老杨的第254篇文章 | 预计阅读时间8min
晚上好，我是老杨
昨天这份网络工程师基础测试题，不少粉丝都在积极做题，不知道你做了没：《2022网络工程师基础能力测试题（全国卷）》
想到基础，就不得不想到“路由器”这个关键词。在路由交换这个方向上，路由器和交换机是首先要掌握的内容。
路由器广泛应用于各行各业，成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的超级主力军。
IT行业里，从运维者到架构师都在兢兢业业的工作，就是为了让路由器们以最佳状态更可靠、更安全、更高效地运行。
可以这样理解：路由器相当于互联网的枢纽，跟交警一样角色，所以它在网络世界也有着非常重要的地位。
今天我们继续来聊聊路由器，可能你接触过学习过很多，但你不一定去系统整理过，今天这篇文章分两点给你说明。
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01全世界的路由器到底有多少种？
如果说网关是个翻译器，是充当转换重任的计算机系统或设备，那路由器则是个传输器。主要是连通不同的网络和信息传输的一个硬件设备。
目前来说，整个市场上共有三种类型的路由器：
01 宽带路由器
宽带路由器可用于连接计算机或连接到 Internet。
如果您通过电话连接到互联网并使用 IP 语音技术 (VOIP)，那么您需要宽带路由器，这些通常是具有以太网和电话插孔的特殊类型调制解调器 (ADSL)。
02 无线路由器
无线路由器可在您的家中或办公室中创建无线信号，因此，无线路由器范围内的任何 PC 都可以连接它并使用您的 Internet。
为了保护你的无线路由器，你需使用密码或获取您的 IP 地址来保护它，然后，你就可以使用路由器附带的用户 ID 和密码登录路由器。
03 其他类型的路由器
（1）边缘路由器
这种类型的路由器放置在 ISP 网络的边缘，通常配置为外部协议，如 BGP（边界网关协议）到其他 ISP 或大型组织的另一个 BGP。
👉用户边缘路由器
这种类型的路由器属于最终用户（企业）组织，它被配置为向其提供商的 AS 广播外部 BGP。
👉供应商间边界路由器
这种类型的路由器用于互连 ISP，这是一个 BGP 会话路由器，它与其他提供商的 AS 中的其他 BGP 会话路由器保持 BGP 会话。
（2）核心路由器
位于 LAN 网络中间或骨干网中而不是其外围的路由器，在某些情况下，核心路由器提供降压主干，将来自多个园区 (LAN) 或大型企业位置 (WAN) 的分布路由器互连，它们倾向于针对高带宽进行优化。
（3）有线和无线路由器
通过使用 IP 有线和无线路由器，家庭和小型办公室网络日益流行，有线和无线路由器能够在其路由表中维护路由和配置信息，它们还提供基于 IP 地址过滤传入和传出数据包流量的服务。
有些无线路由器可以将路由器的功能与网络交换机和防火墙的功能合二为一。
02
路由器到底是怎么进行网络互联的？
路由器一般至少和两个网络相连，并根据它对所连接网络的状态决定每个数据包的传输路径。
路由器生成并维护一张称为“路由信息表”的表格，这张表跟踪记录若相邻其他路由器的地址和状态信息。
路由器使用路由信息表，并根据传输距离和通信费用等要素，通过优化算法来决定一个特定的数据包的最佳传输路径。
正是这种特点决定了路由器的“智能性”，它能够根据相邻网络的实际运行状况自动选择和调整数据包的传输情况，尽最大的努力以最优的路线和最小的代价将数据包传递出去。
路由器的最基本功能是数据包转发功能。
根据其中所含的目的地址，决定转发到哪一个目的地(可能是路由器也可能就是最终目的点)，并决定从哪个网络接口转发出去，为了维护和使用路由器，路由器还需要有配置（控制)功能。
数据包是TCP/IP通信传输中的数据单位，一般称“包”。TCP/IP是工作在OSI模型第三层(网络层)、第四层（传输层)上，而局域网中传输的“帧”工作在第二层(数据链路层)。
上一层的内容由下一层的内容来传输，所以在局域网中，“包”是包含在“帧”里的。
数据包的结构与人们平常写信非常类似：
目的IP地址是说明这个数据包是要发给谁的，相当于收信人地址；源IP地址是说明这个数据包是发自哪里的，相当于发信人地址；而净载数据，则相当于信件的内容。
所以，最后，我们再根据TCP/IP来梳理一下，路由器的数据包转发具体过程是：
（1）网络接收数据包
这一步负责网络物理层处理，即把经编码调制后的数据信号还原为数据。
不同的物理物理网络介质决定了不同的网络接口。
例如，对应于10Base-T以太网，路由器有10Base-T以太网接口；对应于SDH，路由器有SDH接口。
（2）根据网络物理层接口，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。
这一层处理比较简单，主要是对数据完整性的验证。例如，CRC效验和帧长度检查。近年来,“IP over Everything”的趋势非常明显，特别是光纤网络技术的迅速发展和IP作为事实上标准的确立，使得在DWDM(密集波分复用)光纤上，IP跳过链路层而被直接加载在物理层之上。
（3）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。
IP数据包头的TTL(time to live）域开始减数，并计算新的效验和。
如果接收数据帧的网络接口类型与转发数据帧的网络接口类型不同，则IP数据包还可以按最大帧长度的规定分段或重组。
（4）根据在路由表中所查到的下一跳IP地址，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。
老杨在公众号里也写过不少关于路由器和交换机的技术科普，有兴趣的小友，也可以在下方搜索框内关键词来查看往期文章
■ 文章来源：本篇文章参考部分网络资料、知网论文-赵亚茹《网络中的路由器》，因觉优质，特此整理汇总，侵删。
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