路由器内部解析

    路由器工做于网络层,提供主机到主机的传输服务，在ATM中路由器采用的是虚电路网络(仅在网络层提供主机到主机的链接服务)，在因特网中采用的是非链接服务的数据报网络。

 

虚电路网络(ATM,帧中继):依靠路由器中的vc号维持链接

数据报网络(因特网):由传输层下来的分组都被分配一个网络编址(ip),而后被推入网络中,到第一个网关(路由器的一个端口),进入路由器的交换结构,经路由处理器查找路由表选择对应的交换出口(路由器将目的地址映射到每个链路接口)

虚电路中的路由器要维持链接状态信息(每一条链接对应的vc号)

数据报网络中的路由器维持转发状态信息(路由表)

 

由来:虚电路比数据报网络复杂得多,虚电路来源于电话界,它采用了真正的电路,呼叫的创建和呼叫的状态都在网络中的路由器维持，因此他比数据报网络复杂的多(至关于电路交换和分组交换的比较)

 

当时因特网架构师选择使用网络层服务模型尽量的简单,将虚电路中的任务交给跟高层的传输层处理(在端系统中)，而后简化网络层服务,更多的服务交给上层传输层和应用层去实现,例如WEB应用，电子邮件,dns服务等,这样的好处是当须要添加新的服务时，只须要加一台主机并定义一台新的协议就能够了。

 https://blog.csdn.net/wj310298/article/details/50176805

 

路由器由4个部分组成:输入端口,输出端口,交换结构,路由选择处理器。

交换结构,输入端口和输出端口由硬件来完成(转发数据平台):因为考虑到数据传输的速度,交换结构采用硬件结构才能胜任，实现转发功能

路由器选择(管理控制平台)由软件来完成:路由器的大脑，路由器的处理器,路由器的转发表和操做系统，实现交换功能                       最新的sdn（软件定义网络）就是实现硬件与软件分离，一种新的网络构架，将转发与交换分离

 

Cisco：1984年Len Bosak与他的妻子Sandy Lerner在斯坦福大学工做时，他们创建并出售因特网路由器非给研究员和学术团体

1986年底cisco月收入达250000美圆,到1987年年底,cisco以1/3的股份为交换条件得到200w美圆风投，后来Cisco持续增加,同时Len Bosak与Sandy lerner与管理层的矛盾日益尖锐,并于1990年上市后lener和Brsak离开公司

 

多年以来：Cisco在路由器市场以外进行成功的扩张，销售安全,无线缓存,以太网交换机,数据中心基础建设,视频会议和IP语音产品和服务

 

Cisco 华为  Lucent  Juniper

交换结构:

　　

　　经内存交换:列如Catalyst 8500系列的交换机就是

　　路由器内部结构:早期路由器都是由计算机,输入输出之间的交换在cpu的直接控制下完成,输入输出端口的功能像在传统操做系统中的I/O设备同样。一个分组到达端口,端口会先经过中断方式向cpu发出信号。因而cpu将该分组复制到内存中，从其首部提取地址编码与内存中的转发表对照找出输出端口。这种状况下，总转发吞吐量老是小与B/2（设内存带宽每秒可写进内存或从内存读取B个分组），读写是共享系统总线的，因此一次只能转发一个分组。不存在这个在读的时候另外一个分组在写。

　　可是如今，目的地址的查找与分组存储（交换）进内存存储位置由输入线路卡来处理。（就像是多核处理共享内存）用一个线路卡上的处理将分组交换写进适当的输出端口的内存中

　　经总线交换:

　经互联网络交换：

 

 

输出端口:

何处出现排队:流量负载、交换结构的相对速率和线路速率

 

假定输入线路速度与输出线路速度是相同的，均为每秒 1in 个分组，有 个输入端口
个输出端口 为进一步简化讨论，假设全部分组具备相同的固定民度，分组以同步的
方式到达输入端口 这就是说，在任何链路发送分组的时间等于在任何链路接收分组的时
间，在这样的时间间隔内，在一个输入链路上可以到达 个或 个分组 定义交换结构传
送速率 WI 为从输人端口到输出端口可以移动分组的速率 若是 尺斟阳阳咐
在输入端口处仅会出现微不足道的排队 这是由于即便在最坏状况下，全部 条输入线路
都在接收分组，而且全部的分组将被转发到相同的输出端口，每批 个分组(每一个输入端
口一个分组)可以在下一批到达前经过交换结构处理完毕
可是在输出端口处会发生什么状况呢?咱们仍然假设 ..itch J. 一样，到
个输入端口的每一个端口的分组都发向相同的输出端口 在这种状况下，在向输出链路
发送一个分组的时间内，将有 个分组到达该输出端口 由于输出端口在一个单位时间
(分组传输时间)内只能发送一个分组，这 个到达的分组必须排队(等待)传输到输出
链路上。因而，又有 个分组可能在它只能发送已排队的 个分组中的一个的时间内到
这种状况会不断持续下去 最终，排队的分组数量会增加得很快，足以耗尽输出端口
的可用内存，在这样的状况下分组被丢弃

 

假定须要路由器缓存来吸取流量负载的波动，一个天然而然的问题就是须要多少缓
多年以来，对缓存长度的经验方法是[盯 3439 J ，缓存数量 应当等于平均往
返时延 (RTI ，好比说 250ms) 乘以链路的容量( C)

最近的理论和试验研究[ Appenzeller
2004J 代表，当有大量的 TCP (N) 流过一条链路时，缓存所须要的数量是 B=RTT.
CI 怦饥 对于一般有大量流通过的大型主干路由器链路(参见如[阳Fr阻叫山a1址 h2 Oω3 ]η) ，
值可能很是大，这使得所需的缓存长度的减少至关明显 Appenzeller 4; Wischik
2005; Beheshti 2008 ]从理论、实现和运行的角度提供了可读性很强的有关缓存氏度问题
的讨论

丢弃到达分组(弃尾策略):涉及算法AQM，RED

 

 

路由选择控制平面：

咱们已经隐含地假设路由选择控制平面所有驻
留并运行在路由器中的路由选择处理器上 网络范围的路由选择控制平面所以是分布式
的，即不一样部分(例如路由选择算法)执行在不一样的路由器上而且经过彼此发送控制报文
进行交互

 新的网络架构（sdn）

近来， 些研究人员[ Caes81' 2005a; Casado 2009; McKeon 2008 ]已经着手探索新型路由器控制平面体系结构，其中数据平面连同部分控制平面(例如，链路状态的本地测量报告，转发表的安装和维护)在路由器中实现，部分控制平面可以在路由器外部实现(例如，在可以执行路由计算的集中式服务器中实现) 。一个定义良好的 API 规定了这两个部分彼此交互和通讯的方式 这些研究人员争辩说将软件控制平面与硬件数据平面(具备最少的路由器驻留控制平面)分离，可以以集中式路由选择计算代替分布式路由选择计算，从而简化路由选择，经过容许不一样的用户定制的控制平面在快速的硬件数据平面上运行，可以进行网络创新