【沐照明】?输入端换结构将ns路由

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路由器架构：

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输入端口

交换结构

将路由器的输入端口和输出端口连接到输出端口

从交换结构接收数据包，并通过执行必要的链路层和物理层功能在输出链路上传输这些数据包。路由处理器

实现路由协议，维护路由表和连接的链路状态信息，计算路由器的转发表。它还执行网络管理功能。

输入端口，输出端口和交换结构共同实现转发功能，并且始终由硬件实现。这些转发功能有时统称为路由器转发平面。

如果输入链路上有一个带宽为 10Gbps 的 64 字节 IP 数据报，在另一个数据报到达之前，它的输入端口只有 51.2ns 来处理该数据报。如果在一个线路卡上组合了 N 个端口（在实践中很常见），则数据报处理管道必须以 N 倍的速率运行。这远远超过了软件时间的速度。

转发平面运行在纳秒时间尺度上，路由器的控制功能运行在毫秒或秒时间尺度上。这些路由器控制平面通常在软件中实现并在路由处理器上执行。

一、输入端口

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如图所示，最左边的线路终结函数和数据链路处理函数实现了每条输入链路的物理层和链路层。

输入端口的搜索功能对于路由器的执行至关重要。转发表的影子副本通常存储在每个输入端口上，从而避免集中处理的瓶颈。

由于查找需要在纳秒级进行，因此不仅需要硬件来进行查找，对于大型查找表，还需要超越简单线性搜索的技术。同时要特别注意内存访问时间，采用DRAM和SRAM进行设计。

通过搜索和确定数据包的输出端口，数据包可以进入交换结构。在某些设计中，数据包在进入交换结构时可能会被暂时阻塞。这时，被阻止的数据包必须在输入端口排队，并等待它及时分发以通过交换结构。

此外，还需要完成一些其他任务，包括但不限于：

检查数据包的版本号、校验和和生存期字段，并重写最后两个字段

更新用户网络管理计数器

二、 交换结构

交换结构位于路由器的核心。交换可以通过多种方式进行，如内存交换、总线交换、互联网交换等。

通过内存交换：

当数据包到达输入端口时，端口首先通过中断向路由处理器发送信号。然后将数据包从输入端口复制到处理器内存。路由处理器从其报头中提取目的地址，在转发表中查找输出端口，并将数据包复制到输出端口的缓冲区中。两个数据包不能同时转发，即使它们的端口号不同，因为通过共享系统总线一次只能进行一次内存读/写。

通过巴士交换：

输入端口通过共享总线将数据包直接传输到输出端口，无需路由处理器的干预：让输入端口为数据包预先规划一个交换机内部标签（头），并指示本地输出端口，以便数据包在总线上传输并传输到输出端口。所有输出端口都可以接收到数据包，但只有匹配标签的端口才能保存数据包。然后在输出端口上除去标签。一次只能通过一个数据包。

通过Internet进行交换：

如上图所示，每个垂直母线和水平母线在交叉点交叉，并且可以通过开关结构控制器随时打开和关闭交叉点。如果来自两个不同输入端口的两个数据包发往同一个输出端口，则一个数据包必须在输入端等待。因为在某个时间只能通过给定的总线发送一个数据包。

三、 输出端口

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基本上，它执行与输入端口相反的操作。取出存储在输出端口缓冲区中的数据包，并将其发送到输出链路。包括选择和取出排队的数据包进行传输，并执行所需的链路层和物理层传输功能。

四、路由器会丢包

可以在输入和输出端口形成数据包队列。随着这些队列的增长，路由器的缓冲空间最终会被耗尽。这时，如果有新的数据包到达，就会造成丢包。

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