詳解路由器的工作原理

　　我們知道路由器是用來連接不同網段或網絡的，在一個局域網中，如果不需與外界網絡進行通信的話，內部網絡的各工作站都能識別其它各節點，完全可以通過交換機就可以實現目的發送，根本用不上路由器來記憶局域網的各節點MAC地址。路由器識別不同網絡的方法是通過識別不同網絡的網絡ID號進行的，所以為了保證路由成功，每個網絡都必須有一個唯一的網絡編號。路由器要識別另一個網絡，首先要識別的就是對方網絡的路由器IP地址的網絡ID，看是不是與目的節點地址中的網絡ID號相一致。如果是當然就向這個網絡的路由器發送了，接收網絡的路由器在接收到源網絡發來的報文後，根據報文中所包括的目的節點IP地址中的主機ID號來識別是發給哪一個節點的，然後再直接發送。

　　為了更清楚地說明路由器的工作原理，現在我們假設有這樣一個簡單的網絡。假設其中一個網段網絡ID號為"A"，在同一網段中有4台終端設備連接在一起，這個網段的每個設備的IP地址分別假設為：A1、A2、A3和A4。連接在這個網段上的一台路由器是用來連接其它網段的，路由器連接於A網段的那個端口IP地址為A5。同樣路由器連接另一網段為B網段，這個網段的網絡ID號為"B"，那連接在B網段的另幾台工作站設備設的IP地址我們設為：B1、B2、B3、B4，同樣連接與B網段的路由器端口的IP地址我們設為B5。

　　在這樣一個簡單的網絡中同時存在著兩個不同的網段，現如果A網段中的A1用戶想發送一個數據給B網段的B2用戶，有了路由器就非常簡單了。

　　首先A1用戶把所發送的數據及發送報文准備好，以數據幀的形式通過集線器或交換機廣播發給同一網段的所有節點(集線器都是采取廣播方式，而交換機因為不能識別這個地址，也采取廣播方式)，路由器在偵聽到A1發送的數據幀後，分析目的節點的IP地址信息(路由器在得到數據包後總是要先進行分析)。得知不是本網段的，就把數據幀接收下來，進一步根據其路由表分析得知接收節點的網絡ID號與B5端口的網絡ID號相同，這時路由器的A5端口就直接把數據幀發給路由器B5端口。B5端口再根據數據幀中的目的節點IP地址信息中的主機ID號來確定最終目的節點為B2，然後再發送數據到節點B2。這樣一個完整的數據幀的路由轉發過程就完成了，數據也正確、順利地到達目的節點。

　　當然實際上像以上這樣的網絡算是非常簡單的，路由器的功能還不能從根本上體現出來，一般一個網絡都會同時連接其它多個網段或網絡，就像圖2所示的一樣，A、B、C、D四個網絡通過路由器連接在一起。

　　現在我們來看一下在如圖2所示網絡環境下路由器又是如何發揮其路由、數據轉發作用的。我們同樣需要假設，各網絡用戶的IP地址分配就不多講了，圖2已有標注。現假設網絡A中一個用戶A1要向C網絡中的C3用戶發送一個請求信號時，信號傳遞的步驟如下：

　　第1步：用戶A1將目的用戶C3的地址C3，連同數據信息以數據幀的形式通過集線器或交換機以廣播的形式發送給同一網絡中的所有節點，當路由器A5端口偵聽到這個地址後，分析得知所發目的節點不是本網段的，需要路由轉發，就把數據幀接收下來。

　　第2步：路由器A5端口接收到用戶A1的數據幀後，先從報頭中取出目的用戶C3的IP地址，並根據路由表計算出發往用戶C3的最佳路徑。因為從分析得知到C3的網絡ID號與路由器的C5網絡ID號相同，所以由路由器的A5端口直接發向路由器的C5端口應是信號傳遞的最佳途經。

　　第3步：路由器的C5端口再次取出目的用戶C3的IP地址，找出C3的IP地址中的主機ID號，如果在網絡中有交換機則可先發給交換機，由交換機根據MAC地址表找出具體的網絡節點位置;如果沒有交換機設備則根據其IP地址中的主機ID直接把數據幀發送給用戶C3，這樣一個完整的數據通信轉發過程也完成了。

　　從上面可以看出，不管網絡有多麼復雜，路由器其實所作的工作就是這麼幾步，所以整個路由器的工作原理都差不多。當然在實際的網絡中還遠比上圖2所示的要復雜許多，實際的步驟也不會像上述那麼簡單，但總的過程是這樣的。