浙江大学：《通信与计算机网络》课程教学资源（PPT课件讲稿）第六章 路由器的功能

路由器的功能 连接WAN,如X.25、ISDN、帧中继、ATM、卫星链路、微 波、租用或拨号电话线,同步或高速链路等 连接LAN,如 Ethernet、 Token Ring、FDDI、Fast Ethernet、ATM、 Gigabit ethernet等 数据处理,包括过滤、转发、优先级、复用、加密、压 缩等数据处理功能 协议转换,不同网络包括LAN与WAN间网络协议的转换, 以及路由协议处理功能 管理功能,包括路由器的配置管理,容错管理(如链路 自动备份)、均衡负载性能管理、防火墙安全功能和支 持SNP管理管理等功能

路由器的功能 连接WAN，如X. 25、ISDN、帧中继、ATM、卫星链路、微 波、租用或拨号电话线，同步或高速链路等 连 接 LAN， 如 Ethernet、Token Ring、FDDI、Fast Ethernet、ATM、Gigabit Ethernet等 数据处理，包括过滤、转发、优先级、复用、加密、压 缩等数据处理功能 协议转换，不同网络包括LAN与WAN间网络协议的转换， 以及路由协议处理功能 管理功能，包括路由器的配置管理，容错管理（如链路 自动备份）、均衡负载性能管理、防火墙安全功能和支 持SNMP管理管理等功能

路由器的结构与技术 路由协议 存储 转发 管理

路由器的结构与技术 路由协议 存储 转发 管理

三层路由协议结构 最低层(子网内部)称作“端系统到中间 系统(ES-IS)路由信息交换”协议 中间层(域内)称作“中间系统到中间系 统(IS-IS)路由信息交换”协议。 最高层(域间),不同域的路由器通过更 复杂的交互来发现对方,这种交互应携带 大量管理、控制消息来表明域间依赖关系

三层路由协议结构 最低层（子网内部）称作“端系统到中间 系统（ES-IS）路由信息交换”协议。 中间层（域内）称作“中间系统到中间系 统（IS-IS）路由信息交换”协议。 最高层（域间），不同域的路由器通过更 复杂的交互来发现对方，这种交互应携带 大量管理、控制消息来表明域间依赖关系

管理功能 缓冲区管理,提供通信子网的接收和发送 缓冲区的管理,以及网络层报文分段和重 组所需的缓冲区管理。 计时器管理,为网络层协议进程提供计时 服务,包括建立、设置、删除、关闭计时 器,超时指示处理。 多任务调度的服务管理,包括建立、唤醒 选择待执行的任务,挂起、删除等

管理功能 缓冲区管理，提供通信子网的接收和发送 缓冲区的管理，以及网络层报文分段和重 组所需的缓冲区管理。 计时器管理，为网络层协议进程提供计时 服务，包括建立、设置、删除、关闭计时 器，超时指示处理。 多任务调度的服务管理，包括建立、唤醒、 选择待执行的任务，挂起、删除等

拥塞控制 路由器拥塞:当路由器连接的子网的速率 不同时,会导致路由器缓存区的溢出;或 当信息量增长过快超过路由器处理能力时 路由器开始丢失包,我们称之为路由器发 生拥塞。 路由器拥塞的出现意味着负荷大于路由器 所能处理的程度,因此增加路由器的处理 能力或减少负荷都能缓解拥塞

拥塞控制 路由器拥塞：当路由器连接的子网的速率 不同时，会导致路由器缓存区的溢出；或 当信息量增长过快超过路由器处理能力时， 路由器开始丢失包，我们称之为路由器发 生拥塞。 路由器拥塞的出现意味着负荷大于路由器 所能处理的程度，因此增加路由器的处理 能力或减少负荷都能缓解拥塞

拥塞控制的基本方法 弃包:当缓存区满时,暂时丢弃新来的包,(重 发任务由传输层完成)。其优点是简单,缺点是 将导致恶性循环,如果一个路由器没有空闲缓冲 区可用,它必须丢掉新到来的包。 输入缓存区限制:有选择地暂时丢弃新来的包。 对来自本地网的包的数量加以限制,对远程网的 包的数量则不加以限制 反馈控制源点:拥塞时,向发来数据包的源点发 送反馈信息,使其放慢该方向的数据包发送速度, 它允许问题出现并设法解决

拥塞控制的基本方法 弃包：当缓存区满时，暂时丢弃新来的包，（重 发任务由传输层完成）。其优点是简单，缺点是 将导致恶性循环，如果一个路由器没有空闲缓冲 区可用，它必须丢掉新到来的包。 输入缓存区限制：有选择地暂时丢弃新来的包。 对来自本地网的包的数量加以限制，对远程网的 包的数量则不加以限制。 反馈控制源点：拥塞时，向发来数据包的源点发 送反馈信息，使其放慢该方向的数据包发送速度， 它允许问题出现并设法解决

路由器内部存储器 路由器内部存储器为路由器不同的功能应用提供不同类 型的存储器,一般由以下几个部分组成: A.ROM:存放上电时诊断、启动( boot strap)、基本 操作系统软件(子集); B. Flash:作为可擦除可重编程的ROM,存放操作系统 镜像和微码; C. NVRAM:非易失性( Nonvolatile)RAM,存放路由 器配置文件(备份配置文件); D.RAM:当上电后,路由器内部存储器为路由器配置 文件提供临时运行存储空间,以及存放路由表( Routing table)、ARP表,作为(独享或共享的)快速交换 Cache、 包队列和缓存

路由器内部存储器 路由器内部存储器为路由器不同的功能应用提供不同类 型的存储器，一般由以下几个部分组成： A．ROM：存放上电时诊断、启动（boot strap）、基本 操作系统软件（子集）； B．Flash：作为可擦除可重编程的ROM，存放操作系统 镜像和微码； C．NVRAM：非易失性（Nonvolatile）RAM，存放路由 器配置文件（备份配置文件）； D．RAM：当上电后，路由器内部存储器为路由器配置 文件提供临时运行存储空间，以及存放路由表（Routing table）、ARP表，作为（独享或共享的）快速交换Cache、 包队列和缓存

路由器的四种交换方式: 处理器交换 快速交换 优化交换 Netflow交换

路由器的四种交换方式： 处理器交换 快速交换 优化交换 NetFlow交换

处理器交换 当第一个数据包从接口模块进入路由器后,数据包被放 入共享内存;路由器快速地读取包的目标网络地址,此 时在 NetFlow交换高速缓存或快速交换缓存中都找不到这 个网络地址的相应条目,数据包头被读入系统内存进行 处理;路由器查找路由表找到相应的路由条目,根据这 个条目的内容改写包头,并将这路由条目放入快速交换 缓存;然后数据包从共享内存移到接口模块进行CRC错 误检验计算后送出,这个过程就是处理器交换。 处理器交换过程开销很大,故数据包的处理速度较低

处理器交换 当第一个数据包从接口模块进入路由器后，数据包被放 入共享内存；路由器快速地读取包的目标网络地址，此 时在NetFlow交换高速缓存或快速交换缓存中都找不到这 个网络地址的相应条目，数据包头被读入系统内存进行 处理；路由器查找路由表找到相应的路由条目，根据这 个条目的内容改写包头，并将这路由条目放入快速交换 缓存；然后数据包从共享内存移到接口模块进行CRC错 误检验计算后送出，这个过程就是处理器交换。 处理器交换过程开销很大，故数据包的处理速度较低

快速交换 当紧接着的数据包进入路由器后,就无需 进行处理器交换,路由器在读取包头内容 后直接查找快速交换高速缓存进行匹配, 数据包头直接改写后就从接口送出,这就 是快速交换的过程。 快速交换过程整个过程很短,因此快速交 换的速度非常高

快速交换 当紧接着的数据包进入路由器后，就无需 进行处理器交换，路由器在读取包头内容 后直接查找快速交换高速缓存进行匹配， 数据包头直接改写后就从接口送出，这就 是快速交换的过程。 快速交换过程整个过程很短，因此快速交 换的速度非常高