4.3 路由器工作原理

• 路由转发平面（Router Forwarding Plane）：转发功能。

• 路由控制平面（Router Control Plane）：路由选择功能。

输入端口、交换结构、输出端口和路由选择处理器。

4.3.1 输入端口

转发表为三态内容可寻址储存器（Tenary Conten Address Memory，TCAM），搜索转发表的操作为纳米级别。

4.3.2 交换结构

交换结构位于一台路由器的核心部位，使分组能够从一个输入端口移动到一个输出端口。

三种方式进行交换：

• 经内存交换：CPU直接控制完成

• 经总线交换

• 经互联网罗交换

4.3.3 输出端口

将分组推出路由器。

4.3.4 何处出现排队

• 输入端口、输出端口：并且在路由器缓存耗尽时，新到达的分组将被丢弃，即丢包（Packet Loss）。

• 交换结构：输出端口竞争，多个分组抢夺一个输出端口时，会发生线路前部（Head-of-the-Line，HOL）阻塞。

主动队列管理（Active Queue Management）：

• 分组调度原则（Packet Schedule）：选择输出队列中的分组推出路由器，为分组提供服务质量保障（Quality-of-Service Guarantee）

  • 先来先服务（FCFS）

  • 加权公平排队（WFQ）

• 随机早期检测（Random Early Detection，RED）：选择需要丢弃的分组，输出队列维护一个加权平均值区间minth-maxth

  • 当分组长度大于maxth则丢弃

  • 当分组长度小于minth则进入输出缓存

  • 当分组长度位于minth与maxth之间，则概率性丢弃

4.3.5 路由选择控制平面

分布式的，不同部分执行在不同的路由器上并且通过彼此发送报文进行交互。