简单了解路由器

一、什么是路由器：

1、路由器的定义：路由器是网络传输的交通枢纽，是一种实现网络互连的设备（网络层设备），可以对路由进行转发。
路由：决定数据包从来源端到目的端所经过的路由路径即host到host之间的最佳传输路径。
转发：将路由器输入端的数据包移送到适当的路由器输出（在路由器内部进行）。
2、路由器的作用：实现路由的转发功能，可以对广播域进行分割，可以连接异种网络，运行各种路由协议，可以实现子网之间速率的适配等。
典型的路由器的结构：
1）、路由选择部分，也称为控制平面（软件），其核构建是路由选择处理机
2）、分组转发部分，也称为数据平面（硬件），其核心是处理芯片和交换结构。
报文处理路径：
1）、控制路径：处理目的地址是本路由器的高层协议报文，特别是各种路由协议报文，虽然控制路径不是路由器的关键路径，但是它负责完成路由信息的交互，从而保证了数据路径上的报文沿着最优的路径转发。
2）、数据路径：处理目的地址不是本路由器需要转发的报文，因此数据路径是整个路由器的关键路径，它直接影响路由器的整体性能。
二元匹配和三元匹配
1）二元匹配（交换机）：CAM执行二元运算，基于0或1匹配，精确匹配即所有比特必须完全匹配，“命中”将返回结果（出接口），用于MAC地址查询。
2）三元匹配（路由器）：基于0或1或X（不关心位）匹配，最长匹配返回“命中”，适用于并非所有值都需要精确匹配的查询（ACL或IP路由表） TCAM可用于路由器（ACL，QOS等），防火墙等。
路由器的交换结构：交换结构是一台路由器的核心组件，根据转发表对分组进行处理，将某个输入端口进入的分组从一个合适的输出端口转发出去。
常见的交换方法：
（1）、通过存储器 （ 2）、通过总线 （ 3）、通过内部互联网络

二、路由器的演化

1、第一代路由器：由一个中央处理器和若干网卡通过共享总线互联而成，结构简单且容易实现但性能低
2、第二代路由器：该体系结构主要是数据在第一次到达时生成转表，然后将转发表从路由处理器下放到接口线卡缓存，实现一次查表多次路由。接口种类多，配置灵活，但是在路由状况不断变化的环境中，IP路由表的改变会使得转发表无效，性能优势会受到很大的限制。
3、第三代路由器：该体系结构主要提高线卡的处理能力同时将路由计算的处理器从路由转发中解放出来，大大的提高了系统的整体性能，使第二代路由器每块线卡（从板）拥有了自己的处理器、内存和若干网卡的独立子系统，在本地线卡进行存储和转发判断，主板基本上不参与路由转发操作，而主要负责整个系统的管理操作和路由计算等，但共享总线的容量直接限制了路由器的吞吐率。
4、第四代路由器：该体系路由器引入了交换结构来代替原有的共享总线，可提供更高的带宽，线卡上改采用ASIC实现的专用引发引擎。IP处理能力有质的突破、端口较为丰富、端口容量大，能实现无阻塞交换，但是对QOS、MPLS VPN 、组播、IPV6支持能力弱
5、第五代路由器：用NP代替ASIC，性能更高，扩展更灵活，预留用户接口可编程，业务支持能力强，对新增值业务（MPLS、QOS、组播等）迅速支持，管理灵活，开发方便，可靠性高。
NP（network processor）芯片：网络芯片的出现使为了适应下一代高速网络特点的需要推出的一项新的芯片技术，它同时具有通用芯片和专用集成电路。在NP芯片出现之前，路由器都是专用路由器（MPLS路由器、语音路由器等），NP使路由器称为全业务路由器，可以同时对很多业务处理做硬件加速（QOS、视频等）。
6、第六代路由器：三级交换结构、严格意义上的无阻塞结构。