路由器如何轉發數據

① 路由器如何將流量從一個網路轉發到另一個網路

這個涉及到路由器工作原理
參考如下：
所謂路由就是指通過相互連接的網路把信息從源地點移動到目標地點的活動。一般來說，在路由過程中，信息至少會經過一個或多個中間節點。通常，人們會把路由和交換進行對比，這主要是因為在普通用戶看來兩者所實現的功能是完全一樣的。其實，路由和交換之間的主要區別就是交換發生在OSI參考模型的第二層（數據鏈路層），而路由發生在第三層，即網路層。這一區別決定了路由和交換在移動信息的過程中需要使用不同的控制信息，所以兩者實現各自功能的方式是不同的。 早在40多年前間就已經出現了對路由技術的討論，但是直到80年代路由技術才逐漸進入商業化的應用。路由技術之所以在問世之初沒有被廣泛使用主要是因為80年代之前的網路結構都非常簡單，路由技術沒有用武之地。直到最近十幾年，大規模的互聯網路才逐漸流行起來，為路由技術的發展提供了良好的基礎和平台。 路由器是互聯網的主要節點設備。路由器通過路由決定數據的轉發。轉發策略稱為路由選擇（routing），這也是路由器名稱的由來（router，轉發者）。作為不同網路之間互相連接的樞紐，路由器系統構成了基於 TCP/IP 的國際互聯網路 Internet 的主體脈絡，也可以說，路由器構成了 Internet 的骨架。它的處理速度是網路通信的主要瓶頸之一，它的可靠性則直接影響著網路互連的質量。因此，在園區網、地區網、乃至整個 Internet 研究領域中，路由器技術始終處於核心地位，其發展歷程和方向，成為整個 Internet 研究的一個縮影。在當前我國網路基礎建設和信息建設方興未艾之際，探討路由器在互連網路中的作用、地位及其發展方向，對於國內的網路技術研究、網路建設，以及明確網路市場上對於路由器和網路互連的各種似是而非的概念，都有重要的意義。
[編輯本段]原理
路由器（Router）是用於連接多個邏輯上分開的網路，所謂邏輯網路是代表一個單獨的網路或者一個子網。當數據從一個子網傳輸到另一個子網時，可通過路由器來完成。因此，路由器具有判斷網路地址和選擇路徑的功能，它能在多網路互聯環境中，建立靈活的連接，可用完全不同的數據分組和介質訪問方法連接各種子網，路由器只接受源 站或其他路由器的信息，屬網路層的一種互聯設備。它不關心各子網使用的硬體設備，但要求運行與網路層協議相一致的軟體。路由器分本地路由器和遠程路由器，本地路由器是用來連接網路傳輸介質的，如光纖、同軸電纜、雙絞線；遠程路由器是用來連接遠程傳輸介質，並要求相應的設備，如電話線要配數據機，無線要通過無線接收機、發射機。路由器原理其工作原理如下： （1）工作站A將工作站B的地址12.0.0.5連同數據信息以數據幀的形式發送給路由器1。 （2）路由器1收到工作站A的數據幀後，先從包頭中取出地址12.0.0.5，並根據路徑表計算出發往工作站B的最佳路徑：R1->R2->R5->B；並將數據幀發往路由器2。 （3）路由器2重復路由器1的工作，並將數據幀轉發給路由器5。 （4）路由器5同樣取出目的地址，發現12.0.0.5就在該路由器所連接的網段上，於是將該數據幀直接交給工作站B。 （5）工作站B收到工作站A的數據幀，一次通信過程宣告結束。 事實上，路由器除了上述的路由選擇這一主要功能外，還具有網路流量控制功能。有的路由器僅支持單一協議，但大部分路由器可以支持多種協議的傳輸，即多協議路由器。由於每一種協議都有自己的規則，要在一個路由器中完成多種協議的演算法，勢必會 降低路由器的性能。因此，我們以為，支持多協議的路由器性能相對較低。用戶購買路由器時，需要根據自己的實際情況，選擇自己需要的網路協議的路由器。 近年來出現了交換路由器產品，從本質上來說它不是什麼新技術，而是為了提高通信能力，把交換機的原理組合到路由器中，使數據傳輸能力更快、更好。
[編輯本段]作用
路由器的一個作用是連通不同的網路，另一個作用是選擇信息傳送的線路。選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網路系統通信負荷，節約網路系統資源，提高網路系統暢通率，從而讓網路系統發揮出更大的效益來。 從過濾網路流量的角度來看，路由器的作用與交換機和網橋非常相似。但是與工作在網路物理層，從物理上劃分網段的交換機不同，路由器使用專門的軟體協議從邏輯上對整個網路進行劃分。例如，一台支持IP協議的路由器可以把網路劃分成多個子網段，只有指向特殊IP地址的網路流量才可以通過路由器。對於每一個接收到的數據包，路由器都會重新計算其校驗值，並寫入新的物理地址。因此，使用路由器轉發和過濾數據的速度往往要比只查看數據包物理地址的交換機慢。但是，路由器對於那些結構復雜的網路，使用路由器可以提高網路的整體效率。路由器的另外一個明顯優勢就是可以自動過濾網路廣播。從總體上說，在網路中添加路由器的整個安裝過程要比即插即用的交換機復雜很多。 一般說來，異種網路互聯與多個子網互聯都應採用路由器來完成。 路由器的主要工作就是為經過路由器的每個數據幀尋找一條最佳傳輸路徑，並將該數據有效地傳送到目的站點。由此可見，選擇最佳路徑的策略即路由演算法是路由器的關鍵所在。為了完成這項工作，在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關數據－－路徑表（Routing Table），供路由選擇時使用。路徑表中保存著子網的標志信息、網上路由器的個數和下一個路由器的名字等內容。路徑表可以是由系統管理員固定設置好的，也可以由系統動態修改，可以由路由器自動調整，也可以由主機控制。 1．靜態路徑表 由系統管理員事先設置好固定的路徑表稱之為靜態（static）路徑表，一般是在系統安裝時就根據網路的配置情況預先設定的，它不會隨未來網路結構的改變而改變。 2．動態路徑表 動態（Dynamic）路徑表是路由器根據網路系統的運行情況而自動調整的路徑表。路由器根據路由選擇協議（Routing Protocol）提供的功能，自動學習和記憶網路運行情況，在需要時自動計算數據傳輸的最佳路徑。
[編輯本段]使用級別分類
互聯網各種級別的網路中隨處都可見到路由器。接入網路使得家庭和小型企業可以連接到某個互聯網服務提供商；企業網中的路由器連接一個校園或企業內成千上萬的計算機；骨幹網上的路由器終端系統通常是不能直接訪問的，它們連接長距離骨幹網上的ISP和企業網路。互聯網的快速發展無論是對骨幹網、企業網還是接入網都帶來了不同的挑戰。骨幹網要求路由器能對少數鏈路進行高速路由轉發。企業級路由器不但要求埠數目多、價格低廉，而且要求配置起來簡單方便，並提供QoS。
1．接入路由器
接入路由器連接家庭或ISP內的小型企業客戶。接入路由器已經開始不只是提供SLIP或PPP連接，還支持諸如PPTP和IPSec等虛擬私有網路協議。這些協議要能在每個埠上運行。諸如ADSL等技術將很快提高各家庭的可用帶寬，這將進一步增加接入路由器的負擔。由於這些趨勢，接入路由器將來會支持許多異構和高速埠，並在各個埠能夠運行多種協議，同時還要避開電話交換網。
2．企業級路由器
企業或校園級路由器連接許多終端系統，其主要目標是以盡量便宜的方法實現盡可能多的端點互連，並且進一步要求支持不同的服務質量。許多現有的企業網路都是由Hub或網橋連接起來的乙太網段。盡管這些設備價格便宜、易於安裝、無需配置，但是它們不支持服務等級。相反，有路由器參與的網路能夠將機器分成多個碰撞域，並因此能夠控制一個網路的大小。此外，路由器還支持一定的服務等級，至少允許分成多個優先順序別。但是路由器的每埠造價要貴些，並且在能夠路由器使用之前要進行大量的配置工作。因此，企業路由器的成敗就在於是否提供大量埠且每埠的造價很低，是否容易配置，是否支持QoS。另外還要求企業級路由器有效地支持廣播和組播。企業網路還要處理歷史遺留的各種LAN技術，支持多種協議，包括IP、IPX和Vine。它們還要支持防火牆、包過濾以及大量的管理和安全策略以及VLAN。
3．骨幹級路由器
骨幹級路由器實現企業級網路的互聯。對它的要求是速度和可靠性，而代價則處於次要地位。硬體可靠性可以採用電話交換網中使用的技術，如熱備份、雙電源、雙數據通路等來獲得。這些技術對所有骨幹路由器而言差不多是標準的。骨幹IP路由器的主要性能瓶頸是在轉發表中查找某個路由所耗的時間。當收到一個包時，輸入埠在轉發表中查找該包的目的地址以確定其目的埠，當包越短或者當包要發往許多目的埠時，勢必增加路由查找的代價。因此，將一些常訪問的目的埠放到緩存中能夠提高路由查找的效率。不管是輸入緩沖還是輸出緩沖路由器，都存在路由查找的瓶頸問題。除了性能瓶頸問題，路由器的穩定性也是一個常被忽視的問題。
4．太比特路由器
在未來核心互聯網使用的三種主要技術中，光纖和DWDM都已經是很成熟的並且是現成的。如果沒有與現有的光纖技術和DWDM技術提供的原始帶寬對應的路由器，新的網路基礎設施將無法從根本上得到性能的改善，因此開發高性能的骨幹交換/路由器（太比特路由器）已經成為一項迫切的要求。太比特路由器技術現在還主要處於開發實驗階段。
5. 多WAN路由器
早在2000年，北京欣全向工程師在研究一種多鏈路（Multi-Homing）解決方案時發現，全部乙太網協議的多WAN口設備在中國存在巨大的市場需求。伴隨著欣全向產品研發成功，全國第一台雙WAN路由器誕生於公元2002年，中國第一款雙WAN寬頻路由器被命名為NuR8021。 雙WAN路由器具有物理上的2個WAN口作為外網接入，這樣內網電腦就可以經過雙WAN路由器的負載均衡功能同時使用2條外網接入線路，大幅提高了網路帶寬。當前雙WAN路由器主要有「帶寬匯聚」和「一網雙線」的應用優勢，這是傳統單WAN路由器做不到的。
[編輯本段]功能級別分類
寬頻路由器
寬頻路由器是近幾年來新興的一種網路產品，它伴隨著寬頻的普及應運而生。寬頻路由器在一個緊湊的箱子中集成了路由器、防火牆、帶寬控制和管理等功能，具備快速轉發能力，靈活的網路管理和豐富的網路狀態等特點。多數寬頻路由器針對中國寬頻應用優化設計，可滿足不同的網路流量環境，具備滿足良好的電網適應性和網路兼容性。多數寬頻路由器採用高度集成設計，集成10/100Mbps寬頻乙太網WAN介面、並內置多口10/100Mbps自適應交換機，方便多台機器連接內部網路與Internet，可以廣泛應用於家庭、學校、辦公室、網吧、小區接入、政府、企業等場合。
模塊化路由器
模塊化路由器主要是指該路由器的介面類型及部分擴展功能是可以根據用戶的實際需求來配置的路由器，這些路由器在出廠時一般只提供最基本的路由功能，用戶可以根據路由器所要連接的網路類型來選擇相應的模塊，不同的模塊可以提供不同的連接和管理功能。例如，絕大多數模塊化路由器可以允許用戶選擇網路介面類型，有些模塊化路由器可以提供VPN等功能模塊，有些模塊化路由器還提供防火牆的功能，等等。目前的多數路由器都是模塊化路由器。
非模塊化路由器

② 路由器轉發數據的工作原理，用生活中的案例來表達

路由器（Router），是連接網際網路中各區域網、廣域網的設備，它會根據信道的情況自動選擇和設定路由，以最佳路徑，按前後順序發送信號。

路由器是一種三層設備，是使用IP地址定址，實現從源IP到達目標IP地址的端到端的服務，其工作原理如下：

• 路由器接收到數據包，提取目標IP地址及子網掩碼計算目標網路地址；

• 根據目標網路地址查找路由表，如果找到目標網路地址就按照相應的出口發送到下一個路由器；

• 如果沒有找到，就看一下有沒有默認路由，如果有就按照默認路由的出口發送給下一個路由器；

• 如果沒有找到就給源IP發送一個出錯ICMP數據包表明沒法傳遞該數據包；

• 如果是直連路由就按照第二層MAC地址發送給目標站點。

路由器轉發數據工作原理

③ 路由器如何轉發數據包

發送端的數據向外發送一個數據包；系統判斷這個數據包的目標地址是否在同一個網段；若與發送機屬於同一網段，系統直接將數據包封裝成幀，通過二層設備發送到本網段內的目標地址；

若不在同一網段，系統將數據包轉發到網關，重新封裝；網關查看數據包送達的目標ip地址；系統根據目標ip地址查找路由表，決定轉發埠；重新封裝轉發到下一個路由器；

IP數據包到路由器之後，它讀去IP包頭的目標IP地址，然後查看路由表，根據路由協議演算法，確定一條最佳的路徑。

(3)路由器如何轉發數據擴展閱讀：

路由器最主要的功能可以理解為實現信息的轉送。因此，我們把這個過程稱之為定址過程。因為在路由器處在不同網路之間，但並不一定是信息的最終接收地址。所以在路由器中, 通常存在著一張路由表。

根據傳送網站傳送的信息的最終地址，尋找下一轉發地址，應該是哪個網路。其實深入簡出的說，就如同快遞公司來發送郵件。郵件並不是瞬間到達最終目的地，而是通過不同分站的分揀，不斷的接近最終地址，從而實現郵件的投遞過程的。

路由器定址過程也是類似原理。通過最終地址，在路由表中進行匹配，通過演算法確定下一轉發地址。這個地址可能是中間地址，也可能是最終的到達地址。

④ 路由器轉發數據包的工作原理

路由器轉發數據包的工作原理
路由器有很多介面（也就是數據出入的埠），每個介面都有不同網路的IP地址，連接著不同的網路。當一個介面收到一個數據報文後，根據報文頭信息，目標地址和原地址，查找路由表，按路由規則，轉發到相應的介面上，把數據轉發出去。
另外還有ACL，TCP/UDP等轉發控制規則，對數據進行是否轉發的控制。