20、路由器的组成及分组交换过程
一、路由器结构概括
1、高层面（非常简化）通用路由器体系架构
（1）路由：运行路由选择算法/协议（RIP、OSFF、BGP）生成路由表
（2）转发：从输入到输出链路交换数据报-根据路由表进行分组的转发
二、分布式交换
1、输出端口：根据数据报头部的信息如：目的地址，在输入端口内存中的转发表中查找合适的输出端口（匹配+行动）
（1）基于目标的转发：仅仅依赖于IP数据报的目标IP地址
（2）通用转发：基于头部字段的任意集合进行转发
2、输入端口缓存：当交换机的速率小于输入端口的汇聚速率时，在输入端口可能要排队，排队延迟以及由于输入缓存溢出或造成丢失。
排队队头的数据报阻止了队列中其他数据报向前移动，即排在队头的数据报可能跟其他数据报是走同一个端口，而这个端口被其他数据报占用，那他也就只能等待，而等待过程排在他后面的数据报也需要跟着等待
3、交换结构
（1）memory：内存交换方式
分组被拷贝到系统内存，CPU从分组头部提取出目标地址，查找转发表，找到对应的输出端口，拷贝到输出端口。转发速率被内存的带宽限制（数据报通过BUG两遍），一次只能转发一个分组
（2）bus：总线交换
a. 方式：数据报通过共享总线，从输入端口转发到输出端口，即数据报发送到共享总线，每个输出端口都获得数据报，若数据报不是该端口，则将其丢弃
b. 局限性：总线竞争，交换速度受限于总线带宽，一次只能处理一个分组
（3）通过互联网络（crossbar等的交换）
a. 可以同时并发转发多个分组，克服总线带宽限制
b. Banyan（榕树）网络，crossbar（纵横）和其他的互联网络被开发，将多个处理器连接成多处理器
c. 当分组从端口A到达，转给端口y；控制器短接相应的两个总线
d. 高级设计：将数据报分片为固定长度的信元，通过交换网络交换
d. Cisco12000：以60Gbps的交换速率通过互联网
4、缓存的必要性：当数据报从交换机构的到达速度比传输速度快，就需要输出端口缓存；当缓冲区被用完时，来的分组会将其抛弃。
5、分组的优先级： 由 调度 规则选择排队的数据报进行传输，即先传输哪个分组。
6、排队：多打一的可能性，就会排队，排队会造成延迟；排队的缓冲区用完，也会造成丢失。
三、调度
1、调度：选择下一个要通过链路传输的分组
2、调度机制
（1）FIFO：按照分组到来的次序发送
（2）优先权调度：发送最高优先权的分组（不同类别有不同的优先权，类别可能依赖于标记或其他的头部字段：e.g.，IP，source/dest，port，numbers，ds，etc）
（3）每个分组分一定的优先级，没有谁比谁绝对优先，而是每个分组占一定的比例
3、丢失策略：
（1）丢弃刚到达的分组（tail drop）
（2）根据优先权丢失/移除分组（priority）
（3）随机地丢弃/移除（random）
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