为什么不把【路由器】集成在计算机里？

【路由器】本身就是一台计算机，如果连着键盘、鼠标、显示器，操作系统里再安装个Office，就可以当做办公电脑使用了。

但是，如果真把【路由器】当电脑用，那真是太屈才了，好比开着坦克去菜场买菜！ 【路由器】的“高效的IP报文的硬件转发能力”就被严重浪费了。

【路由器】到底是干什么的？

如图所示，A网络信封数据，是如何沿着箭头的方向，先到达B网络，再到达C网络，然后到达D网络，最后到达目的地主机的？

逻辑很简单，【路由器】在信封数据产生之前，已经和自己的邻居【路由器】，通过路由协议数据报文，同步了整个网络（互联网）的IP路由表。

当IP报文到达时，【路由器】知道如何将接收到的IP报文，转发给自己的邻居。邻居也知道如何将接收到的IP报文，转发给更靠近目的地的【路由器】。通过连续接力的方式，最终IP报文到达了目的地。

A网络与B网络、B网络与C网络、C网络与D网络相交处，都有一个椭圆形的图标。这些椭圆形的图标就是【路由器】！

【路由器】为了连接多个网络，通常有多个网络接口。接口的类型取决于连接的是什么网络。

• 连接的是以太网，使用以太网接口。

• 连接的是ATM网，使用ATM接口。

• 连接的是ISDN网，使用E1/T1接口。

读者可能会说，这有什么稀奇的？在普通电脑的扩展插槽中，插入这些接口卡，电脑不是一样可以实现【路由器】功能？这也许是题主真正想表达的意思，对吗！

完全可以，只要两个网卡就可以在普通电脑上实现【路由器】的功能。

很少有人会用这样的【路由器】，为什么呢？

转发效率太低了！

问大家一个问题，TCP/IP协议栈是软件还是硬件？

当然是软件了。

当电脑充当【路由器】时，从一个接口收到的IP报文，是否要交由IP协议来处理？

没错！

既然IP协议是软件实现，那么转发IP报文的工作，全部由软件来实现。

软件完全依靠电脑的CPU作为计算的引擎，所以CPU直接决定着IP报文的转发效率。

CPU很忙的，是整个电脑的计算中枢。要处理各种计算工作，还要兼顾着来自硬件外设的中断信号，CPU高速运转的间隙，还要处理来自网卡的中断信号。

CPU计算能力大小、同时竞争CPU资源的事务的多寡，将直接决定着CPU转发IP报文的效率。

一般的电脑IP报文的转发效率，无法达到每秒几百万次的转发效率。商业的【路由器】是可以达到的！

接下来的问题是，【路由器】是如何做到的？

硬件加速

一个IP报文在【路由器】内部的行走轨迹，不过是从入口流入，从出口流出的过程，对吗？

• 查路由表，找出口

• 根据出口的接口类型，决定接口的封装方式

• 要么点对点，PPP/HDLC封装

• 要么ATM，ATM信元封装

• 要么以太网，EthernetII 封装

屁大点事，为何要劳烦日理万机的CPU大驾？

于是，【路由器】将这些简单判断逻辑的工作，统统外包给了硬件转发芯片。

硬件转发芯片，拥有自己的硬件转发表，也有出口下一跳对应的MAC地址，压根不需要ARP的参与，这些内容CPU已经统统提前告诉了硬件芯片。

CPU语重心长地对着硬件转发芯片说：孩子，我已经给了你所有的转发信息，你可以独立处理转发事务了。

但要记住一点，有两种情况你必须要通知我来处理：

• IP报文的目的IP = 【路由器】任何接口的IP

• 硬件芯片无法处理的复杂逻辑，比如无法找到IP报文的对应的硬件转发表

通过以上外包的方式，【路由器】的CPU从繁杂的IP报文转发事务中解脱了出来。把更多的CPU资源用于处理“路由协议”的路由表的同步工作，以及物理链路失效，如何快速检测失效并快速将失效消息通告给所有的邻居，让所有的邻居都意识到某一条链路已经失效，从而在路由算法中将该条链路剔除出去。

最终，整个网络的【路由器】的路由表又一次同步（达成一致），这个过程就叫网络收敛！

【路由器】成就了互联网，互联网又推动了【路由器】向更快、更强、更安全的方向发展！