什么叫路由器？

简单来说，就是能够进行路由和转发的设备，把成千上万的网络连接起来的设备

定义：是一种实现网络互联的设备，三层设备，提供路由与转发两种重要机制；可以决定数据包从来源端到目的端所经过的路由路径（host到host之间的最佳传输路径），这个过程称为路由；将路由器输入端的数据包 移送至适当的路由器输出端（在路由器内部进行），这称之为转发（基于ip头进行转发，即查询目的地址，匹配路由表，然后转发，进出后源目Mac改变）。

数据到三层会查询转发信息表，即FIB表（路由表进行映射形成FIB表，它是硬件上的表）

路由器其他作用：

路由：使用路由表来实现，包括路由表的建立，更新、维护、查找，使用静态路由和动态路由协议来获知远端网络构建路由表
子网间速率适配：两个口，一个10m，一个100m，可相互转换
隔离子网，防止广播蔓延，指定访问规则
不同类型的网络互连

典型的路由器结构：

路由引擎：硬件上要有CPU和内存，软件上要有操作系统，来计算路由，计算结果以路由表的形式输出出来，存在内存中。CPU不参与转发，只参与路由的计算
转发引擎：核心是芯片（ASIC芯片：直接烧录好的芯片），查询转发表，核心是FIB表，是路由表映射来的，直接在FIB表中找到出接口。完成转发。

控制层面与数据层面：控制层面就是路由引擎；数据层面就是转发引擎，因此路由器有两种不同的报文处理路径,在接口处判断收到的报文类型，如果是控制报文则走控制引擎，如果是数据报文则走数据引擎

控制路径：处理目的地址是本路由器的高层协议报文，特别是各种路由协议报文。虽然控制路劲不是路由器的关键路径，但是他负责完成路由信息的交互，从而保证了数据路劲上的报文沿最优路劲转发
数据路径：处理目的地址不是本路由器而需要转发的报文，因此数据路径是整个路由器的关键路劲，他直接影响路由器的整体性能

路由表与转发表：

这两个表都用来保存路由信息，路由表通常由路由协议和路由管理模块维护，包括跟多的信息（IP地址/IP⼦⽹、下⼀跳、路由度量、超时时间等）；转发表是基于路由表生成的，路由器实际转发时使用转发表（只包括IP地址/IP⼦⽹和下⼀跳/出接⼝），这个表交给硬件（TCAM）来完成，有利于高速查找。

转发表：


二元匹配：交换机的CAM表是二元匹配，基于0 ，1来匹配，而且必须都匹配才是真的匹配。CAM是一种特殊的存储器，无论表大小如何，都会在一个时间周期内检索出地址。
三元匹配：基于0 ，1 ，不关注匹配，如TCAM（表从精确到不精确来排列），TCAM用于路由器的掩码，acl的反掩码，QOS，以及一些防火墙的匹配。TCAM是一种特殊的存储器，无论表大小如何，都会在一个时间周期内检索出地址

交换结构：

交换结构是⼀台路由器的核⼼组件,它的作用就是根据转发表(forwarding table)对分组进⾏处理,将某个输入端⼝进⼊的分组从一个合适的输出端⼝转发出去。交换结构本身就是⼀种⽹络,但这种⽹网络完全包含在路由器中,因此交换结构又可看成是”在路由器中的网络”

路由器的演化史：

一代路由器：集成化

以电脑作为路由器以及家用路由器的工作原理：
当有另一段数据进入路由表内存中，先找到目的地址，将目的地址提取出来，丢给CPU，CPU丢给由路由引擎计算的路由表，路由表查表得知从哪个口出去，完成工作。其工作速度慢。转发能力不行

二代路由器：模块化

网卡升级，增加了转发缓存和存储缓存（缓存表），直接在缓存中查表，找到出口，然后直接从总线中出去即可，即一次查表多次路由。但只有一根总线，性能不行

三、四代路由器

路由和转发分开了，与四代路由器相比，四代路由器已近有了ASIC芯片了，直接在接口处理数据，转发性能大大提高。

五代路由器

np芯片：四代的转发速度较快，但路由功能不行，在np芯片出现之前，路由器往往是专用路由器，如局域网路由器，广域网路由器，语言路由器等，于是出了np芯片，其特点是有编程性，可以同时对很多业务进行硬件处理，如qos，ipv6，，MPLS VPN等。