地址查询。
- TCAM 转发表:
- 执行三元匹配（0、1 或 "无所谓"）。
- 从精确匹配到不精确匹配排序。
- 用于路由表策略、路由匹配、防火墙和路由规则匹配。
05. NP（网络处理器）芯片
NP 芯片是可编程的，可以同时加速多种服务的硬件处理。在它问世之前，路由器都是专用设备。有了 NP 芯片 全服务路由器 成为可能。
NP 比 ASIC 的优势:
- 更高的性能:集成了数十个 CPU、硬件协处理器和加速器。即使具有拥塞管理和队列调度等复杂的 QoS 功能，它仍能实现线速转发（"硬转发"）。
- 更大的灵活性:可编程用户界面允许灵活扩展。
- 强大的服务支持:快速支持新的增值服务（如 MPLS、QoS、组播）。
- 便捷的管理和发展:显著缩短二次开发周期。
- IPv6 兼容性:预留的 IPv6 接口可实现顺利的软件升级。
- 高可靠性:芯片在生产前经过了严格的疲劳测试，因此适用于电信级设备的开发。
06. 多级交换结构路由器
多级开关结构由多个相互连接的开关单元组成。每个开关单元都有一套完整的输入和输出接口，与标准开关类似，提供输入输出连接。
07. 集群路由器
集群路由器由多个路由器节点组成，包括多个路由实体和交换实体。
- 交换结构将多个交换结构聚合在一起，提供了一个 分布式结构 以满足对性能、可扩展性和大小的要求。
- 它包括多个具有路由计算能力的控制节点，可分布式执行路由和控制协议。
- 集群路由器架构被认为是符合互联网发展需求的下一代高性能路由器架构。
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