路由器原理(数据通信)

路由：对数据包选择路径的过程

 

路由器(也叫网关)

智能选择数据传输路由的设备，其端口数量较少！

功能：

连接网络

1.连接异构网络

以太网、ATM网络、FDDI网络

2.连接远程网络

局域网、广域网

隔离广播

将广播隔离在局域网内

路由选择

网络安全

地址转换：NAT
访问列表：IP访问列表，设置各种策略。

路由器工作在网络层(3层)！

 

工作原理

1. 路由选择

按照一定的规则动态地更新它所保持的路由表，并根据量度来决定最佳路径。路由选择算法将收集到的信息写入路由表中，根据路由表可将目的网络与下一跳的关系告诉路由器。

常见的路由选择协议：

路由信息协议(RIP)

开放式最短路径优先协议(OSPF)

边界网关协议(BGP)

2. 数据转发

接收到IP包后，解释并处理该数据包的协议报头，完成对数据的完整性验证。

根据IP包头的目的IP地址，选择合适的下一跳的IP地址。同时，IP数据包头的TTL域开始减数，并重新计算校验和。

封装上相应的包头，将IP包经路由选择的端口转发出去。

 

 

IP数据包格式：

 

IP包头：20-60字节

版本：IPv4或IPv6

首部(头部)长度：长度可变，因此需要定义

优先级与服务类型：3+4+1(不使用)

总长度：IP包数据的总长度

标识符：分片序号(对分片进行编号)

标志：(010，001，000)

1. 第1个比特位：保留，永远为0。
2. 第2个比特位：0：分片，1：不分片
3. 第3个比特位：本分片是不是最后一个分片。1：不是，0：最后一个分片。

段偏移量：决定IP分片的先后顺序(从0开始，后面每一个加1480)

TTL(Time to Live)：生存时间(一跳的个数)，经过一个路由器，这个值减1，为0时，该数据自行销毁。

windows系统发出的数据TTL默认为128，linux为64。

协议号：用来标识封装的上层数据是是UDP还是TCP

UDP：17

TCP：6

首部校验和：类似帧当中的帧校验和，但这里校验的是IP包头的准确性。

 

拓扑图：

 

1. 路由器是根据路由表来转发数据的。
2. 如果成功匹配路由表，根据表来转发数据。
3. 如果没有匹配，数据丢弃。
4. 匹配路由表时，优先匹配直连(c)，然后是s，最后是s*。

 

路由表的形成

1. 直连路由表条目：接口的IP配置完毕并开启，会自动形成直连条目。
2. 非直连路由表条目：手工静态或动态为路由器进行配置

路由器条目的类型

直连：C

静态：S

默认：S*

优先级：C>S>S*