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2022-06-17
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计算机网络原理 路由器的基本工作原理
路由器工作于 OSI 参考模型中的第三层网络层。它的主要任务是接收来自一个网络接口
的数据包，根据该网络包中所含的目的地址，决定转发到下一个目的地址。因此，路由器首
先得在转发路由表中查找它的目的地址，若找到了目的地址，就在数据包的帧格前添加下一
个物理地址，同时 IP 数据包头的 TTL（Time To Live）域也开始减数，并重新计算校验和。当
数据包被送到输出端口时，它需要按顺序等待，以便被传送到输出链路上。
路由器在工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。如果到某一特定节点
有一条以上的路径，则基本预先确定的路由准则是选择最优的传输路径。由于各种网络段和
其相互连接情况可能会因环境变化而变化，因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息
协议的规定而定时更新。
网络中，每个路由器的基本功能都是按照一定的规则来动态地更新它所保持的路由表，
以便保持路由信息的有效性。为了便于在网络间传送报文，路由器总是先按照预定的规则把
较大的数据分解成适当大小的数据包，再将这些数据包分别通过相同或不同路径发送出去。
当这些数据包按先后秩序到达目的地后，再把分解的数据包按照一定顺序包装成原有的报文
形式。路由器的分层寻址功能是路由器的重要功能之一，该功能可以帮助具有很多节点站的
网络来存储寻址信息，同时还能在网络间截获发送到远地网段的报文，起转发作用；选择最
合理的路由，引导通信也是路由器基本功能；多协议路由器还可以连接使用不同通信协议的
网络段，成为不同通信协议网络段之间的通信平台。
一般来说，路由器的主要工作是对数据包进行存储转发，具体过程如下：
当数据包到达路由器，根据网络物理接口的类型，路由器调用相应的链路层功能模
块，以解释处理此数据包的链路层协议报头。这一步处理比较简单，主要是对数据
的完整性进行验证，如 CRC 校验、帧长度检查等。
在链路层完成对数据帧的完整性验证后，路由器开始处理此数据帧的 IP 层。这一
过程是路由器功能的核心。根据数据帧中 IP 包头的目的 IP 地址，路由器在路由表
中查找下一跳的 IP 地址；同时，IP 数据包头的 TTL（Time To Live）域开始减数，并
重新计算校验和（Checksum）。
根据路由表中所查到的下一跳 IP 地址，将 IP 数据包送往相应的输出链路层，被封
装上相应的链路层包头，最后经输出网络物理接口发送出去。
简单地说，路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳传输路径，
并将该数据包有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径策略或叫选择最佳路由算法
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——
路由表（Routing Table），供路由选择时使用。
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