路由器组成与功能

路由器的作用

• 连接不同的网络（不同广播域）。
• 根据 IP 地址转发分组。
• 包含路由选择与分组转发。
• 工作在网络层。

路由器的四个组成部分

路由器 = 输入端口 → 交换结构 → 输出端口
              ↑
          路由处理器（控制平面）
          运行路由协议，维护转发表

1. 输入端口

层次：查表转发(网络层) ← 最长前缀匹配
      链路层解帧 ← CRC校验
      物理层接收 ← 信号接收
关键操作：接收比特流→解封装/CRC→查找转发表→排队等待交换

2. 交换结构

将分组从输入端口传送到输出端口
1. 内存交换：通过 CPU 内存转发（最早，慢）
2. 总线交换：通过共享总线转发（受总线带宽限制）
3. 交叉开关：通过交叉网络转发（可并行，最快）

3. 输出端口

层次：排队调度(网络层) ← 调度算法
      链路层封装 ← 添加帧头帧尾
      物理层发送 ← 信号发送

4. 路由处理器

控制平面：
- 运行路由协议（RIP/OSPF/BGP）
- 维护路由表、计算转发表
- 处理 ICMP、管理配置

输入端口                    交换结构               输出端口
1.物理接收 ──────→ 3.交换传输 ──────→ 5.排队缓冲
2.链路解帧+查表         (内存/总线/交叉)     6.调度发送
                       ↑
                 路由处理器(转发表)

队头阻塞（Head-of-Line Blocking）

多个输入端口的分组要发往同一输出端口：
- 先到的分组占用交换结构
- 后到的分组必须等待（即使它们去往不同输出端口）

解决方案：虚拟输出队列（VOQ）

调度策略

主动队列管理（AQM）

RED（随机早期检测）：
- 队列超阈值时随机丢弃分组
- 通知发送方减速（配合 TCP 拥塞控制）
- 避免队列满后的尾丢弃同步问题