在信息化社会中，人们对数据通信的要求日益增加。路由器作为IP网的核心设备，其技术已成为当前信息产业的关键技术。

路由器是工作在OSI参考模型第三层——网络层的数据包转发设备。路由器通过转发数据包来实现网络互联。虽然路由器可以支持多种协议（例如TCP/IP、IPX/SPX、Apple Talk等协议），但是在我国绝大多数路由器运行TCP/IP协议。

路由器通常连接两个（或多个）由IP子网（或点到点）协议标识的逻辑端口，至少拥有1个物理端口。路由器根据收到数据包中的网络层地址以及路由器内部维护的路由表决定输出端口以及下一个地址，并且重写链路层数据包实现转发数据包。路由器通常动态维护路由表来反映当前的网络拓扑。路由器通过与网络上其他路由器交换路由和链路信息来维护路由表。路由器是连接IP网的核心设备，如图5-11所示。

图5-11　路由器结构示意图

（一）路由器的功能

路由器通常实现下列基本功能：

（1）实现IP、TCP、UDP、ICMP等互联网协议。

（2）连接到两个（或多个）数据包交换的网络。对每个连接到的网络，实现该网络所要求的功能。这些功能包括：①IP数据包封装到链路层帧或从链路层帧中取出IP数据包；②按照该网络所支持的最大数据包大小发送或接收IP数据报，该大小是网络最大传输单元（MTU）；③将IP地址与相应网络的链路层地址相互转换，例如将IP地址转换成以太网硬件地址；④实现网络支持的流量控制和差错指示；⑤接收及转发数据包，在收发过程中实现缓冲区管理、拥塞控制以及公平性处理；⑥出现差错时辨认差错并产生ICMP差错及必要的差错消息；⑦丢弃生存时间（TTL）域为0的数据包；⑧必要时将数据包分段。

（3）按照路由表信息，为每个IP数据包选择下一个目的地。

（4）支持至少一种内部网关协议（IGP）与其他同一自治域中路由器交换路由信息及可达性信息。支持外部网关协议（Exterior Gateway Protocol，简称EGP）与其他自治域交换拓扑信息。

（5）提供网络管理和系统支持机制，包括存储、上载配置、诊断、升级、状态报告、异常情况报告及控制等。

（二）路由器性能

路由器性能主要包含如下内容：

（1）背板能力。通常指路由器背板容量或者总线能力。

（2）吞吐量。指路由器包转发能力。

（3）丢包率。指路由器在稳定的持续负荷下由于资源缺少，在应该转发的数据包中不能转发的数据包所占的比例。

（4）转发时延。指需转发的数据包最后的比特进入路由器端口到该数据包第一比特出现在端口链路上的时间间隔。(www.daowen.com)

（5）路由表容量。指路由器运行中可以容纳的路由数量。

（6）可靠性。指路由器可用性、无故障工作时间和故障恢复时间等指标。

（三）路由器的分类

当前路由器分类方法各异。各种分类方法有一定的关联，但是并不完全一致。

（1）从能力上分，路由器可分高端路由器和中低端路由器。各厂家划分并不完全一致。通常将背板交换能力大于40G的路由器称为高端路由器，背板交换能力40G以下的路由器称为中低端路由器。

（2）从结构上分，路由器可分为模块化结构与非模块化结构。通常中高端路由器为模块化结构，低端路由器为非模块化结构。

（3）从网络位置划分，路由器可分为核心路由器与接入路由器。核心路由器位于网络中心，通常是使用高端路由器。要求快速的数据包交换能力与高速的网络接口，通常是模块化结构。接入路由器位于网络边缘，通常使用中低端路由器。要求相对低速的端口以及较强的接入控制能力。

（4）从功能上分，路由器可分为通用路由器与专用路由器。一般所说的路由器为通用路由器。专用路由器通常为实现某种特定功能对路由器接口、硬件等作专门优化。例如接入服务器用作接入拨号用户，增强PSTN（Public Switched Telephone Network公共开关电话网络，一种常用旧式电话系统）接口以及信令能力；VPN（Virtual Private Network虚拟个人网络）路由器增强隧道处理能力以及硬件加密；宽带接入路由器强调宽带接口数量及种类。

（5）从性能上分，路由器可分为线速路由器以及非线速路由器。通常线速路由器是高端路由器，能以媒体速率转发数据包；中低端路由器是非线速路由器。但是一些新的宽带接入路由器也有线速转发能力。

路由器分类方法还有很多，并且随着路由器技术的发展，可能会出现越来越多的分类方法。

（四）路由器与第三层交换技术

路由器在网络层提供连接服务，用路由器连接的网络可以使用在数据链路层和物理层完全不同的协议。由于路由器操作的OSI层次比网桥高，所以，路由器提供的服务更为完善。路由器可根据传输费用、转接时延、网络拥塞或信源和终点间的距离来选择最佳路径。路由器的服务通常要由终端用户设备明确地请求，它处理的仅仅是由其他终端用户设备要求寻址的报文。

路由器与网桥的另一个重要差别是，路由器了解整个网络，维持互联网络的拓扑，了解网络的状态，因而可使用最有效的路径发送包。

网桥和路由器之间功能上的差别经常很模糊。由于网桥变得越来越复杂，它们现在能处理一些以前由路由器处理的日常杂务，执行路由功能的网桥有时也称为网桥路由器。

网桥可以隔开网段中的流量，提高了互联的局域网的性能。但是网桥也存在“广播风暴”等问题。解决广播域的问题，引入了路由器，为互联网络之间的信息提供路由。但是路由器需要较多的时间处理每个分组，因为它们必须使用软件来处理分组报头。这个处理过程花费时间可能长达200μs。分组延迟对不同路由器可能差异很大，这取决于路由器的处理能力以及经过路由器的流量。在网桥基础上，结合硬件交换技术的二层交换机的出现，实现了网桥的功能，提高了网桥的性能。人们自然会考虑将硬件交换技术与路由器相结合，研究第三层交换机。第三层交换机工作在网络层，根据网络层地址实现了第三层分组的转发。第三层交换机本质上是用硬件实现的一种高速路由器。第三层交换机设计的重点放在如何提高接收、处理分组转发速度以及减小传输延迟上，其功能是由硬件实现的，使用专用集成电路ASIC芯片，而不是路由器，从而提高了交换的速度。对那些需要高分组转发速度，而对网络管理和安全要求不是很高的应用场合（如内部网络主干部分），使用第三层交换机是最佳选择。