路由器的三种交换结构

今天给各位分享路由器的交换结构包括哪些的知识，其中也会对路由器的三种交换结构进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

本文目录一览：

1、路由器的交换结构

2、路由器中交换结构的作用是什么?

3、路由器硬件结构是什么

4、路由器由哪几部分组成，简要说明一下各部分的作用？

路由器的交换结构

路由器的交换结构是指将路由的输入端口与输出端口相连接的体系结构。

输入端口、输出端口和交换结构共同实现了转发功能，并且总是用硬件实现。这些转发功能有时总称为路由器转发平面。

交换结构位于一台路由器的核心部位。交换可以用多种方式进行，如经内存交换、经总线交换、经互联网络交换。

在网络接口郑兆中，特定媒质接口完成所有的物理层和介质访问子层的功茄庆能，交换结构接口完成IP交换的前期和后期工作。

在交换一个IP之前，先将IP包分成一些固定长度的信元，附上内部路由标识符或者标记优先级等；而在交换后，则将接收到的一些具有相同标识符的信元重组为一个IP数据包。

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与路由器交换结构有关的丢包原因：

1、假设输入和输出线路的速率都是 R，有 N 个输入端口和 N 个输出端口，交换结构的速率足够快。每个线路上的分组都有相同的固定长度，分组以同步的方式到达输入端口，且每个分组都被转发到同一个输出端口。

2、如果交换结构不能快到使所有到达的分组无时延地通过它传送，则在输入端口也将出现分组排队。因为到达的分组必须加入输入端口队列中，以等待通过交换结构传送到输出端口。

参考资料来源：百度百科-路由交换设备

路由器中交换结构的作用是什么?

作用是为数据处理提供的锋陵拿网络通道。

路由器的结构可划分为两大部分，即路由选择部分和路由转发部分。分组转发部分是由三个部分所组成，交换结构，一组输入端口和一组输出端口。

交换结构又称交换组织，它的作用就是根据转发表对分组进行处理，将某个从输入端口进来的分组从另一个合适的输出口输出出去。交换结构本身就是一种网络，但这种网络完全包含在路由器之内，因此，交换结构可看成在路由器中的网络。

扩展资料：

交换可以用多种方式进行，如经内存交换、经总线交换、经互联网络交换。

经内存交换：一个分组到达输入端口时，该端口先通过中断方式向路由选择处理器发出信号。于是该分组从输入端口被复制到处理器内存汪汪中。路由选择处理器从其首部中提取目的地址，在转发表中查找输出端口，并将该分组复制到输出端口的缓存中。

经总线交换：让输入端口为分组预先计划一个交换机内部标签（首部），指示本地输出端口，使分组在总线上传送和传输到输出端口。该分组能由所有输出端口收到，但只有与该标签匹配的端口才能保存该分组。然后标签在输出端口被去除。一次只有一个分组能够跨越总线。

经互联银搭网络交换：每条垂直的总线和水平的总线在交叉点处交叉，交叉点通过交换结构控制器能够在任何时候开启和闭合。若来自两个不同输入端口的两个分组其目的地为相同的输出端口，则一个分组必须在输入端等待。因为在某个时刻经给定总线仅有一个分组能够发送。

路由器硬件结构是什么

你知道路由器的硬件结构吗?下面将由我带大家来解答这个疑问吧，希望对大家有所收获!

路由器的概念

路由器(Router)，是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。 路由器是互联网络的枢纽，"交通警察"。目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已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主力军。路由和交换机之间的主要区别就是交换机发生在OSI参考模型第二层(数据链路层)，而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换机在移动信息的过程中需使用不同的控制信息，所以说两者实现各自功能的方式是不同的。

路由器(Router)又称网关设备(Gateway)是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问 方法 连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一侍宽简种互联设备。

路由器的硬件构成

一、路由器的硬件构成

路由器主要由以下几个部分组成：输入/输出接口部分、包转发或交换结构部分(switching fabric)、路由计算或处理部分。

输入端口是物理链路和输入包的进口处。端口通常由线卡提供，一块线卡一般支持4、8或16个端口，一个输入端口具有许多功能。第一个功能是进行数据链路层的封装和解封装。第二个功能是在转发表中查找输入包目的地址从而决定目的端口(称为路由查找)，路由查找可以使用一般的硬件来实现，或者通过在每块线卡上嵌入一个微处理器来完成。第三，为了提供QoS(服务质量)，端口要对收到的数据包进行业务分类，分成几个预定义的服务级别。第四，端口可能需要运行诸如SLIP(串行线网际协议)和PPP(点对点协议)这样的数据链路级协议或者诸如PPTP(点对点隧道协议)这样的网络级协议。一旦老裤路由查找完成，必须用交换开关将包送到其输出端口。如果路由器是输入端加队列的，则有几个输入端共享同一个交换开关。这样输入端口的最后一项功能是参加对公共资源(如交换开关)的仲裁协议。普通路由器中该部分的功能完全由路由器的中央处理器来执行，制约了数据包的转发速率(每秒几千到几万个数据包)。高端路由巧戚器中普遍实现了分布式硬件处理，接口部分有强大的CPU处理器和大容量的高速缓存，使接口数据速率达到10Gbps，满足了高速骨干网络的传输要求。

路由器的转发机制对路由器的性能影响很大，常见的转发方式有：进程转发、快速转发、优化转发、分布式快速转发。进程转发将数据包从接口缓存拷贝到处理器的缓存中进行处理，先查看路由表再查看ARP表，重新封装数据包后将数据包拷贝到接口缓存中准备传送出去，两次查表和拷贝数据极大的占用CPU的处理时间，所以这是最慢的交换方式，只在低档路由器中使用。快速交换将两次查表的结果作了缓存，无需拷贝数据，所以CPU处理数据包的时间缩短了。优化交换在快速交换的基础上略作改进，将缓存表的数据结构作了改变，用深度为4的256叉树代替了深度为32的2叉树或哈希表(hash)，CPU的查找时间进一步缩短。这两种转发方式在中高档路由器中普遍加以应用。在骨干路由器中由于路由表条目的成倍增加，路由表或ARP表的任何变化都会引起大部分路由缓冲失效，以前的交换方式都不再适用，最新的交换方式是分布式快速交换，它在每个接口处理板上构建一个镜像(mirror)路由表和MAC地址表相结合的转发表，该表是深度为4的256叉树，但每个节点的数据部分是指向另一个称为邻接表的指针，邻接表中含有路由器成帧所需要的全部信息。这种结构使得转发表完全由路由表和ARP表来同步更新，本身不再需要额外的老化进程，克服了 其它 交换方式需要不断对缓存表进行老化的缺陷。

交换结构最常见的有总线型、共享内存型、Cross-bar空分结构型。总线型结构最简单，所有输入和输出接口挂在一个总线上，同一时间只有两个接口通过总线交换数据。其缺点是其交换容量受限于总线的容量以及为共享总线仲裁所带来的额外开销。在调度共享数据传输通道上必须花费一定的开销，而且总线带宽的扩展受到限制，制约了交换容量的扩张，一般在中档路由器中使用这种结构。共享内存型结构中，进来的包被存贮在共享存贮器中，所交换的仅是包的指针，这提高了交换容量，但它受限于内存的访问速度和存储器的管理效率，尽管存贮器容量每18个月能够翻一番，但存贮器的存取时间每年仅降低5%，这是共享存贮器交换开关的一个固有限制。共享内存型结构在早期的中低档路由器中普遍应用。Cross-bar空分结构相当于多条并行工作的总线，具有N×N个交叉点的交叉开关可以被认为具有2N条总线。如果一个交叉是闭合，输入总线上的数据在输出总线上可用，否则不可用。对流经它的数据不断进行开关切换，可见开关速度决定了交换容量，随着各种高速器件的不断涌现，这种结构的交换容量普遍达到几十Gbps以上，成为目前高端路由器和交换机的首选交换结构。

路由计算或处理部分主要是运行动态路由协议。接收和发送路由信息，计算出路由表，为数据包的转发提供依据。各种档次的路由器的路由表条目的大小存在很大差异，从几千条到几百万条不等，因此高端路由器的路由表的构造对路由查找速度影响很大，其路由表的数据结构常采用二叉树的形式，查找与更新的速度都比较快。

输出端口在包被发送到输出链路之前对包存贮，可以实现复杂的调度算法以支持优先等级要求。与输入端口一样，输出端口同样要能支持数据链路层的封装和解封装，以及许多较高级协议。

一般而言，路由器对一个数据包的交换要经过一系列的复杂处理，主要有以下几个方面：

1)压缩和解压缩

2)加密和解密

3)用输入/输出访问列表进行报文过滤

4)输入速率限制

5)进行网络地址翻译(NAT)

6)处理影响本报文的任何策略路由

7)应用防火墙特性对包进行检查

8)处理Web页缓冲的重定向

9)物理广播处理，如帮助性地址(ip help address)

10)利用启用的QoS机制对数据包排队

11)TTL值的处理

12)处理IP头部中的任选项

13)检查数据包的完整性

二、路由器的软件体系

路由器是在软件控制下进行工作的，与普通 操作系统 相比，其软件系统是比较简洁、全部驻留在存储器当中且受限于原始平台的一种操作系统。在商用实时操作系统的内核基础上开发一个包含TCP/IP协议栈的接口平台，辅以各种功能模块，形成完整的软件系统。为最大限度地提高路由器快速交换报文的能力，该操作系统被设计为具有最小的操作性开销，同时允许CPU使用最大的带宽进行报文交换。

路由器的软件系统主要有五个组成部分：

1、进程：由执行特定任务的独立线程和相关的数据组成，如系统配置维护的telnet守护进程、客户端进程，FTP进程、TFTP进程，SNMP进程，各种协议进程：IP、TCP、UDP、RIP、OSPF、BGP、ARP、ICMP、IGMP，其它有加解密进程、报文过滤进程、NAT进程等。

2、内核：为系统的其它部分提供基本的系统服务，如存储器管理、进程调度、定时器和时钟管理。它为进程提供了硬件(CPU和存储器)资源的管理。

3、报文缓冲：用来存放将要被交换的报文。

4、设备驱动程序：控制网络接口硬件设备及其它外围设备(如Flash)。设备驱动程序接口位于进程、内核、硬件之间，同时与交换控制软件有接口。

5、交换控制软件：根据转发方式控制报文的交换，在高端线速路由器中该部分功能由硬件实现。

路由器由哪几部分组成，简要说明一下各部分的作用？

路由器的组成大致可以分成两部分：内部构件和外部构件皮兄

内部构件：

1、RAM（随机存储器）

功能：存放路由表；存放ARP告诉缓存；存放快速交换缓存；存放分组交换缓冲；存放解压后的IOS；路由器加电后，存放running配置文件；

2、NVRAM（非易失性RAM）

功能：存储路由器的startup配置文件；存储路由器的备份。

3、FLASH（快速闪存）

功能：存放IOS和微代码。

4、ROM(只读存储器)

功能：存放POST诊断所需的指令；存放mini-ios；存放ROM监控模式的代码。

5、CPU（中央处理器）

衡量路由器性能的重要指标，负责路由计算，路由选择等。

6、背板：

背板能力是一个重要参数，尤其在交换机中。

外部构件誉蠢就是各种接线的接口。燃虚袭

扩展资料：

路由器作用及功能

第一，网络互连：路由器支持各种局域网和广域网接口，主要用于互连局域网和广域网，实现不同网络互相通信；

第二，数据处理：提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能；

第三，网络管理：路由器提供包括路由器配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。

从过滤网络流量的角度来看，路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与工作在网络数据链路层，从物理上划分网段的交换机不同，路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分，有的路由器仅支持单一协议，但大部分路由器可以支持多种协议的传输。

参考资料来源：百度百科-路由器

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