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一、路由器基本工作過程

      在路由器中可以支持多種協議棧數據的轉發。路由器在OSI的參考模型中，是一個第3層的網絡連接設備。路由器連接的體系結構如圖7.6所示。每臺路由器可以有多個不同的網絡接口。

      IP網采用無連接方式傳送IP數據分組或稱數據包，每一分組包含源站和目的站的IP地址，可以獨立地在網上傳送。IP數據包的轉發是根據IP協議由路由器完成的。

圖7.6   路由器連接體系結構

       路由器在接收到數據時，要對其傳輸路徑進行選擇，則需要維護一個稱為“路由表”的數據結構。概括地講，路由表就是包含若干條目，供路由器選路時查詢數據包傳輸路徑的表項。路由表中的一個條目至少要包含數據報的目的IP地址（通常是目的主機所在網絡的地址）、下一跳路由器（即從本路由器出發按所給路徑到給定目的地所要通過的下一個路由器）的地址和相應的網絡接口等幾項內容。當數據包達到路由器后，路由器就根據數據包的目的地址查詢路由表中的相應條目，并按照其中的指示把數據包轉發到相應的方向。因此,路由表要能夠正確的反映實際網絡的拓撲結構，這樣才能保證路由器做出的路徑選擇是正確的。當網絡拓撲發生變化的時候，路由表也應該做相應的變動，即路由器必須能生成路由表并在必要的時候更新路由表。 

       路由器的基本工作過程如下。

       圖7.7(a)是一個簡單路由IP網的例子。有4個A類網絡通過3個路由器連接在一起。每一個網絡上都可能有成千上萬個主機，可以想象，若按這些主機的完整IP地址來制作路由表，則這樣的路由表顯然過于復雜和龐大。若按主機所在的網絡號Net-id來制作路由表，那么每一個路由器中的路由表就只包含4個要査找的網絡，路由表大大簡化。路由器是根據路由表查找路由的，它根據目的站所在的網絡找出下一跳(下一個路由器)。以路由器R2的路由表為例，由于R2同時連接在網絡2和網絡3上，因此只要目的站在這兩個網絡上.都可由路由器R2直接交付(當然要通過地址轉換協議ARP才能找到這些主機相應的物理地址)。若目的站在網絡1中，則下一站路由器應為R1,根據路由表其1P地址為20.0.0.7.由于路由器R2和R1同時連接在網絡2上，因此從路由器R2轉發分組到路由器R1是很容易的。同理，若目的站在網絡4中，則路由器R2應將分組轉發給IP地址為30.0.0.1的路由器R3。最后由路由器R3轉交給目的主機。

       既然在選擇路由時路由表只根據目的站的網絡號.那么就可以將整個網絡拓撲簡化為圖7.7(E)所示的那樣。在簡化圖中，網絡變成了一條鏈路，但每個路由器旁邊都注明其IP地址。使用這樣的簡化圖，可使我們不用關心某個網絡內部的拓撲以及網絡包含有多少臺計算機，因為這些對研究路由選擇問題并沒什么關系。簡化圖強調了在互聯網中轉發分組時是從一個路由器轉發到下一個路由器。只有路由中最后一個路由器才將數據報交付給主機。

圖7.7  互聯網轉發分組的簡化圖

二、路由選擇算法及路由協議

        路由器要實現數據轉發的功能.至少需要完成兩個工作：

        ①選路策略。根據數據包的目的地和網絡的拓撲結構選擇一條最佳路徑.把對應不同目的地的最佳路徑存放在路由表中，及如何建立并維護路由表。包括靜態路由選擇以及各種動態路由協議。

        ②選路機制。査路由表從而決定向哪個接口轉發數據，并執行相應的操作。即如何根據路由表內容轉發數據包。

        選路策略只影響路由表的內容，比如對同一個目的IP地址來說.由于選路策略的不同，最佳路徑可能會不一樣，但這并不影響選路機制的執行過程，只是會對其執行的結果產生影響。 

選路機制的基本工作過程見上一小節，本小節重點介紹路由器中完成選路策略功能的路由選擇算法及路由協議。