首先，路由器需要至少两个接口来连接不同的网络。每个接口都代表了一个物理连接，可以是光纤、以太网等。其次，路由器必须实现至少网络层的协议，这样才能理解和处理网络层的通信。为了能够连接不同类型的网络，路由器至少支持两种以上的子网协议。
除了连接和通信能力外，路由器还需要具备存储、转发和寻径的功能。这意味着路由器需要能够暂时存储数据包，并根据目的地址将它们转发到正确的路径。路由器的寻径功能是通过路由协议实现的，这些协议帮助路由器建立和维护路由表。
路由器的作用不仅限于数据包的转发，它还能实现异种网络的互连，即连接使用不同协议的网络。此外，路由器还可以进行子网协议转换，这意味着它可以将一个子网的协议转换为另一个子网的协议，使得不同的子网能够相互通信。
路由器还负责路由表的建立、刷新和查找。路由表是路由器进行数据包转发的重要依据，它记录了目的网络和下一跳路由器的信息。当路由器收到一个数据包时，它会根据目的地址在路由表中查找对应的下一跳路由器，并将数据包转发给该路由器。
此外，路由器还可以实现速率适配，即调整不同接口之间的数据传输速率，以避免拥塞和丢包。路由器还可以隔离网络，防止广播风暴和网络攻击，从而提高网络安全。
路由器的工作原理涉及多个层次，包括物理层、数据链路层和网络层。当路由器从某个接口收到一个数据包时，它会首先将数据包从物理层传输到数据链路层，然后从数据链路层传输到网络层。在数据链路层，路由器会解析数据包的MAC地址，并根据该地址确定数据包的目标设备。在网络层，路由器会解析数据包的ip地址，并根据该地址确定数据包的目标网络。
然后，路由器会根据目的地址在路由表中查找对应的下一跳路由器，并将数据包转发给该路由器。如果找不到对应的下一跳路由器，数据包将会被丢弃。
路由器还涉及到子网寻径和路由算法。子网寻径是指路由器在子网之间转发数据包的过程。为了实现子网寻径，路由器需要在路由表中加入子网信息，即子网掩码、信宿网络地址和下一跳路由器地址。路由算法是指路由器选择最佳路径的方法，它需要考虑多个因素，例如路径距离、可靠性、时延、带宽、承载量和通信费用等。
与路由器相比，其他网络设备如中继器、网桥和交换机等也有各自的功能和特点。中继器主要用于放大电信号，用于连接具有相同物理层的LAN。网桥和交换机则是在数据链路层实现互连的设备，它们可以隔离网段，提高传输性能。与这些设备相比，路由器实现网络互连的功能更加复杂，它能够支持多协议、提供多种接口，并且具有更强的异构网互连能力和阻塞控制能力。
综上所述，路由器是网络通信中的关键设备，它负责在不同的网络之间转发数据包。路由器具备连接、通信、存储、转发和寻径的功能，可以实现异种网络的互连和子网协议转换。路由器的工作原理涉及多个层次，包括物理层、数据链路层和网络层。路由器还需要考虑多个因素来选择最佳路径，例如路径距离、可靠性、时延、带宽、承载量和通信费用等。与中继器、网桥和交换机等设备相比，路由器实现网络互连的功能更加复杂，具有更强的能力和灵活性。
路由器的概念及基本构成
路由器是一种用于网络互连的计算机设备，它工作在 OSI 参考模型的第三层
（网络层），为不同的网络之间报文寻径并存储转发。
作为路由器，必须具备：
???? 两个或两个以上的接口：用于连接不同的网络。
???? 协议至少实现到网络层：只有理解网络层协议才能与网络层通讯。
???? 至少支持两种以上的子网协议：异种子网互联。
具有存储、转发、寻径功能 ：实现速率匹配与路由寻径。
???? 一组路由协议：包括域内路由协议、域间路由协议。
路由器的作用
???? 异种网络互连：主要是具有异种子网协议的网络互连。
???? 子网协议转换：不同子网间包括局域网和广域网间协议转换。
???? 路由（寻径）：路由表建立、刷新、查找。
???? 速率适配：不同接口具有不同的速率，路由器可以利用自己 缓存及流控协议适配。
???? 隔离网络：防止广播风暴，网络安全（防火墙）。
???? 报文分片与重组：接口的 MTU 不同，超过接口的 MTU 的报文会被分片，到达目的地的报文会被重组。
???? 备份、流量流控：主备线路的切换及复杂的流量控制。
路由器工作原理
路由器中时刻维持着一张路由表，所有报文的发送和转发都通过查找路由表
从相应端口发送。这张路由表可以是静态配置的，也可以是动态路由协议产生的。
物理层从路由器的一个端口收到一个报文，上送到数据链路层。
数据链路层去掉链路层封装，根据报文的协议域上送到网络层。
网络层首先看报文是否是送给本机的，若是，去掉网络层封装，送给上层。
若不是，则根据报文的目的地址查找路由表，若找到路由，将报文送给相应
端口的数据链路层，数据链路层封装后，发送报文。若找不到路由，报文丢弃。
子网寻径及路由
标准的寻径表表目是一个二维组（信宿网络地址，下一驿站地址），其中不
携带子网信息，不能满足子网寻径。引入子网编址以后，子网寻径表的每一
表目中加入子网模，于是子网寻径表表目变为三维组：子网模、信宿网络地
址、下一驿站地址。
路由算法、路由协议、寻径
路由器依据路由表来为报文寻径，路由表由路由协议建立和维护。路由协议
的设计则是依据某种路由算法。
选径是否是最佳：
以什么参数来衡量路由，如时延、距离、中间网关数等。
简洁性：
路由算法应设计的尽可能简洁。
强壮性：
路由算法必须具有鲁棒性，应经得起各种网络环境的考验。
快速收敛性：
即所有路由器就最优路径达成一致的过程路由算法如果收敛的慢，就会引起
路径循环或网络消耗。
灵活性、弹性：
路由算法能否适应网络环境的各种变化，例如网络带宽、路由器的缓存、网
络时延等发生变化，路由算法能否根据这些变化做出调整。
路由表包含的信息用来交换路由信息和选择最佳路由
路由表是路由器的核心，其中的路由信息来源有两种：一种是手动添加的静
态路由，另外一种是路由器运行过程中由动态路由协议学习而得来。
路由算法使用了许多不同的权决定最佳路由。通常采用的权如下：
???? 路径距离：指所经过的每条链路的权值之和，有的路由协议指节点数目；
???? 可靠性：指网络链路是否容易出故障；
???? 时延：指网络链路造成的网络延时；
???? 带宽：指链路传输信息流容量的能力；
???? 承载量：指网络资源如路由器的繁忙程度；
???? 通信费用。
路由器与相关网络设备的比较
Hubs（中继器）：对应 7 层模型的物理层，它的作用是放大电信号。主要用于连接具有相同物理层的 LAN。Hubs 还将以太网的总线结构变成星状结构。Bridges（Switches）：是一种在数据链路层实现互连的存储转发设备，广泛用于局域网的扩展。Bridges 从一个网段接收完整的数据帧，进行必要的比较和验证，然后决定是丢弃还是发送给另外一个网段。Bridges 具有隔离网段的作用。在网络上适当地使用 Bridges 可以调整网络负载，提高传输性能。
Router（路由器）：与 Bridges 相比，路由器实现网络互连是发生在网络层，它实现了相对复杂的功能：路由选择、多路重发、错误检测等。路由器的异构网互连能力、阻塞控制能力和网段的隔离能力要强于 Bridges。路由器可以阻止网络风暴、支持多协议、提供多种接口。
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